含油廢水是一種常見的環(huán)境污染物,每年有2～3億t的含油廢水危害人體健康和水產(chǎn)資源。人們已逐漸摸索出各種方法來處理含油廢水,并不斷創(chuàng)新.被稱為“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”的膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,已在化工、環(huán)保、能源、醫(yī)藥、電子等行業(yè)逐漸發(fā)揮了它的技術(shù)優(yōu)勢。
1、含油廢水的類別
含油廢水中的油一般以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油和油-固體物五種形式存在。
1)漂油:以連續(xù)相漂浮于水面,形成油膜或油層.這種油的油滴直徑較大,一般大于100μm;
2)分散油:以微小油滴懸浮分散于水中,不穩(wěn)定,靜止一定時(shí)間能聚集成較大油珠而上浮到水面會(huì)變成浮油,油滴粒徑在10～100μm;
3)乳化油:因水中含有表面活性劑而使油和水形成穩(wěn)定的乳化液,油滴粒徑一般小于10μm,大部分在0.1～2μm;
4)溶解油:是一種以分子狀態(tài)分散于水體中形成的穩(wěn)定均勻的體系,油粒直徑比乳化油還要小,有時(shí)可以小到幾個(gè)納米;
5)油-固體物:在水體中的油黏附固體懸浮物表面上形成的油-固體物。
2、膜技術(shù)處理含油廢水的特點(diǎn)和前景
目前,老三套工藝處理含油廢水存在很多弊端,能量消耗大、水回用率低、二次污染難以避免.從環(huán)境保護(hù)和油類、水再利用等經(jīng)濟(jì)角度考慮,要求有新的技術(shù)和工藝對含油廢水進(jìn)行深度處理。
水中的漂浮油、分散油通過沉降、絮凝等物理方法可以使含油量降到10mg/L以下,而乳化油和溶解油以極微小的油滴均勻、穩(wěn)定地分散在水中,常規(guī)方法難以除去。選用合適孔徑的膜可以實(shí)現(xiàn)對油和水、低分子物質(zhì)的分離。與傳統(tǒng)水處理工藝相比,膜技術(shù)處理含油廢水時(shí)不需投放化學(xué)藥品,不會(huì)產(chǎn)生難以處理的污泥,適用性較強(qiáng),裝置簡單,分離效率高,容易控制,能耗較低[2],因而越來越受到人們的重視。
合理選擇膜以及將幾個(gè)膜過程或者將膜分離技術(shù)與其它的分離技術(shù)集成起來,各盡所長,達(dá)到最好的處理效果與最佳的經(jīng)濟(jì)效益是今后發(fā)展的重點(diǎn)之一。
膜技術(shù)和其它技術(shù)的集成技術(shù),將逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)技術(shù),對含油廢水處理產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。反滲透需要1～10MPa的操作壓力,能夠分離的是只有零點(diǎn)幾個(gè)納米的無機(jī)離子和有機(jī)小分子。因此,含乳化油的廢水中的透過超濾膜的表面活性劑和其它低分子物質(zhì)可為反滲透膜所阻止,從而使COD和BOD的去除率大為提高。反滲透膜處理含油廢水的研究和實(shí)驗(yàn)較少,這是因?yàn)榉礉B透膜孔徑小,極易堵塞,難以清洗,由于需要高壓,所以能耗較高和對設(shè)備要求較高。反滲透和超濾聯(lián)合處理含乳化油廢水的流程。
乳化油廢水還可以由超濾膜技術(shù)和其它處理技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行處理,如生物技術(shù)和膜技術(shù)結(jié)合起來處理乳化油廢水成為當(dāng)前研究的熱門課題。
3.1、溶解油的處理
以分子狀態(tài)存在的油分子均勻、穩(wěn)定的分布在水中形成相對穩(wěn)定的體系,油滴直徑比乳化油還要小,甚至到幾個(gè)納米。用膜來處理溶解油廢水時(shí),油能穿過膜孔徑,對油的分離率不高,并且溶解油對膜的污染比較嚴(yán)重,需要定期清洗才能維持膜通量,當(dāng)前常用的方法是膜技術(shù)和其他技術(shù)結(jié)合起來,發(fā)揮各自的優(yōu)勢,達(dá)到處理含油廢水的效果。膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor簡稱MBR)處理溶解油廢水有著獨(dú)特的優(yōu)勢.MBR分一體式和分置式,如圖2.
3.2、操作條件的影響
操作條件包括操作壓差、膜面流速、廢水濃度、溫度、膜污染及清洗等。
3.3、操作壓差的影響
當(dāng)膜選定以后,操作壓差對膜過濾的性能的影響較大.壓力較低時(shí)(小于0.15MPa),膜通量處于壓力控制區(qū),膜通量隨操作壓差的增加而增大;當(dāng)壓差為0.15～0.2MPa時(shí),由于濃差極化的影響,通量增加較緩慢;當(dāng)壓差大于0.2MPa時(shí),膜通量基本保持不變,過濾過程屬于物質(zhì)傳遞所控制,為傳質(zhì)控制區(qū),通量與壓力無關(guān)。壓差過大會(huì)使油滴擠壓變形而進(jìn)入膜孔,嚴(yán)重污染膜組件,并進(jìn)入滲透側(cè)造成截留率降低。
3.4、膜面流速的影響
膜過濾過程通常采用錯(cuò)流過濾的操作方式,一般認(rèn)為增大流速可提高通量,這是由于流速增大,膜表面的剪切力增大,使膜表面沉積的油滴被帶走,減小了凝膠層的厚度,并且減小了濃差極化的影響。當(dāng)流速過高時(shí),通量反而降低,這可能是操作壓差不均勻所致,也可能是料液在膜過濾器內(nèi)停留時(shí)間過短,另外,由于流速增大,剪切力增大,造成油滴變形而被擠入膜孔也可能引起通量的降低。
3.5、溫度的影響
有研究表明溫度對膜通量的影響主要是對料液黏度、料液中懸浮物粒徑分布及料液組分與膜表面作用力的影響。適當(dāng)提高溫度可以提高膜通量,隨溫度升高,料液黏度減小,溶質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)增大,因而膜通量增大。
