乳化液廢水處理技術研究進展

胡琛麟等

摘 要：根據乳化液廢水的特性，從不同處理方法對乳化液廢水的處理技術進行論述，分別介紹了不同工藝的具體應用情況，工藝過程的技術特點及研究現狀，探討了乳化液廢水處理技術的發展趨勢。

關鍵詞：乳化液廢水；處理技術；展望

中圖分類號 X70 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）05-92-03

1 前言

乳化液是一多相體系的溶液，由基礎油、乳化劑（表面活性）、添加劑和水稀釋后配制而成，由于加入了基礎油，外觀往往呈乳狀，所以稱為乳化液[1]。現如今，機械制造工業和金屬加工業不斷發展，乳化液被用于機器零件的切削、研磨工藝過程中，冷卻、潤滑或傳遞壓力的介質。乳化液循環多次使用后，會發生不同程度的酸敗變質，需要定期更換，于是就形成了大量的乳化液廢水。

乳化液廢水屬于危險廢棄物，特點是有機物濃度高、色度高、間歇排放、量少但污染強度大、難降解等。乳化液廢水由于具有很強的穩定性，排入環境中不能自然降解，處理難度大，處理不當，對生態環境、動植物包括人類健康都有嚴重的危害[2]。因此，對乳化液廢水處理技術的探討和研究具有重要意義。

2 乳化液廢水處理技術

工業上對乳化液進行單獨收集，集中處理。乳化液廢水處理難易程度取決于乳液中的油分在水中的存在形式及處理要求。乳化液廢水的處理方法主要包括物理法、物理化學法、化學法、生物法和其他方法。筆者對乳化液廢水處理技術進行綜述，以期為乳化液廢水廢水處理提供一定參考。

2.1 物理法

2.1.1 重力分離法 重力分離法是廢水處理中最常用、最基本的方法。重力法通過調節理化性質、離心分離、除油、沉淀和過濾等步驟實現油與水的分離。此方法通常適用于油水連續相黏度較小，密度差較大的廢水，常用的處理設施是隔油池[3]。重力分離法的優點在于運行費用較低，缺陷是去除率較低，出水含油量高等。該方法一般作為乳化液的第一步處理。

2.1.2 膜分離法 高分子膜分離法處理高濃度乳化液廢水也是國內外學者研究比較多的方法之一，膜分離法是采用高分子膜的過濾性能，在壓力作用下把不同分子量的物質進行分離[4]。包括微濾、超濾和納濾等方法。膜分離法處理效果好于重力法，出水效果好，能耗比較低，但是此法存在對原水的要求比較高，造價偏高同時伴隨著高濃度濃縮液的產生的弊端。國內外使用較為廣泛的是聚亞酰胺、醋酸纖維、聚砜等有機膜[5]，Shuili Y[6]等采用聚亞乙烯基氟化物超濾膜處理含油廢水，乳化液廢水浮油的去除效果好，處理后的廢水能夠滿足回注標準。此外，還有微孔玻璃膜、炭分子篩膜、壘屬膜和陶瓷膜等無機膜[4]。楊濤[7]等采用陶瓷膜處理乳化液廢水，在30℃條件下，陶瓷膜可有效截留乳化液廢水中的CODcr和礦物油，截留率均可達90%以上。劉章卓[8]研究了陶瓷膜對CODcr約50 000～80 000mg/L，pH為8左右的乳化液廢水的處理，CODcr去除率可達97%，但處理成本達到113.6元/t。張偉軍[9]等研究了震動膜對乳化液的處理效果，利用震動膜過濾2種乳化液，CODcr和油的去除率分別可以達到93.5%和99%以上，SS去除率可以實現完全截留。

2.2 物理化學法

2.2.1 吸附法 吸附法是通過投加親油性介質，通過分子引力和化學鍵力，以此來吸附水中的油對乳化液廢水的溶解油進行物理吸附或化學吸附來實現油水分離。活性炭是最常用的吸附材料，其具有良好的吸油性能，可將乳化液廢水中的大多數油吸附分離，但是也存在價格較高，吸附容量有限，再生比較困難等缺點。粉煤灰以及一些無機和有機的吸附劑也被廣泛使用，物理化學處理法往往將吸附劑和混凝劑聯用，共同處理乳化液廢水，能使處理效果更加顯著。Brene F[10]介紹的由鎂、鐵鹽或氧化物組成的質量分數為5%～8%的無機填充劑與由聚乙烯和聚苯乙烯組成20%～95%的交聯聚合物的新型吸油劑對高低濃度乳化液廢水處理取得不錯效果。隋博遠[11]等處理乳化液廢水的研究中發現，采用混凝吸附法后，其乳化液廢水中油類濃度和CODcr濃度去除率都為99%。劉恒[12]等采用化學破乳和活性炭吸附技術對乳化液廢水進行技術分析，并對影響乳化液廢水處理技術的主要因素—絮凝劑、攪拌速度、pH和溫度進行了討論，排出廢水達到國家二級排放標準。

2.2.2 氣浮法 氣浮法主要是通過曝氣產生大量微氣泡，微氣泡作為載體粘附在油滴上，使其密度小于水而浮到水面，最終達到固液分離的方法。共凝聚氣浮法是在投加混凝劑的基礎上與氣浮法工藝相結合產生的一種方法，投加混凝劑后，生成大粒徑油滴與氣浮產生的微氣泡形成大的帶氣絮體，浮到水面實現乳化液廢水的處理，因此其去除效果更加顯著，且使得投藥量更少，反應時間更短[13]。A.I.Zouboulis[14]等使用共凝聚氣浮法處理含有正辛烷的模擬乳化液廢水。研究結果表明，在實驗最佳條件下，初始油質量濃度為500mg/L的模擬乳化液廢水，95%的油得到去除。曹福[15]等采用聚合氯化鋁鐵（PAFC）對乳化液廢水進行共凝聚氣浮處理，當PAFC為1g/L時，濁度去除率達98%以上。

2.3 化學法

2.3.1 酸化混凝混合法 酸化法是向乳化液廢水中投加無機酸調節pH至1.5～4，使乳化劑中的高級脂肪酸皂析出脂肪酸，這些高級脂肪酸不溶于水而溶于油，從而破乳析油。但是酸化雖能達到破乳的目的，但是也會產生酸性廢油這種二次污染物，不具有實用性。化學混凝法是處理乳化液廢水的傳統方法，向乳化液廢水中投加化學混凝劑，一方面生成膠體吸附油珠，另一方面通過吸附絮凝，架橋作用去除油滴，達到破乳的目的，化學混凝法中混凝劑對最佳pH有一定要求，在混凝前往往伴隨著酸化，調堿等過程，所以酸化法和混凝法可以用作組合工藝作為一級處理工藝，對水樣預處理效果優于單獨一種方法的效果。田禹等[16]在對高濃度酸性乳化液處理過程中，采用投加石灰+聚丙烯酰胺（PAM）的破乳劑組合的方法，其乳化液濁度去除率為98%，CODcr去除率為34%。劉章卓[8]對CODcr約50 000～80 000mg/L進行酸化破乳試驗，加濃硫酸將pH調至2，酸化40h后取中間液調節pH為10～11，再投加PAC和PAM混凝絮凝之后，CODcr去除率為65%。

2.3.2 高級氧化法 高級氧化由Glaze首次提出，基于大量強氧化性能的羥基自由基[17]參與深度氧化處理高濃度乳化液廢水[18]，高級氧化技術可以無選擇性的氧化絕大多數有機物，反應迅速且無二次污染，在工程上備受青睞。這方面研究以Fenton氧化和類Fenton氧化技術為主，Mandal[19]等處理工業廢水，當投加一定量的FeS04，H2O2投加量從44.4mg/L增加到277.7mg/L，反應24h后CODcr的去除率從60%增加到95%。類Fenton法就是將催化劑等引入Fenton體系，M.A.Tony[20]等的研究結果表明光助Fenton法對乳化含油廢水有很好的處理效果，不僅能有效去除CODcr、油，還可顯著改善乳化廢水水質。

除了Fenton技術，高級氧化技術還包括光催化氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法，Ahmed[21]等處理廢水，在UV-H202協同作用下，有機物COD去除率為92%，而單獨使用H202或UV，有機物去除效果不明顯。劉穎[1]研究了在PH=10，投加1g30%H202最優條件下，臭氧投加量為220.42mg/L時，乳化液廢水的CODcr值從63 060mg/L下降到12 233.4mg/L，效果強于單獨投加臭氧的氧化處理技術。曹福[22]等以鋁板為電極并投加NaCl處理軋鋼乳化液廢水，在pH=6、電流密度為0.004A/cm2、時間為40min、NaCl為1.25g/L、極板間距為1cm的條件下進行實驗，CODcr去除率為99.5%，處理效果較好。

2.4 生物法 生物法處理過程所需的微生物來源廣泛、容易培養、繁殖速度快、環境適應性強、處理成本低，在工業廢水的處理應用越來越廣泛。根據微生物對氧氣的需求可分為厭氧處理和好氧處理。厭氧生物處理具有低能耗、高負荷、污泥量少等優點，但是處理所需時間較長，構筑物體積大，常作為其他生物處理的預處理。好氧生物處理效率高、工藝運行成熟，但是又存在剩余污泥量大等缺點。

乳化液廢水污染物濃度高，直接進行生物法處理，對活性污泥的負荷很大，導致活性污泥死亡，達不到預期的效果。對采用物化處理方法進行一級處理的仍然不能達標排放的乳化液廢水可采用生物法進行二級處理，此法可稱之為生化組合工藝。朱靖[23]等采用混凝氣浮—SBR—過濾工藝處理乳化液廢水，CODcr、BOD、油由22 400mg/L、2 680mg/L、1 420mg/L降到137mg/L、25mg/L、0.8mg/L，去除率分別達到99.38%、99.06%、99.94%。成文[24]等對經過氯化鈣和明礬破乳、PAC和PAM混凝處理的出水進行處理，采用水解—好氧—活性炭吸附可使出水CODcr達50～70mg/L、SS為75mg/L、石油類為5.4mg/L、色度5倍。馬士龍[25]采用物化—生化組合工藝處理不同來源乳化液廢水，生化處理系統耐沖擊負荷強，出水穩定，最終出水能夠滿足上海市化工區污水納管標準。

2.5 其他方法 除了以上一些傳統方法以外，燃燒法也是處理乳化液廢水的方法之一，將廢液蒸發濃縮再進行燃燒處理。該方法處理效果比較徹底，但是弊端比較多，能耗大，會有二次污染污染空氣，因此燃燒法處理乳化液廢水并未得到廣泛應用。

3 展望

乳化液廢水處理方法很多，各種方法都有其優點和局限性，采用單一的處理方法很難將CODcr幾萬或者幾十萬的乳化液廢水處理到能夠達標排放，開發適用的組合工藝，形成多級處理工藝，使乳化液廢水處理出水能夠達到出水水質排放標準。組合工藝的研究也必將成為乳化液廢水的研究熱點。

參考文獻

[1]劉穎.臭氧氧化處理乳化液廢水試驗研究[D].成都：西南交通大學，2013.

[2]李新東，黃萬撫.乳化液廢水處理技術研究進展[J].中國資源綜合利用.2009，27（12）：38-40.

[3]王承智，石榮.含有廢水處理方法綜述[J].遼寧師專學報.2002，4（1）：104-108.

[4]劉轉年，金奇庭，周安寧.膜過濾技術在廢水處理中的應用研究新進展[J].工業水處理.2002，22（5）：1-4.

[5]劉國信，劉錄聲.膜法分離技術及其應用[M].第一版.北京：中國環境科學出版社，1997.

[6]Shuili Y，Yan L，Baoxiang C.Treatment of Oily Wastewater by Organic-Inorganic Composite Tubular Ultrafiltration Membranes[J].Desalination.，196（1-3）：76-83.

[7]楊濤，于海晨，李江華，等.陶瓷膜處理乳化液廢水的實驗[J].城市環境與城市生態.2005，18（4）：9-10.

[8]劉章卓.發動機乳化液廢水酸化法與陶瓷膜法處理工藝對比[J].凈水技術.2013，32（6）：32-35.

）[9]張偉軍，張明.震動膜處理乳化液廢水研究[J].環境工程學報.2012，6（1）：222-225.

[10]Berne F.Physical-Chemical Methods of Treatment for Oil-Containing Effluents[J].Water Sci.Techno.1992，14（9-11）：1195-1207.

[11]隋博遠，閆紹峰，宋宇，等.機械加工乳化液廢水處理工藝的研究[J].遼寧工學院學報.2007，27（3）：190-191，194.

[12]劉恒，閆紹峰，安勇，等.乳化液廢水處理技術的分析[J].遼寧工業大學學報，34（2）：117-119.

[13]畢東蘇，姜安璽，張寶杰.混凝氣浮處理含乳化液廢水的試驗研究[J].環境保護科學.2002（1）：9-11.

[14]Zouboulis A I，Avranas A.Treatment of Oil-In-Water Emulsions by Coagulation and Dissolved-Air Flotation[J].Colloids and Surfaces a：Physicochemical and Engineering.2000，172（1/2/3）：153-161.

[15]曹福，吳克明，王文斌.絮凝氣浮法處理含油乳化液的研究[J].工業安全與環保.2004，30（4）：10-11.

[16]田禹，范麗娜.鹽析法處理高濃度含油乳化液及其反應機制[J].中國給水排水.2004，20（4）：47-49.

[17]王志強，李黎，陳文清.乳化液廢水處理技術的綜述研究[J].工業水處理.2012，32（9）：6-9.

[18]Kreetachat T，Damrongsri T.Effects of Ozonation Process On Lignin-Derived Compounds in Pulp and Paper Mill Effiuent[J].Hazardous Materials.2007，142：250-257.

[19]Mandal T，Maity S，Dasgupta D.Advanced Oxidation Process and Biotreatment：their Roles in Combined Industrial Wastewater Treatment[J].Desalination.2010，250（1）：87-94.

[20]Tony M A，Purcell P J，Zhao Y Q.Photo-Catalytic Degradation of an Oil-Water Emulsion Using the photo-Fenton Treatment Process：Effects and Statistical Optimization[J].Journal of Environmental Science and Health.，44（2）：179-187.

[21]Ahmed B，Mohamed H，Limem E.Degradation and Mineral-Ization of Organic Pollutants Containcontained in Actual Pulp and Paper Mill Wastewaters by a UV/H202Process[J].IndEngChem Res.2009，48（7）：3370-3379.

[22]曹福，劉紅.電凝聚處理軋鋼乳化液廢水的研究[J].工業水處理.2006，26（2）：24-26.

[23]朱靖，張堅強，徐棟梁.混凝氣浮-Sbr-過濾工藝在乳化液廢水處理中的應用[J].中國資源綜合利用.2006，24（3）：32-34.

[24]成文，趙立和，曾麗璇.乳化液廢水處理技術的試驗研究[J].華南師范大學學報：自然科學版.2002（1）：108-112.

[25]馬士龍.物化—生化組合工藝處理不同來源乳化液廢水研究[D].上海：華東師范大學，2013. （責編：徐煥斗）