絮凝法處理含油廢水研究進(jìn)展

趙 翠, 李正陽, 李 萍

（遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順 113001）

絮凝法處理含油廢水研究進(jìn)展

趙 翠, 李正陽, 李 萍

（遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順 113001）

絮凝法作為水處理工藝中常見的方法，在廢水處理方面具有廣闊的發(fā)展前景，主要介紹了化學(xué)絮凝，聯(lián)合絮凝，磁絮凝，電絮凝，微絮凝，微生物絮凝的特點(diǎn)，機(jī)理，研究和應(yīng)用情況，并對其在含油廢水處理的應(yīng)用提出了展望。

絮凝；含油廢水；研究進(jìn)展；發(fā)展前景；廢水處理

目前我國水資源污染嚴(yán)重，2010 年，我國工業(yè)廢水排放量為 250.1 t，占廢水排放總量的 42.3%。絮凝法的使用既可在很大程度上解決水污染問題，還能使處理過的水重復(fù)利用，提高水的利用率，緩解水資源不足給工業(yè)發(fā)展帶來的困難。目前，國內(nèi)外學(xué)者對絮凝法的研究很多，筆者主要介紹了化學(xué)絮凝，聯(lián)合絮凝，磁絮凝，電絮凝，微絮凝，微生物絮凝等絮凝方法處理含油廢水的機(jī)理、特點(diǎn)。

1 絮凝法概述

絮凝法是利用無機(jī)膠體和有機(jī)聚合物之間進(jìn)行架橋，形成復(fù)合膠體網(wǎng)鏈并產(chǎn)生黏結(jié)、吸附和卷掃等作用，從而使有機(jī)質(zhì)中的活性基，有機(jī)物得以去除，COD 得到降低達(dá)到固液分離的。

2 絮凝法處理含油廢水研究

2.1 化學(xué)絮凝法

化學(xué)絮凝法是指向水中加入化學(xué)試劑，使水中的污染物凝聚，沉降，達(dá)到固液分離的效果，它主要包括有機(jī)絮凝法和無機(jī)絮凝法。

2.1.1 有機(jī)絮凝

有機(jī)絮凝法即向水中加入有機(jī)高分子絮凝劑來實現(xiàn)絮凝,目前使用的有機(jī)絮凝劑[1]主要是高分子有機(jī)絮凝劑，它包括合成高分子有機(jī)絮凝劑和天然高分子有機(jī)絮凝劑兩種。在合成的有機(jī)高分子絮凝劑中，聚丙烯酰胺(PAM)的應(yīng)用最廣泛。薛媛[2]等人用合成的有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(PAM)與天然的有機(jī)絮凝劑殼聚糖分別處理煉油廢水,研究了pH、溫度、絮凝劑投加量、沉降時間等外界條件。結(jié)果表明,利用 PAM 處理含油廢水的在用量為 3 mg/L，pH 為 8，溫度 30 ℃，沉降時間 40 min 時效果最佳，可去除石油類物質(zhì)達(dá) 97.96%，COD 去除率達(dá) 90.92%；而用殼聚糖處理含油廢水在用量 100 mg/L，pH 為 8，溫度 35 ℃，沉降時間 40 min 條件下，此時石油類物質(zhì)的去除率達(dá) 98.33%，COD 去除率達(dá) 92.25%。包永杰[3]等人研究 WL-1 與 WL-2 有機(jī)絮凝劑對含油污水的處理效果，結(jié)果表明 WL-1絮凝劑的較佳用量為 3.2 mg/L，WL-2 絮凝劑的較佳用量為 5.2 mg/L；WL-1 的最佳 pH 值 4～9，WL-2的最佳 pH 值在 3～5；兩種絮凝劑在 10～40 ℃的溫度范圍內(nèi)效果更好。丁仕強(qiáng)[4]等人用殼聚糖復(fù)合絮凝劑處理含油廢水，正交實驗結(jié)果分析表明：pH值為 7，PAM 量為 2 mg/L，殼聚糖量為 2 mg/L 時，對廢水化學(xué)耗氧量(COD)去除率可達(dá) 47.33%；pH 值為 7，PAM 量為 1 mg/L，殼聚糖量為 8 mg/L 時,濁度去除率可達(dá) 91.73%。但是因其電荷密度小、水溶性較差、分子量較低等缺點(diǎn)限制了它的廣泛使用。

2.1.2 無機(jī)絮凝

無機(jī)絮凝法[5]是向水中加入無機(jī)絮凝劑來達(dá)到污染物沉降效果的，其中聚合氯化鋁是最常用的無機(jī)高分子絮凝劑。李潔[6]等人以結(jié)晶氯化鋁為原料制備聚合氯化鋁（PAC)，進(jìn)行改性，獲得了改性的聚硅酸氯化鋁絮凝劑，當(dāng)投加量為 125 mg/L，pH 為8，攪拌時間為 20 min，溫度為 50 ℃時，其對于含油廢水的除油率，COD 去除率效果最佳。叢麗娜[7]等人通過實驗制備無機(jī)高分子復(fù)配絮凝劑—聚硅酸氯化鋁鋅(PAZSC)，在投藥量為 35 mL，pH 值范圍為 7～8，Zn/Al/Si 摩爾比為 1∶1∶2 時最好，此時的濁度去除率 98.9%，色度去除率 91.3%，COD 的去除率約 71.8%。趙亞杰[8]等人，用自制 HY 油田污水絮凝劑等及其復(fù)配的產(chǎn)物處理含油廢水同時研究了沉降速度、攪拌速度和加藥順序等外界條件。結(jié)果,自制的 HY 絮凝劑與 PAC 復(fù)配,在分別 2.5 mg/L和 30 mg/L 絮凝效果較好。李天斌[9]等人制備了無機(jī)高分子絮凝劑聚硅酸硫酸鋁鎂(PSAMS)，確定了最佳條件為：Si/Mg 摩爾比為 125、pH=4、熟化時間為 5h, 在最佳條件下制備的 PSAMS 絮凝劑對含油廢水的除濁率達(dá)到 95.46%。邱鳳仙等[10]制備了絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)。并研究其處理含油廢水的效果，結(jié)果表明：在投料比 1∶2，溫度為 96 ℃，反應(yīng) 7 h 的條件下，濁度的去除率超過 98%。無機(jī)絮凝劑的缺點(diǎn)是殘留在水中的鋁離子會導(dǎo)致二次污染，鐵離子本身有顏色，并對設(shè)備有腐蝕作用，提高成本，投加量大，產(chǎn)泥量高，運(yùn)行費(fèi)用高。

2.2 電絮凝法

電絮凝就是在外電場作用下,使可溶性陽極(犧牲陽極)產(chǎn)生大量陽離子對廢水進(jìn)行絮凝, 從而將污染物去除的水質(zhì)凈化技術(shù)。馬敬環(huán)等[11]人采用電絮凝法處理含聚采油污水。確定最佳條件為：電流密度為 7.0 mA/cm2，電解時間為 40 min，極板間距為 2.0 cm，pH 為 9.1。處理后 COD 和聚合物的去除率分別為 68.5%和 49.7%。衣麗霞[12]等人在自制的電解槽中，采用電絮凝法處理含油污水，發(fā)現(xiàn)最佳電絮凝條件為以鋁板為電極，調(diào)節(jié)極板間距為 4.0 cm 左右，攪拌速度為中低速，電流密度為 5 mA/cm 2 左右，調(diào)節(jié) pH 值 3～4 之間，電解大約 30 min，聚合物去除率達(dá) 90%以上，CODcr濃度降到 120 mg/L。董欣楊[13]等人采用電絮凝工藝深度處理石化工業(yè)廢水，結(jié)果表明，電絮凝工藝采用“鐵-碳”電極，電流密度為 44 mA/cm2 ，極板間的水流速度6 mm/s，CODcr和石油類的去除效率均在 50%以上。尹先清等[14]人采用電-Fenton 技術(shù)處理聚合物驅(qū)采油廢水，發(fā)現(xiàn)最佳條件為：電流強(qiáng)度為 3.0 A，極板間距為 4.0 cm，反應(yīng)時間為 15 min，pH 值調(diào)節(jié)至4.0，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 30%的雙氧水的投加量為 1.0 mL，聚合物去除率可達(dá) 99.21%。電絮凝法存在處理大量廢水時耗電，耗電極金屬量較大，分離的沉淀物不易處理利用等缺點(diǎn)，今后還需改進(jìn)。

2.3 磁絮凝法

磁絮凝技術(shù)具有高沉降速度,低水力停留時間,占地面積小,出水效果好等優(yōu)點(diǎn)。蒙志剛等[15]人將磁化絮凝技術(shù)運(yùn)用在處理含油污水上，結(jié)果表明，當(dāng)絮凝劑聚合硫酸鐵投加量為 0.04 g/L、磁化時間為 4 min、磁化強(qiáng)度為 680 Gs 時，絮凝效果最佳。李來風(fēng)等[16]人采用超導(dǎo)高梯度磁分離污水，利用超導(dǎo)磁體和經(jīng)過表面有機(jī)改性的鐵磁性顆粒為磁種處理含油污水，發(fā)現(xiàn) COD 值降到 78 mg/L。磁絮凝法最大的缺點(diǎn)是污泥量大、污泥脫水困難，維持設(shè)備的長期運(yùn)行也是面臨的主要問題。

2.4 微絮凝法

微絮凝是在對絮凝、過濾作用機(jī)理及其工藝過程深入研究的基礎(chǔ)上，將絮凝與過濾過程有機(jī)集成為一體，形成了當(dāng)今水處理的高新技術(shù)。馮進(jìn)來[17]等人篩選出FX微絮凝劑作為最佳藥劑，實驗確定在最佳投藥質(zhì)量濃度為 4 mg/L 條件下，當(dāng)水中油、懸浮物質(zhì)量濃度分別為 80、30 mg/L 時，出水油、懸浮物平均質(zhì)量濃度分別為 1、3 mg/L，去除率分別達(dá)到 99%和 90%，達(dá)到回注水標(biāo)準(zhǔn)。曹勇鋒[18]等人采用微絮凝-大梯度磁濾工藝處理含油廢水。結(jié)果表明：濁度的平均去除率為 80%以上，但該工藝易受磁濾速度的影響。萬慧茹[19]等人研究了聚合氯化鋁鐵和改性淀粉絮凝劑。發(fā)現(xiàn)微絮凝加藥過濾工藝對水中油和懸浮物去除率平均提高了 50%和 30%。

2.5 微生物絮凝法

微生物絮凝法[20]是利用微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物來處理廢水，是具有生物分解性和安全性的的水處理法。劉其友[21]等人采用吡啶篩選法得到微生物絮凝劑產(chǎn)生菌株 B61, 其絮凝率達(dá)到92.5%。李政[22]篩選出 5 株微生物絮凝劑產(chǎn)生菌菌株,通過實驗確定在培養(yǎng)時間為 48 h,初始 pH 為 7，搖床轉(zhuǎn)速為 160 r/min、碳源為葡萄糖、氮源為蛋白胨(NH4)2SO4(質(zhì)量比為 1∶1)條件下對含油廢水中濁度、石油類物質(zhì)和 COD 的去除率分別達(dá)到 93.45%、53.42%和 20.98%。羅一菁[23]等從油田采出液污水中篩選得到一株微生物絮凝劑WZ，分析了WZ微生物絮凝效果，發(fā)現(xiàn)在 35 ℃、170 r/min 搖床振蕩培養(yǎng) 29h，投加量為 25 mL/L，懸浮物去除率達(dá)到47.76 %。微生物絮凝雖然安全高效但還存在一些問題，如研究水平略低，絮凝劑成本略高，測定絮凝劑活性指標(biāo)單一，絮凝機(jī)理尚且無明確解釋，廢水類型與絮凝劑種類、成分等關(guān)系針對性不強(qiáng)等，還需深入研究。

2.6 聯(lián)合絮凝技術(shù)

聯(lián)合絮凝即多種絮凝技術(shù)復(fù)合使用從而達(dá)到更好的絮凝效果。崔慧貞[24]等研究了同時具有陰、陽離子基團(tuán)的兩性高分子絮凝劑。發(fā)現(xiàn)在硝酸鈰銨 1.2 mol/L；丙烯酰胺（AM）與玉米淀粉（St）的配比 3∶1（質(zhì)量比），反應(yīng)溫度 60 ℃，反應(yīng)時間 2 h 時，絮凝效果最好。沈建軍[25]等采用 PAC 與 PAM 復(fù)合絮凝法處理含油廢水,結(jié)果表明在復(fù)合條件下當(dāng) PAC的加入量為 10 mg/L 時除油率達(dá)到 88.6%,去濁率達(dá)92.3 %。當(dāng)加入量大于 10 mg/L 后, 其除油去濁率都達(dá)到 90%以上。

3 展 望

綜上所述，從低分子到高分子、由無機(jī)到有機(jī)及微生物、由單一型到復(fù)合型是絮凝法除油的發(fā)展方向。對絮凝效果加強(qiáng)定量的研究，降低生產(chǎn)成本是開發(fā)新型絮凝法的首要任務(wù)。絮凝法處理含油廢水要想到更大的發(fā)展，應(yīng)該把研究方向集中于以下幾方面。首先是無機(jī)絮凝和有機(jī)絮凝等傳統(tǒng)工藝的改善，如降低成本，提高效率。而微絮凝，電絮凝，磁絮凝作為新型絮凝法有著更廣泛的研究前景在國內(nèi)外得到了廣泛的開展，已經(jīng)成為目前絮凝除油研究的熱點(diǎn)。

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Research Progress in Treatment of Oily Wastewater by Flocculation Method

ZHAO Cui, LI Zheng-yang, LI Ping
（Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001, China）

Flocculation method is a common method in oily wastewater treatment technology, has a great prospect in wastewater treatment. In this paper, the chemical flocculation, the combined flocculation, the magnetic flocculation, the electricity flocculation, the micro flocculation, and the microbial flocculation were described, and their characteristics, mechanisms, research and application situation were introduced. The forward application in oily wastewater treatment was discussed.

Flocculation；Oily wastewater；Research progress；Development prospect；Wastewater treatment

X 703

： A文獻(xiàn)標(biāo)識碼： 1671-0460（2014）07-1310-03

2013-06-17

趙翠，女，遼寧撫順人，在讀研究生，研究方向：分析化學(xué)。E-mail：E-mail:zcgg914@sina.com。

李萍，女，教授，博士，研究方向：水處理。E-mail：yangchun_bj@126.com。