含油廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

解宏端+刑文東+楊雨桐+王玲

摘 要：概括了含油廢水處理研究的現(xiàn)狀，以及含油廢水處理的意義。介紹了含油廢水的分類，論述了現(xiàn)階段處理含油廢水主要技術(shù)手段，同時(shí)介紹了近幾年來處理含油廢水出現(xiàn)的新的技術(shù)，如固定化微生物技術(shù)，生物非接觸氧化工藝，活性炭纖維吸附電解法等。最后展望了含油廢水處理相關(guān)發(fā)展趨勢及研究方向，為含油廢水提供一定的數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：含油廢水 處理技術(shù) 創(chuàng)新 發(fā)展趨勢

中圖分類號：X741 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0137-03

目前國內(nèi)含油工業(yè)廢水處理方法主要采取“老三套”的處理工藝，即隔油池—混凝氣浮—好氧生物，是一種常見的處理廢水方式。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，帶來的是石油開采、加工以及機(jī)械加工產(chǎn)生的大量含油廢水，這為工業(yè)生產(chǎn)帶來許多阻礙。并且含油廢水對環(huán)境造成很大的危害，嚴(yán)重威脅到動植物甚至人類的生命健康。含油廢水不僅僅對動植物和環(huán)境造成嚴(yán)重的危害，人類的生命健康也受到巨大的威脅。含油廢水具有水量大、水質(zhì)復(fù)雜，難以生物降解等特性，進(jìn)入自然環(huán)境對植物、土壤、水體等造成很嚴(yán)重的污染，被廣泛的認(rèn)為是一種難處理的工業(yè)廢水。目前，水面漂浮的相當(dāng)于隔離膜的油類物質(zhì)，隔斷了氧氣在水中的溶解，導(dǎo)致大量水生動植物因窒息而死亡，也使水生生物難以進(jìn)行光合作用，從而影響水體生態(tài)平衡以及水體的自身凈作用，使水質(zhì)惡化，危害生態(tài)環(huán)境。與此同時(shí)有毒有害物質(zhì)被魚、貝攝取，將會通過食物鏈危害人體健康。

此外在我國環(huán)境保護(hù)政策嚴(yán)格實(shí)施的大背景下，對于水資源的開發(fā)利用具有一定的戰(zhàn)略意義以及價(jià)值，工業(yè)產(chǎn)生的含油廢水是對水資源的一種浪費(fèi)，處理好含油廢水，不僅使水資源得到有效利用，同時(shí)減少了污水的排放，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也具有一定的意義。

含油廢水的來源、成分以及其存在形式，是影響其處理難易程度的主要因素。對于其處理方法，大致分為四類：一是以離心分離法、粗粒化法、膜分離法為主的物理方法；二是以化學(xué)氧化法、光化法為主的化學(xué)方法；三是以浮選法、吸附法、磁吸附分離法為代表的物理化學(xué)法；四是以活性污泥法、生物膜法為首的生物化學(xué)法。目前，通過對含油廢水處理的全方位研究，人們獲得了許多行之有效的方法，并運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中，并且在不斷的開發(fā)創(chuàng)新。

1 含油廢水的分類

以油粒直徑大小為依據(jù)，含油廢水油類可分為4類，即浮油、分散油、乳化油和溶解油。浮油，直徑最大，一般都大于100 mm，并且形成成片地油層，可以形象地稱之為油脂膜，占總油量的比重較大（一般是60%～80%），面積也較大，所以，可以利用油水密度差和隔油池來分離；分散油，油粒直徑一般結(jié)余10～100 mm之間，以微小油滴形式懸浮于水中，因?yàn)槠湫再|(zhì)不穩(wěn)定，通常靜置一段時(shí)間后會轉(zhuǎn)化成浮油，特定環(huán)境下，還可以轉(zhuǎn)化成溶解油；乳化油，油粒直徑小于10 mm，性質(zhì)穩(wěn)定，較難分離；溶解油，其粒徑一般小于0.1 mm[1-2]，以分子形式存在，狀態(tài)穩(wěn)定。由于油品在水中的溶解度很小，溶解油所占比例一般在0.5%以下，而乳化油由于油滴自身特性，油滴之間存在的相互排斥作用，使其長期保持穩(wěn)定狀態(tài)，因此除去含油廢水中的乳化油是處理技術(shù)中的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

2 主要處理方法

2.1 重力及機(jī)械分離法

這種方法多用于對含油廢水的初期處理，其原理是在重力場中，油與水存在密度差，采用特定的機(jī)械設(shè)施可以使其分離。而油粒大小、油水密度差、流動狀及流體的粘度又決定了油水分離的速度。它們之間的關(guān)系可用Stockes和Newton等定律來描述[3]。現(xiàn)階段我國所采用的機(jī)械設(shè)施技術(shù)與國外相比還有較大差距，應(yīng)向著集成化體積小、效率高的方向發(fā)展[4]。

2.2 氣浮法

氣浮法是以氣泡粘附水中的懸浮物，使其懸浮于水面，達(dá)到分離的目的。這種方法可以實(shí)現(xiàn)水中固體與固體，液體與液體以及溶質(zhì)中離子等多種狀態(tài)的物質(zhì)分離。由于其具有的高效快速的特點(diǎn)，氣浮法是目前國內(nèi)外含油廢水處理中使用最廣泛的一種水處理技術(shù)[5]。氣浮法按氣泡產(chǎn)生的方式不同，可分為鼓氣氣浮、加壓氣浮和電解氣浮等。目前階段，對于氣浮裝置的改進(jìn)和溶氣系統(tǒng)的優(yōu)化，是氣浮法研究的主要方向。關(guān)于氣浮裝置的改進(jìn)，陸斌采用兩級混凝氣浮-生物接觸氧化工藝處理含油乳化液廢水，提高了COD和油的去除率[6]。而對溶氣系統(tǒng)的優(yōu)化，王振歐采用噴射溶氣回流浮選工藝處理含油廢水，據(jù)其研究結(jié)果表明運(yùn)用此種方法效率大大提高并且效果明顯[7]。

2.3 絮凝法

絮凝過程是處理乳化含油廢水的重要組成部分，通常通過使用絮凝劑的方式使其絮凝。此法作用原理是通過乳化油分散的微粒絮凝而達(dá)到油水分離。這種方法的研究方向是開發(fā)新型的絮凝劑。在此楊永哲等的實(shí)驗(yàn)是最成功的，他們改進(jìn)了型復(fù)合堿式氯化鋁在處理含油廢水中的應(yīng)用，結(jié)果表明，絮凝劑使用量及產(chǎn)生的雜質(zhì)大大減少，整個(gè)過程所用費(fèi)用較低[8]。雖然當(dāng)前有機(jī)高分子絮凝劑的研究發(fā)展很快，但用于處理分散油及乳化油并非易事，現(xiàn)以用作其他方法的輔助劑[9]。

2.4 吸附法

因其技術(shù)的突飛猛進(jìn)，吸附技術(shù)在含油廢水處理方面也占有一席之位。吸附法的工作原理是加大吸附劑的表面積，使溶解油和其他溶解的有機(jī)物吸附在其表面，從而達(dá)到油水分離的目的。吸附劑一般分為炭質(zhì)吸附劑、無機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。

雖然活性炭使用范圍最廣，吸附能力強(qiáng)，但其成本過高，吸附能力有限，就使得它在使用中受到很大的限制[10]。吸附法在處理含油廢水方面的出路是尋求合適的吸附劑。目前在高效、經(jīng)濟(jì)的吸油劑的開發(fā)與應(yīng)用方面，主要集中于兩個(gè)方面，一是開發(fā)出新的填充劑，使吸附劑的填充容量增加，吸附能力增強(qiáng)。二是開發(fā)新的親水性吸油材料，增強(qiáng)吸附能力[11]。

2.5 生化法

生化法是利用微生物生化作用去除有機(jī)物，可分為好氧處理和厭氧處理，有活性污泥、生物膜和氧化塘等不同的處理形式。雖然生化法本身具有的優(yōu)勢使其在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，但是它也存在著一些缺點(diǎn)，如水質(zhì)變化和沖擊負(fù)荷較低、容易產(chǎn)生污泥膨脹，且廢水中含油物質(zhì)的種類和含量變化本身對生化處理的效果也有極大影響。曾科、萬紅友在研究中發(fā)現(xiàn)：隨油脂濃度的增加，油脂富集，污泥上浮嚴(yán)重，流失率增加。針對含油廢水，進(jìn)行選取優(yōu)勢的菌種，提高處理效率，對傳統(tǒng)的活性污泥法進(jìn)行革新在原來基礎(chǔ)使效果更加明顯[15]。

3 含油廢水處理新技術(shù)

近幾年來，人們對含油廢水處理技術(shù)不斷地進(jìn)行深入研究，出現(xiàn)了許多新的研究方向及技術(shù)手段。如馬帥的生物接觸氧化工藝[16]，采用優(yōu)勢單菌株掛膜法處理江蘇油田采油廢水，結(jié)果表明，采用此種方法不僅實(shí)際可行，而且處理效果明顯，優(yōu)點(diǎn)卓越。此外更有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好的優(yōu)點(diǎn)。田婷的三相內(nèi)循環(huán)生物流化床處理含油廢水的研究中，三相內(nèi)循環(huán)生物流化床技術(shù)[17]，是將化工流體設(shè)備與廢水處理生物膜法有效結(jié)合的一種新型廢水處理技術(shù)，因具有容積負(fù)荷高、傳質(zhì)速度快、抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，近年來備受專家學(xué)者關(guān)注。此外還有傅寶林研究活性炭纖維吸附電解法處理含油廢水[18]，這是一種處理有毒難生物降解污染物的新型有效技術(shù)，在通常情況下不僅能夠吸附水中溶解油，而且還能通過電化學(xué)反應(yīng)使難以降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解的有機(jī)物，大大提高了處理有機(jī)物的效率。同時(shí)電化學(xué)法可使活性碳纖維再生。谷妮娜采用固定化微生物技術(shù)處理含油廢水[19]，將微生物通過一些技術(shù)手段（例如載體材料合理控制水利條件等）使微生物按照所希望方式生長，此方法作為新型污水生物處理技術(shù)已經(jīng)在處理各種含難降解有機(jī)物廢水中得到應(yīng)用，例如石油的脂肪烴、芳香烴等復(fù)雜的有機(jī)物用此類方法也可以得到降解。鑒于微生物降解有機(jī)污染物在本質(zhì)上的一致性，把這種方法推廣到處理含油廢水領(lǐng)域上是可行的。同時(shí)具有一定的研究意義及前景。

4 發(fā)展趨勢及展望

今后含油廢水的發(fā)展趨勢主要是采用物理化學(xué)法，以及電磁法等新型技術(shù)。不僅要考慮處理效率和效果的優(yōu)異，在國內(nèi)環(huán)保政策強(qiáng)化執(zhí)行的形勢下，還要考慮對資源環(huán)境的影響，考慮對對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，對人們生產(chǎn)生活的影響。含油廢水處理技術(shù)應(yīng)面向多元化，集成化的方向進(jìn)展，提升技術(shù)，具有相當(dāng)?shù)目臻g。同時(shí)，回收處理后的廢油并加以利用，也是今后研究的趨勢，運(yùn)用這樣的手段，不僅使廢水得到處理，而且使廢棄物得到再次利用，符合當(dāng)前的形式和國情，可謂一舉兩得。基于這樣的形式和情況，含油廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢應(yīng)主要概括在以下方面。

（1）開發(fā)新型處理方法和系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)和工藝局限的困局，多種方式有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)避免了單一方法的局限，最大限度的發(fā)揮處理能力，達(dá)到高效的目的。

（2）在含油廢水性質(zhì)、無機(jī)鹽、氯離子等性質(zhì)的深入研究，明確各種性質(zhì)之間的關(guān)系及相互影響關(guān)系，明確處理含油廢水機(jī)制，降低處理成本，提高處理效率。

（3）重視清潔生產(chǎn)，首尾并重，減少源頭污染，減輕末端處理壓力。同時(shí)，含油廢水處理后的回收利用也是今后研究的主要方向與趨勢。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段含油廢水處理的方法雖然很多，但無論哪種技術(shù)都具有其局限性。目前方法還很難滿足生產(chǎn)需求，不斷完善現(xiàn)有的常規(guī)方法，并盡快推廣到工業(yè)生產(chǎn)中勢在必行。目前面對國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)形式影響，含油廢水技術(shù)應(yīng)向著多元化集成化的方式進(jìn)行，多種技術(shù)手段相互結(jié)合，最大限度上發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢，以提高處理效率。同時(shí)面對如今對生態(tài)環(huán)境的較高要求還應(yīng)不斷向著綠色環(huán)保的方向研究，以符合當(dāng)前國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱亦仁.環(huán)境污染治理技術(shù)[M].北京：北京國際科學(xué)出版社，1996：50-51.

[2] 桑義敏，李發(fā)生，何緒文，等.含油廢水性質(zhì)及其處理技術(shù)[J].化工環(huán)保，2004，（S1）：94-97.

[3] 談紅.重量法測定含動、植物油和礦物油廢水應(yīng)注意的問題[J].新疆環(huán)境保護(hù)，2002，24（2）：40-42.

[4] 楊軼殉，蔣翼.含油廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2007，28（5）：29-32.

[5] 李波.含油污水處理技術(shù)[J].遼寧化工，2007，36（1）：56-59.

[6] 侯士兵，玄雪梅.含油廢水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].上海化工，2003，28（9）：11-14.

[7] 魏在山，徐曉軍，寧平，等.氣浮法處理廢水的研究及其進(jìn)展[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2001，1（4）：14-18.

[8] 陸斌.一種含油乳化液廢水處理技術(shù)的工程應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2001，19（3）：12-13.

[9] 王振歐.噴射溶氣回流浮選工藝處理含油廢水[J].化工環(huán)保，1997，17（1）：19-22.

[10] 楊永哲，王志盈，王曉昌.改進(jìn)型復(fù)合堿式氯化鋁在處理含油廢水中的應(yīng)用[J].給水排水，2001，27（12）：76-78.

[11] 張鴻郭，周少奇，楊志泉，等.含油廢水處理研究[J].環(huán)境技術(shù)，2004，22（1）：18-22.

[12] 陳國華.環(huán)境污染治理方法原理與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[13] 吳敦虎.硼泥處理含油廢水[J].水處理技術(shù)，1996，2（2）：113-118.

[14] 諶世英.粉煤灰改性在含油廢水處理中的應(yīng)用[J].粉煤灰綜合利用，2008（2）：50-52.

[15] 曾科，萬紅友，孟凡超，等.含油廢水厭氧處理中油的影響及其消退[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007（4）：91-92，95，120.

[16] 謝磊，胡勇有，仲海濤.含油廢水處理技術(shù)進(jìn)展[D].工業(yè)水處理，2003，23（7）：4-7.

[17] 田婷.三相內(nèi)循環(huán)生物流化床處理含油廢水的研究[D].中國海洋大學(xué)，2013.

[18] 傅寶林.活性炭纖維吸附電解法處理含油廢水及其應(yīng)用[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2013.

[19] 谷妮娜.固定化微生物技術(shù)處理含油廢水的研究[D].東北大學(xué)，2006.