無機絮凝劑處理煉油廢水的效果研究

趙 麗， 薛 媛，李世強，李 強 (陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 710075)

無機絮凝劑處理煉油廢水的效果研究

趙 麗， 薛 媛，李世強，李 強 (陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院,陜西 西安 710075)

在H2SO4酸化的條件下，采用硅酸鈉、硫酸鋁制成聚硅硫酸鋁絮凝劑 (PSAS)。探討了不同因素對無機絮凝劑PSAS、聚合氯化鋁(PAC)處理煉油廢水的絮凝效果的影響，研究得出了PSAS處理煉油廢水的最佳條件：絮凝劑用量90mg/L，pH7.0，溫度40℃，沉降時間40min，此時石油類物質(zhì)的去除率為98.57%，COD的去除率為92.69%，NH3—N的去除率為62.48%；PAC處理煉油廢水的最佳條件為：絮凝劑用量90mg/L,pH7.0，溫度35℃，沉降時間40min，此時石油類物質(zhì)的去除率為98.47%， COD的去除率為93.64%，NH3—N去除率為59.95%。

煉油廢水； 聚硅硫酸鋁；聚合氯化鋁；絮凝

我國是一個水資源嚴(yán)重匱乏的國家，人均水資源量僅為世界人均水平的1/4。而煉油企業(yè)卻是耗水和排水大戶，據(jù)統(tǒng)計，目前，我國每加工1t原油，平均耗水3.41m3，排放廢水1.84m3[1]，且煉油企業(yè)污水成分復(fù)雜，生物抑制物質(zhì) (石油、胺類、酚類、多環(huán)芳烴和苯系物及其衍生物等)含量高，可生化性差，處理難度大，因此，引進(jìn)和開發(fā)先進(jìn)高效的污水處理技術(shù)，對煉油企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義[2-5]。下面，筆者探討了不同的因素對無機絮凝劑PSAS、PAC處理煉油廢水的絮凝效果的影響，初步研究得出無機絮凝劑PSAS(聚硅硫酸鋁)、PAC(聚合氯化鋁)處理煉油廢水的最佳條件，以期為煉油廢水的處理提供一些理論依據(jù)。

1 試驗部分

1.1材料

1)儀器 GBJ-621型六聯(lián)攪拌機；pHS-3C型精密酸度計；GDS-3型光電式濁度儀；75UVW型紫外-可見分光光度計；電熱恒溫水浴鍋；分析天平等。

2)試劑 Al2(SO4)3、Na2SiO3、濃H2SO4、NaOH、NH4Cl(優(yōu)級純)、次氯酸鈉、氫氧化鉀、95%乙醇、丙酮、甲醇、硫酸銨、硫酸銀、硫酸汞、標(biāo)準(zhǔn)油、鄰苯二甲酸氫鉀、無水Na2SO4、石油醚(60-90)、1+1硫酸、氯化鈉、K2Cr2O7(優(yōu)級純)、無水乙醇等，PAC為黃色粉末狀試劑(市售)。

3)試驗樣品 煉油廢水取自黃陵煉油廠油池出口污水,原水COD含量為1500mg/L,石油類物質(zhì)含量為800～1500mg/L，NH3—N含量<80mg/L，pH6.0～9.0。

1.2試驗方法

1)PSAS的制備 采用Al2(SO4)3、Na2SiO3、在H2SO4酸化的條件下自制PSAS，成品呈無色透明狀，無絮體、沉淀。

2)煉油廢水COD、氨氮、石油類物質(zhì)的測定方法 采用重鉻酸鉀法測定COD、納氏試劑光度法測定氨氮、紫外分光光度法測定石油類物質(zhì)，這3種指標(biāo)的測定與標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備參見文獻(xiàn)[6]。

1.3不同因素對煉油廢水中NH3—N、石油類物質(zhì)和COD的去除率研究

1)絮凝劑投加量 在室溫下、沉降時間30min和原水的pH不變的條件下， PSAS、PAC 2種絮凝劑的投加量都分別按20、50、90、110、140、180mg/L投加，以探討PSAS、PAC的投加量對煉油廢水絮凝效果的影響。

2)溫度 在最佳投加量、原水樣pH不變、沉降時間30min的條件下，用PSAS、PAC 2種絮凝劑分別對不同溫度時的煉油廢水進(jìn)行處理。廢水的溫度分別為20、25、30、35、40、45℃。

3)沉降時間 在最佳投加量、原水樣pH不變、室溫的條件下，用PSAS、PAC 2種絮凝劑分別對煉油廢水進(jìn)行處理，沉降時間分別設(shè)為：10、20、30、40、50、60min，探討不同沉降時間對PSAS、PAC絮凝效果的影響。

4)pH值 在最佳投加量、室溫、沉降時間40min的條件下，用PAC、PSAS 2種絮凝劑分別對不同pH值的煉油廢水進(jìn)行處理，廢水的pH設(shè)定為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，探討不同pH對PSAS、PAC絮凝效果的影響。

5)PSAS、PAC絮凝劑最佳條件下處理煉油廢水的比較 在PSAS最佳條件下和PAC的最佳條件下分別對煉油廢水進(jìn)行了處理。

2 結(jié)果與分析

2.1絮凝劑投加量對絮凝效果的影響

1) PSAS投加量對絮凝效果的影響 由圖1可以看出，在PSAS投加量為20～90mg/L時，隨著投加量的增加，廢水中COD、NH3—N和石油類物質(zhì)的去除率都快速上升。在投加量90～180mg/L，廢水中NH3—N的去除率緩慢增加，石油類物質(zhì)的去除率基本不變，但COD的去除率仍呈上升趨勢，直至最高點(去除率為98.40%)，后又下降。綜上考慮，確定PSAS最佳投加量為90mg/L，此時COD的去除率、NH3—N的去除率和石油類物質(zhì)的去除率分別為97.92%、47.73%、98.03% 。

2) PAC投加量對絮凝效果的影響 由圖2可知，在投加量20～90mg/L，隨著PAC絮凝劑投加量的增加，NH3—N和石油類物質(zhì)的去除率緩慢增加，而煉油廢水中COD的去除率有微幅下降。在投加量90～180mg/L時，隨著PAC絮凝劑投加量的增加，廢水中NH3—N去除率快速減小；石油類物質(zhì)的去除率略有減小后又略有增加；廢水中COD去除率呈緩慢上升趨勢。綜合考慮PAC絮凝劑對COD、NH3—N和石油類物質(zhì)去除率的效果，選擇PAC最佳投加量為90mg/L，此時COD的去除率、NH3—N的去除率和石油類物質(zhì)的去除率分別為92.21%、43.51%、98.50% 。

圖1 PSAS投加量對絮凝效果的影響 圖2 PAC投加量對絮凝效果的影響

綜上所述，在室溫、沉降時間30min、原水pH不調(diào)的條件下，用不同投加量的PSAS、PAC 2種絮凝劑分別對煉油廢水進(jìn)行了處理，由圖1和圖2可以看出，PSAS對煉油廢水的處理效果優(yōu)于PAC。

2.2溫度對絮凝效果的影響

1) 廢水溫度對PSAS絮凝效果的影響 圖3表明，用PSAS處理煉油廢水時，隨著煉油廢水溫度的增加，廢水中COD和NH3—N的去除率呈快速上升趨勢，直至最高點(40℃)后略有下降，廢水中石油類物質(zhì)去除率基本不受溫度的影響。根據(jù)結(jié)果，綜合考慮COD、NH3—N和石油類物質(zhì)的去除率變化，選擇PSAS處理煉油廢水的最佳溫度為40℃。在此條件下，COD的去除率、NH3—N的去除率和石油類物質(zhì)的去除率分別為95.22%、47.17%、98.29%。

2) 廢水溫度對PAC絮凝效果的影響 由圖4可以看出，廢水中COD的去除率在20～35℃有所上升，在溫度為35～45℃時， COD的去除率緩慢上升；廢水中NH3—N的去除率在20～25℃呈快速上升趨勢，25～35℃緩慢上升，直至最高點(去除率達(dá)51.23%)，隨著溫度由35℃上升到45℃，NH3—N的去除率又快速下降；廢水中石油類物質(zhì)的去除率，隨著溫度逐漸增加而基本保持不變。綜合考慮COD去除率、NH3—N去除率和石油類物質(zhì)去除率的變化，確定PAC處理煉油廢水的最佳溫度為35℃，此時COD的去除率、NH3—N的去除率和石油類物質(zhì)的去除率分別為89.36%、51.23%、97.69% 。

圖3 廢水溫度對PSAS絮凝效果的影響 圖4 廢水溫度對PAC絮凝效果的影響

綜上可知，在各自的最佳溫度下、投加量90mg/L、原水pH不調(diào)、沉降時間30min的條件下， PSAS對煉油廢水的絮凝效果優(yōu)于PAC。

2.3沉降時間對絮凝效果的影響

1) 沉降時間對PSAS絮凝效果的影響 由圖5可知，PSAS處理煉油廢水，隨著沉降時間逐漸延長，廢水中COD去除率呈快速上升趨勢；廢水中NH3—N去除率在沉降時間10～40min快速上升，40～50min上升幅度減緩，到50min時達(dá)到了最大的去除率，50min以后去除率略有下降；隨著沉降時間的增加，水中石油類物質(zhì)的去除率基本不變。因此，選定PSAS處理煉油廢水最佳沉降時間為40min，此時COD的去除率、NH3—N的去除率和石油類物質(zhì)的去除率分別為96.02%、52.23%、98.79%。

2)沉降時間對PAC絮凝效果的影響 由圖6可以看出，用PAC處理煉油廢水，廢水中COD去除率在沉降時間10～40min呈快速上升趨勢，在沉降時間40～60min基本保持不變；廢水中NH3—N去除率在沉降時間10～60 min呈快速上升趨勢；廢水中石油類物質(zhì)的去除率，在沉降時間10～40min上升幅度不大，在40～60min范圍去除率還略有下降。綜合考慮，確定 PAC處理煉油廢水最佳沉降時間為40min，此時COD的去除率為91.10%、NH3—N的去除率為52.23%和石油類物質(zhì)的去除率為99.31%。

圖5 沉降時間對PSAS絮凝效果的影響 圖6 沉降時間對PAC絮凝效果的影響

綜上可知，在投加量90mg/L、原水pH、室溫的條件下， PSAS對煉油廢水的絮凝效果優(yōu)于PAC。

2.4pH值對絮凝效果的影響

1) pH值對PSAS絮凝效果的影響 由圖7顯示，當(dāng)用PSAS處理煉油廢水時，在pH4.0～pH7.0時，廢水中COD去除率、NH3—N去除率呈快速上升趨勢，而石油類物質(zhì)的去除率緩慢上升；在pH為7.0～9.0時,COD、NH3—N、石油類物質(zhì)的去除率呈緩慢下降趨勢。綜合考慮COD去除率、NH3—N去除率和石油類去除率的變化情況，確定PSAS處理煉油廢水的最佳pH為7.0。在最佳pH7.0時，COD的去除率、NH3—N去除率、石油類物質(zhì)的去除率分別為98.24%、53.07%、98.15%。

2) 廢水pH值對PAC絮凝效果的影響 圖8顯示，PAC處理煉油廢水的效果也受到pH的影響。在煉油廢水p H為4.0～7.0時，廢水中COD去除率、NH3—N去除率呈快速上升趨勢，但上升的幅度不同，在pH為7.0～9.0范圍，廢水中COD的去除率呈緩慢下降，而NH3—N的去除率快速下降；當(dāng)廢水的pH為4.0～6.0時，廢水中石油類物質(zhì)的去除率緩慢上升，當(dāng)pH由6.0上升到9.0時，石油類物質(zhì)的去除率略微下降。綜合考慮COD去除率、NH3—N去除率和石油類去除率的變化，PAC處理煉油廢水最佳pH為7.0，此時COD的去除率、NH3—N去除率、石油類物質(zhì)的去除率分別為96.33%、50.82%、 99.14%。

圖7 pH值對PSAS絮凝效果的影響 圖8 廢水pH值對PAC絮凝效果的影響

在投加量90mg/L、室溫、沉降時間40min的條件下，用PAC、PSAS 2種絮凝劑分別對不同pH值的煉油廢水進(jìn)行處理可知，PSAS對煉油廢水的絮凝效果優(yōu)于PAC。

2.5PSAS、PAC絮凝劑最佳條件處理煉油廢水的比較

在PSAS最佳條件(投加量90mg/L、 pH7.0、沉降時間40min、溫度40℃)和PAC的最佳條件(投加量90mg/L、pH7.0、沉降時間40min、溫度35℃)下分別對煉油廢水進(jìn)行了處理，其結(jié)果見表1。由表1可以看出，用PAC絮凝劑處理煉油廢水的COD去除率略高于用PSAS絮凝劑，兩者相差0.95%。用PSAS絮凝劑處理煉油廢水時，其NH3—N去除率、石油類物質(zhì)的去除率都高于PAC處理，NH3—N去除率PSAS比PAC高2.53%，石油類物質(zhì)的去除率PSAS比PAC高0.10%。因此，可知PSAS對煉油廢水的絮凝效果總體優(yōu)于PAC。

表1 PSAS、PAC絮凝劑最佳條件處理煉油廢水的比較

3 結(jié) 論

1)PSAS絮凝劑的最佳處理條件為投加量90mg/L、pH 7.0、廢水溫度40℃和沉降時間40min。

2) PAC絮凝劑的最佳處理條件為投加量90mg/L、pH 7.0、廢水溫度35℃和沉降時間40min。

3)在PSAS、PAC最佳條件處理煉油廢水時，分別對處理煉油廢水進(jìn)行了處理。在PSAS最佳條件下，石油類物質(zhì)的去除率為98.57%，COD的去除率為92.69%，NH3—N的去除率為62.48%。在PAC的最佳條件下，石油類物質(zhì)的去除率為98.47%，COD的去除率為93.64%，NH3—N的去除率為59.95%。可得出PSAS對煉油廢水的絮凝效果總體優(yōu)于PAC。

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10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.005

X703

A

1673-1409(2012)08-N012-04

2012-05-12

趙麗(1978-)，女，2005年大學(xué)畢業(yè)，碩士，助理工程師，現(xiàn)主要從事微生物廢水處理技術(shù)、微生物采油技術(shù)、提高采收率方面的研究工作。

[編輯] 洪云飛