氣浮—磁分離工藝處理含油廢水

楊瑞洪，錢 琛，趙云龍，鄧陽清

(1.揚州工業職業技術學院 化學工程系，江蘇 揚州 225127;2.常州大學 環境與安全工程學院，江蘇 常州 213164)

氣浮—磁分離工藝處理含油廢水

楊瑞洪1，錢 琛1，趙云龍1，鄧陽清2

(1.揚州工業職業技術學院 化學工程系，江蘇 揚州 225127;2.常州大學 環境與安全工程學院，江蘇 常州 213164)

采用氣浮—磁分離工藝處理某石化企業的含油廢水，重點考察了磁分離單元的工藝條件對除油率的影響。實驗結果表明磁分離單元的最佳工藝條件為:絮凝劑聚合氯化鋁加入量25 mg/L，磁種加入量100 mg/L，磁場強度40 mT，攪拌條件為先以150 r/min的轉速攪拌2 min，再以50 r/min的轉速攪拌5 min。在最佳工藝條件下進行氣浮—磁分離工藝除油實驗，在進水油質量濃度平均為29.5 mg/L時，氣浮單元出水油質量濃度平均為8.5 mg/L，除油率平均為71.1%;磁分離單元出水油質量濃度平均為4.7 mg/L，除油率平均為44.1%;總除油率平均為83.8%。［關鍵詞］磁分離;磁種;氣浮;絮凝;除油;廢水處理

近年來，中國石化積極推進“節水減排”工作，已取得了顯著成效。其中廢水回用是推進“節水減排”工作的重要途徑之一。石化廢水的含油量較高，油類在廢水中的存在形式為浮油、分散油、乳化油和溶解油。目前浮油的去除主要采用重力分離法，常用的設備是隔油池;分散油的去除通常采用過濾法或氣浮法;乳化油的去除方法主要有氣浮法、絮凝法、電化學法、粗粒化法和膜分離法;溶解油的去除方法主要有生物法、吸附法、膜分離法、高級氧化法、聲波法、超聲波法和微波法等［1－5］。

磁分離技術是一項新型除油技術，其原理是將少量絮凝劑、磁性顆粒與含油廢水相混合，以磁性顆粒作為載體，使油吸附在磁性顆粒上，再通過磁分離裝置將磁性物質及其吸附的油從水中分離，從而達到油水分離的目的［6－7］。該技術具有高效、節能、省地、磁種回收利用率高等優點，備受水處理界關注，已有一些學者將其運用于各種廢水的處理，并取得了顯著成效［8－12］。

本工作采用氣浮—磁分離工藝處理某石化企業含油廢水，其中氣浮單元作為預處理主要用于去除分散油和部分乳化油，磁分離單元作為深度處理去除乳化油和部分溶解油。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

磁種:Fe3O4質量分數大于 98%，粒徑 2～12 μm。絮凝劑:聚合氯化鋁(PAC)，分析純。

實驗用廢水取自某石化企業，油質量濃度為24.0 ～35.0 mg/L。

T6新世紀型紫外－可見分光光度計:北京普析通用儀器有限責任公司;JJ－4型六聯數顯電動攪拌器:江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠。

1.2 實驗方法

在室溫條件下，先分別進行氣浮單元和磁分離單元的除油實驗。在確定兩單元操作的最佳實驗條件后，在進水流量為75 L/h的條件下，進行氣浮—磁分離工藝除油實驗。氣浮—磁分離工藝處理含油廢水的工藝流程見圖1。

圖1 氣浮—磁分離工藝處理含油廢水的工藝流程

1.3 分析方法

采用紫外分光光度法在波長為254 nm處測定廢水中的油質量濃度，計算除油率。

2 結果與討論

2.1 氣浮除油實驗

經過一系列的影響因素實驗，得出氣浮單元最佳工藝條件為:絮凝劑PAC加入量45～55 mg/L，氣浮攪拌轉速200～250 r/min，氣浮停留時間12～18 min，溶氣壓力 0.35 ～ 0.40 MPa，氣浮回流比20%～25%。在最佳工藝條件下進行氣浮實驗，進水油質量濃度平均為31.2 mg/L，出水油質量濃度平均為9.1 mg/L，除油率平均為70.8%，去除了大部分分散油和部分乳化油。

2.2 磁分離除油實驗

2.2.1 絮凝劑加入量對磁分離工藝除油率的影響

加入適量絮凝劑可起到破乳的作用，并且可使油質與磁種形成磁絮體，提高磁分離效率，更好地降低廢水中油質量濃度。在進水油質量濃度為26.8 mg/L、磁種加入量為50 mg/L、磁場強度為35 mT、先以300 r/min的轉速攪拌2 min、再以80 r/min的轉速攪拌6 min的條件下，絮凝劑PAC加入量對磁分離工藝除油率的影響見圖2。由圖2可見:當PAC加入量為20～25 mg/L時，絮凝效果好，除油率較高;當PAC加入量大于25 mg/L時，除油率略有下降。

圖2 絮凝劑PAC加入量對磁分離工藝除油率的影響

2.2.2 磁種加入量對磁分離工藝除油率的影響

在進水油質量濃度為31.6 mg/L、絮凝劑PAC加入量為25 mg/L、磁場強度為35 mT、先以300 r/min的轉速攪拌2 min、再以80 r/min的轉速攪拌6 min的條件下，磁種加入量對磁分離工藝除油率的影響見圖3。由圖3可見:當磁種加入量為10～100 mg/L時，隨磁種加入量的增大，除油率迅速增加;當磁種加入量為100～150 mg/L時，除油率變化不大。由此可見，當磁種加入量為100 mg/L時，已基本可以把廢水中可吸附的乳化油吸附完全。

2.2.3 攪拌條件對磁分離工藝除油率的影響

在進水油質量濃度為28.5 mg/L、磁種加入量為100 mg/L、絮凝劑PAC加入量為25 mg/L、磁場強度為35 mT的條件下，先快速攪拌2 min，再慢速攪拌5 min，攪拌條件對磁分離工藝除油率的影響見圖4。由圖4可見，當攪拌條件為先以150 r/min的轉速攪拌2 min，再以50 r/min的轉速攪拌5 min時，除油率可達70.5%。

圖4 攪拌條件對磁分離工藝除油率的影響

2.2.4 磁場強度對磁分離工藝除油率的影響

在進水油質量濃度為31.9 mg/L、磁種加入量為100 mg/L、絮凝劑PAC加入量為25 mg/L、先以150 r/min的轉速攪拌2 min、再以50 r/min的轉速攪拌5 min的條件下，磁場強度對磁分離工藝除油率的影響見圖5。由圖5可見:當磁場強度為0～40 mT時，隨磁場強度的增加，除油率顯著增加;當磁場強度大于40 mT時，除油率增加的趨勢減緩。

圖5 磁場強度對磁分離工藝除油率的影響

綜上所述，在考慮節約物料和能耗的前提下，得出磁分離單元的最佳工藝條件為:絮凝劑PAC加入量25 mg/L，磁種加入量100 mg/L，磁場強度40 mT，攪拌條件為先以150 r/min的轉速攪拌2 min，再以50 r/min的轉速攪拌5 min。在此最佳條件下進行磁分離實驗，進水油質量濃度平均為28.9 mg/L時，出水油質量濃度平均為8.2 mg/L，除油率為71.6%。

2.3 氣浮—磁分離工藝除油實驗

在上述分別確定的最佳氣浮單元和磁分離單元的實驗條件下，進行氣浮—磁分離工藝除油實驗，實驗結果見表1。

表1 氣浮—磁分離工藝除油實驗結果

由表1可見:當進水油質量濃度平均為29.5 mg/L時，氣浮單元出水油質量濃度平均為8.5 mg/L，除油率平均為71.1%;磁分離單元出水油質量濃度平均為 4.7 mg/L，除油率平均為44.1%，總除油率平均為83.8%。由此可見，采用氣浮—磁分離工藝處理含油廢水，除油率高，除油效果顯著、穩定。經該工藝處理后，出水中所含的少量溶解油可通過高級氧化技術進一步去除，從而達到廢水回用的標準。

3 結論

a)采用磁分離工藝可去除廢水中的乳化油和部分溶解油。磁分離工藝的最佳實驗條件為:絮凝劑PAC加入量25 mg/L，磁種加入量100 mg/L，磁場強度40 mT，攪拌條件為先以150 r/min的轉速攪拌2 min，再以50 r/min的轉速攪拌5 min。

b)采用氣浮—磁分離工藝處理含油廢水，除油率高，除油效果顯著、穩定。在進水油質量濃度平均為29.5 mg/L時，氣浮單元出水油質量濃度平均為8.5 mg/L，除油率平均為71.1%;磁分離單元出水油質量濃度平均為4.7 mg/L，除油率平均為44.1%;總除油率平均為83.8%。

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Treatment of Oily Wastewater by Flotation－Magnetic Separation Process

Yang Ruihong1，Qian Chen1，Zhao Yunlong1，Deng Yangqing2

(1.Department of Chemical Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou Jiangsu 225127，China;
2.College of Environment and Safety Engineering，Changzhou University，Changzhou Jiangsu 213164，China)

The oily wastewater of a petrochemical enterprise was treated by flotation－magnetic separation process.The effects of the process conditions in the magnetic separation unit on the oil removal rate were studied especially.The optimum process conditions are as follows:flocculant PAC dosage 25 mg/L，magnetic seed dosage 100 mg/L，magnetic field strength 40 mT，stirring time 2 min with 150 r/min of rotation speed，stirring time 5 min with 50 r/min of rotation speed.Under theses conditions，and when the average oil mass concentration of the influence is 29.5 mg/L，the average oil mass concentration of the effluent from the flotation unit is 8.5 mg/L with 71.1%of oil removal rate，and that of the effluent from the magnetic separation unit is 4.7 mg/L with 44.1%of oil removal rate.The average total oil removal rate is 83.8% .

magnetic separation;magnetic seed;flotation;flocculation;oil removal;wastewater treatment

X703.1

A

1006－1878(2011)04－0342－04

2010－11－18;

2011－03－15。

楊瑞洪(1980—)，男，江西省宜春市人，碩士，講師，主要研究方向為工業節水與污水回用。電話13645256573，電郵 rhyang123@126.com。

(編輯 王 馨)