含油污水的處理方法

摘""""" 要：隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油能源的需求量也越來越大，而在石油的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量含油污水，這些含油污水成分復(fù)雜，對其處理不當(dāng)或肆意排放會對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染?；谶@個(gè)背景，對含油污水的處理方法進(jìn)行總結(jié)和綜述，旨在對含油污水的處理工藝的選擇提供一定的參考和依據(jù)。目前處理含油污水的物理法有膜分離法、吸附法、浮選法、水力旋流法、過濾法、電磁法；化學(xué)法有化學(xué)絮凝法、微電解法、水解酸化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法；生物法有生物濾池法、活性污泥法、膜生物反應(yīng)器、生物濾池法、生物接觸氧化法等。由于每種工藝都具有一定優(yōu)勢和缺陷，因此應(yīng)根據(jù)廢水的特性、經(jīng)濟(jì)成本等實(shí)際情況來選擇合適的工藝或多種工藝間的組合來處理含油污水。

關(guān)" 鍵" 詞：含油污水；水處理工藝；工業(yè)廢水

中圖分類號：TQ08"""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號：1004-0935（2024）11-1754-04

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對于各類能源的需求越來越大，而石油作為主要能源之一，在國家科技發(fā)展及人們生活中都起到至關(guān)重要的作用，近些年來，石油大量采挖、提取、加工生產(chǎn)，而在此過程中產(chǎn)生了大量具有多種污染物的含油污水，這些污水一旦排放到大自然水介質(zhì)中，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，日積月累并對自然生物及人類產(chǎn)生不利影響。因此，選用有效、合理的污水處理工藝將含油污水進(jìn)行處理已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前，常見的含油污水處理方法按作用機(jī)理和處理方式可分為物理法、化學(xué)法、生物法^[1]。不同處理方法比較見表1。

1" 物理法

物理法通過濃縮過濾等方式將水中的油類污染物分離出來以達(dá)到凈化污水的作用，目前常見的物理除油方法有：膜分離法、吸附法、浮選法、水力旋流法、過濾法、電磁法^[2]。物理法除油具有建設(shè)運(yùn)行成本低、設(shè)備操作使用簡單、凈水效果好等特點(diǎn)。

1.1" 膜分離法

近些年來，膜分離法在水處理領(lǐng)域迅速發(fā)展并得以廣泛使用，它是利用某些膜的特殊透過性質(zhì)對水中的油類污染物進(jìn)行篩選分離，進(jìn)而去除油類污染物。目前可主要分為三大類：超濾、微濾和反滲透^[3]。膜分離法通常與其他工藝相結(jié)合處理含油污水以達(dá)到更佳的處理效果。生物膜法就是一種國內(nèi)常用的膜組合工藝，而膜分離法也具有一定的弊端，一直以來膜的清洗問題是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和研究難點(diǎn)。細(xì)小的污染物附著在膜的表面及細(xì)小孔隙中造成堵塞，這不僅為膜的清洗增添了難度，還提高了維護(hù)成本，因此研究性能更好的膜材料或復(fù)合膜來減少堵塞問題是膜分離法的發(fā)展方向。Malogorzata等^[4]研究發(fā)現(xiàn)膜的親水性與產(chǎn)生的污染具有一定的聯(lián)系，膜的親水性越好產(chǎn)生的污染就越少。

1.2" 吸附法

吸附法是一種較為常用且高效的水處理方法，它的本質(zhì)是利用一些多孔介質(zhì)即吸附劑，將水中的油類污染物吸附到孔隙之中，吸附劑的吸附能力受吸附劑的比表面積影響，而孔隙的數(shù)量及孔徑是決定比表面積大小的關(guān)鍵因素。最為常見的多孔吸附劑是活性炭。它是一種特殊的碳，其表面具有眾多孔徑大小不一的孔隙，因而比表面積巨大，具有較強(qiáng)的吸附能力和解毒功效^[5]。這是因?yàn)橛卸疚镔|(zhì)和污染物質(zhì)能被截留在活性炭的孔隙之中，從而能將污染物去除并防止有毒物質(zhì)的吸收與擴(kuò)散。因此，某些不可避免使用的有毒化學(xué)藥品與活性炭搭配時(shí)能夠降低這些物質(zhì)擴(kuò)散與污染的不利影響。

吸附法作為傳統(tǒng)水處理工藝，具有操作運(yùn)行簡單、凈水效果可觀的優(yōu)點(diǎn)，但由于吸附劑的孔隙數(shù)量的限制，導(dǎo)致其對于高濃度污染廢水的處理，處理效果有限，同時(shí)吸附材料的吸附能力隨使用周期的延長而逐漸衰減，需要定期清洗或更換，維護(hù)成本較高，因此對于新型吸附劑的研發(fā)必將是吸附法的主要研究方向。

1.3" 浮選法

浮選法又稱為氣浮法，該方法在含油污水處理領(lǐng)域被廣泛使用，其主要原理是通過曝氣的方式將大量空氣注入含油污水之中，這些空氣以氣泡的形式在水中存在并不斷上升，在此過程中油類污染物被無數(shù)細(xì)小的氣泡帶動，上升至水面，形成一層油膜，最后通過機(jī)械處理刮除表面的油膜從而達(dá)到油水分離的效果。氣浮劑、混凝劑的輔助處理能夠提高氣浮法的效果，使更多細(xì)小的油類污染物雜質(zhì)不斷聚集并隨氣泡上升。目前對于氣浮法的強(qiáng)化來提高處理效果是近些年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，例如：加壓溶氣氣浮、曝氣氣浮、電解氣浮、鼓氣氣浮等。

1.4" 過濾法

過濾法是一種常見的固液分離方法，它是使含油污水從固定孔徑的濾料或?yàn)V料間的空隙中通過，通過孔徑和空隙的篩分，將油類污染物截留在孔隙表面，剩余水從孔隙通過得到濾后水，濾后水中已不存在粒徑較大的污染物，目前國內(nèi)外使用較多的濾料有以石英砂或核桃殼為主要材料的濾料以及雙層濾料和多層濾料等^[6]。但由于孔徑的限制，過濾法對于粒徑極小或溶解性污染物處理效果不佳。此外，濾料的長時(shí)間使用，孔隙堵塞嚴(yán)重，過濾能力下降，因此清洗與回收是過濾法一直以來需要解決的難題，對此只能通過添加清洗劑或?qū)V料進(jìn)行反沖洗來恢復(fù)濾料的過濾能力，從而增加了運(yùn)行成本和難度。因此對于新型濾料和清洗方法的研究已成為該領(lǐng)域的重中之重^[7]。

1.5" 水力旋流法

水力旋流法一種常見的水處理物理方法，它是利用油類和水密度的不同以及彼此不相容的特性，將含油污水以一個(gè)較高的速度旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，從而達(dá)到油水分離的目的^[8]。目前已在國內(nèi)外油田、采礦等領(lǐng)域被廣泛使用。常見的水力旋流器有：固定式水力旋流器、移動式水力旋流器、靜壓式水力旋流器、動壓式水力旋流器、一段分級水力旋流器、二段分級水力旋流器等。

1.6" 電磁法

電磁法主要可以分為磁處理法、超聲波微波處理法、電子處理法、高頻電磁場法、靜電高壓處理法^[9]。磁分離工藝對于含油污水中一些難處理的油類污染物的去除具有較好的效果，同時(shí)工藝處理過程不添加任何化學(xué)藥劑，因此它是一種無二次污染且具有較強(qiáng)適應(yīng)性的水處理工藝，但該工藝仍未發(fā)展成熟且耗電量大，運(yùn)行成本較高，這也是它沒有被廣泛應(yīng)用的主要原因。因此電磁法仍需要不斷地改進(jìn)和完善來解決耗能及運(yùn)行成本問題。楊瑞洪

等^[10]將氣浮工藝作為磁分離工藝的前置工藝進(jìn)行預(yù)處理來處理含油污水，并獲得較好的處理效果。

2" 化學(xué)法

化學(xué)法處理含油污水主要是通過水解、氧化分解、絮凝沉淀等化學(xué)過程將水中的油類等污染物分解、聚集、沉淀從而達(dá)到凈化污水的目的^[11]?；瘜W(xué)法又可分為物理化學(xué)法和生物化學(xué)法等，目前常見的化學(xué)除油法可分為：化學(xué)絮凝法、微電解法、水解酸化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法^[12]。

2.1" 水解酸化法

水解酸化法主要是通過在含油污水中加入某些酸或水解菌降解水中的難降解油類污染物，其主要原理是酸或水解菌能夠破壞這些復(fù)雜的油類污染物的結(jié)構(gòu)，使其裂解或化學(xué)鍵斷裂而形成污染性更小、更易處理的小分子物質(zhì)，以提高其后續(xù)生物處理的可生化性，因此該方法目前常作為其他生物處理工藝的預(yù)處理來處理含油污水以提高凈水效果^[13]。

2.2" 化學(xué)絮凝法

化學(xué)絮凝法是最為常見的水處理方法，將其應(yīng)用于含油污水的處理也具有出水水質(zhì)好、建設(shè)運(yùn)行成本低、過程操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。由于油類等污染物在水中以不同存在狀態(tài)、不同粒徑大小存在，使一般水處理工藝處理效果不佳，而絮凝劑的引入，能夠使這些懸浮和膠體污染物失去原有的穩(wěn)定狀態(tài)，相互碰撞并聚集，在吸附架橋、異性電荷中和、網(wǎng)捕卷掃的作用下形成體積更大、更易于沉淀的絮狀污染物，在重力作用下，發(fā)生沉淀而得以去除。由于乳化油常以穩(wěn)定的膠體形式存于含油污水中，而加入的大多數(shù)絮凝劑屬于電解質(zhì)，它們在水中能夠發(fā)生水解生成很多多核絡(luò)離子，這些絡(luò)離子不僅由于具有很多的羥基基團(tuán)能夠吸附水中油類和其他污染物，自身的正電荷還能夠與污染物的負(fù)電荷發(fā)生電性中和作用，雙電層被不斷壓縮，進(jìn)而降低水中電位，污染物脫穩(wěn)凝聚。而黏附、架橋作用通常發(fā)生在多個(gè)污染物膠粒之間，它們同時(shí)被絡(luò)離子吸附時(shí)，彼此相互粘連、附著或發(fā)生架橋作用，從而達(dá)到絮凝的過程^[14]。但該方法容易產(chǎn)生含油污泥從而引起二次污染。

2.3" Fenton氧化法

Fenton氧化法是一種典型且常見的高級氧化法，具有凈水效果好、不產(chǎn)生二次污染、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)^[15]。其主要作用原理是加入污水中的H₂O₂能夠被Fe²⁺催化分解產(chǎn)生一種活性自由基·OH，這種活性物質(zhì)能夠選擇性攻擊大部分的有毒物質(zhì)和油類等有機(jī)物。并因·OH的強(qiáng)氧化性而發(fā)生分解。在水處理領(lǐng)域，F(xiàn)enton試劑主要被應(yīng)用在兩個(gè)方面： 1） 單獨(dú)使用處理有機(jī)廢水；2） 與其他水處理工藝相聯(lián)用以提高處理效果，比如與絮凝、微電解、生物法等聯(lián)用。Fenton氧化工藝在近些年來快速發(fā)展，并出現(xiàn)了各種類Fenton反應(yīng)、多相Fenton反應(yīng)。類Fenton反應(yīng)是指改變傳統(tǒng)Fenton法催化分解H₂O₂的方式，通過其他物理化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)^[16]。如光Fenton、電Fenton等，而多相Fenton反應(yīng)能夠在更廣泛的環(huán)境條件下使用，其主要是利用一些固相材料如活性炭作為Fe²⁺等催化劑的載體，從而節(jié)約Fe²⁺等催化劑的用量。但目前Fenton氧化法只適用處理低濃度的含油污水。

2.4" 光催化氧化法

光催化氧化法是指通過光照的方式產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化能力的活性自由基，可以選擇性攻擊水中油類等污染物并分解成CO₂等無毒物質(zhì)或低毒性物質(zhì)^[17]。這是因?yàn)楣庹漳軌虍a(chǎn)生一種電子-空穴存在于半導(dǎo)體材料表面，這種空穴能夠誘發(fā)H₂O₂的分解。該方法具有高效無毒、材料可再生等特點(diǎn)。陳士夫等^[18]通過外加光照的方式，照射負(fù)載在玻璃球上的二氧化鈦誘發(fā)H₂O₂分解產(chǎn)生·OH來去除含油污水中的浮油，但該方法成本較高的問題需要解決。

2.5" 臭氧氧化法

臭氧是一種具有強(qiáng)氧化能力的物質(zhì)，能夠氧化含油污水中油類等污染物，并形成低毒性、更易于處理的物質(zhì)^[19]。主要適用于低濃度的含油污水的處理。清華大學(xué)在1992年將臭氧氧化法應(yīng)用于焦化廢水的處理來去除水中的污染物，同樣取得了很好的凈化效果^[20]。

2.6" 微電解法

微電解法的原理是通過電位差來保證電化學(xué)氧化還原反應(yīng)自動進(jìn)行，而這種電位差是通過在電解質(zhì)溶液中加入兩種較為活潑的物質(zhì)的方式形

成^[21]。由于微電解的反應(yīng)程度對pH變化較為敏感，為保證良好的處理效果通常與其他方法結(jié)合使用，適用于有機(jī)廢水的前置處理即預(yù)處理^[22]。

3" 生物法

生物處理法是一種高效率、低成本、無污染的含油污水常用處理方法^[23]。污水中的油類等污染物質(zhì)可作為微生物生長所需的碳源、氮磷鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，各類污染物在微生物的生長代謝過程中被吸收利用而得以去除，生物法主要包括厭氧氧化法和好氧氧化法^[24]，目前處理含油污水常用的生物法包括生物濾池法、活性污泥法、膜生物反應(yīng)器、生物濾池法、生物接觸氧化法等^[25]。生物法具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、簡易等優(yōu)點(diǎn)，但含油污水的成分十分復(fù)雜，這為微生物的代謝降解增加了處理負(fù)荷，因此生物法通常需要其他方法作為前置工藝進(jìn)行預(yù)處理來提高水中各類污染物的可生化性、降低后續(xù)處理負(fù)

荷^[26]。為了使生物法處理含油污水更具高效性、針對性，篩選和培養(yǎng)優(yōu)勢菌種一直是生物法在水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

4" 結(jié)束語

目前處理含油污水的方法眾多，但是由于油的存在形式、回收利用程度、處理效率、占地面積等因素的考慮，每種方法都有一定的優(yōu)勢和缺陷。因此，應(yīng)根據(jù)廢水的特性、經(jīng)濟(jì)成本等實(shí)際情況來選擇合適的工藝或多種工藝間的組合來處理含油污水，通過低成本、高效率的方式實(shí)現(xiàn)含油污水的凈化，這不僅響應(yīng)了國家保護(hù)生態(tài)環(huán)境的號召，更是保護(hù)了人類的自身健康。

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Treatment Methods of Oily Wastewater

ZHANG Qi

（MCC Shenkan Engineering Technology Co.， Ltd.， Shenyang Liaoning 110169， China）

Abstract： With the rapid development of China's economy， the demand for petroleum energy is also increasing. In the process of petroleum production， a large amount of oily wastewater is generated， which has complex components. Improper treatment or arbitrary discharge of these oily wastewater can cause serious pollution to the ecological environment. Based on this background， the treatment methods for oily wastewater were summarized and reviewed， aiming to provide some reference and basis for the selection of treatment processes for oily wastewater. At present， the physical methods for treating oily wastewater include membrane separation， adsorption， flotation， hydrocyclone， filtration， and electromagnetic methods; chemical methods include chemical flocculation， microelectrolysis， hydrolysis acidification， photocatalytic oxidation， Fenton oxidation， and ozone oxidation; biological methods include biofilter method， activated sludge method， membrane bioreactor， biofilter method， biological contact oxidation method， etc. Because each process has certain advantages and disadvantages， a suitable process or a combination of multiple processes should be chosen to treat oily wastewater according to the actual situation of wastewater characteristics and economic costs.

Key words： Oily wasteter; Water treatment process; Industrial wastewater