復(fù)配型絮凝劑應(yīng)用于含油污水處理中的研究
【摘 要】本文在含油污水處理中選用復(fù)配型絮凝劑,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn)表明:復(fù)配型絮凝劑應(yīng)用于含油污水處理,產(chǎn)生的污渣量少, 含油污水處理效果顯著提高。
【關(guān)鍵詞】浮選 復(fù)配型絮凝劑 含油污水處理
一、前言
油污染作為一種常見(jiàn)的污染,對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡危害極大。目前,國(guó)內(nèi)煉油廠含油污水處理采用的方法有重力分離法、浮選法、超聲波法等。浮選是處理含油污水的重要工藝之一。
浮選法,又稱氣浮法,是國(guó)內(nèi)外正在深入研究與不斷推廣的一種水處理技術(shù)。浮選法的作用原理是在水中通入空氣或其他氣體產(chǎn)生微細(xì)氣泡,使水中的一些細(xì)小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上,隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣(含油泡沫層) ,然后使用適當(dāng)?shù)钠灿推鲗⒂推踩。浮選過(guò)程中投加絮凝劑可明顯提高浮選處理效果,是含油污水處理中應(yīng)用最廣、成本最低的方法,因此,浮選過(guò)程中絮凝劑的選擇是影響污水處理效果的關(guān)鍵。
絮凝劑根據(jù)其組成成分分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑的絮凝機(jī)理不同,無(wú)機(jī)絮凝劑是以電性中和及卷掃作用為主要絮凝作用機(jī)理,而有機(jī)絮凝劑是以粒間架橋和靜電中和為主要絮凝機(jī)理,由此可以看出,在絮凝過(guò)程中,有機(jī)絮凝劑還不能完全取代無(wú)機(jī)絮凝劑,其發(fā)展方向應(yīng)是兩者的復(fù)合配方,因此合成經(jīng)濟(jì)、適用的高分子絮凝劑及復(fù)配型絮凝劑已成為現(xiàn)代精細(xì)化工學(xué)科的研究方向之一。
國(guó)內(nèi)大多數(shù)煉油廠污水處理選用的浮選絮凝劑仍是聚合氯化鋁, 它的作用是使污水中的溶解物質(zhì)、膠體物質(zhì)或懸浮顆粒沉淀進(jìn)而與水分離。但它的使用存在著投加量多,產(chǎn)生的氫氧化物浮渣體積大,含水率高,浮選除油后的水質(zhì)常常不能滿足生化處理的要求等問(wèn)題,并且隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大,原料加工深度的提高,產(chǎn)品品種不斷增加,使含油污水的水質(zhì)日益惡化,水質(zhì)的乳化程度也日趨嚴(yán)重,如繼續(xù)單獨(dú)使用聚合氯化鋁,其破乳除油性能已不能滿足實(shí)際需要。所以選擇適宜、高效的浮選絮凝劑或復(fù)配劑來(lái)提高浮選效率,解決浮渣問(wèn)題,提高污水處理效果,是擺在我們面前的一個(gè)重要課題。
在我國(guó),無(wú)機(jī)絮凝劑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)較多樣,應(yīng)用也很廣泛。而在有機(jī)高分子絮凝劑的品種開(kāi)發(fā)上與國(guó)外相比具有一定的差距,我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中可供篩選的有機(jī)絮凝劑,僅有陰離子型、非離子型、高分子聚丙烯酰胺以及正在發(fā)展中的陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺及其衍生物等類(lèi)型。近年來(lái),我們加快了對(duì)陽(yáng)離子型高分子絮凝劑的開(kāi)發(fā)力度,取得了一定的成果,CW-01陽(yáng)離子聚醚就是我國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè)新品種。
為了進(jìn)一步提高含油污水處理效果和解決乳化廢水對(duì)生化系統(tǒng)的影響,在不新增污水處理設(shè)施的前提下,我們選擇了CW-01陽(yáng)離子破乳劑(也稱反相破乳劑)與聚合氯化鋁復(fù)配,作除油破乳試驗(yàn)。
二、除油破乳實(shí)驗(yàn)
1.主要儀器。721型分光光度計(jì), FOMA-300型油份濃度分析儀, JB-1型攪拌器等。
2.主要試劑。
2. 1聚合氯化鋁。聚合氯化鋁外觀為黃色粉末狀,吉林化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)。
2. 2 CW-01陽(yáng)離子破乳劑。CW -01陽(yáng)離子破乳劑為棕紅色均勻透明溶液,山東省濱州市化工二廠生產(chǎn)。
3.試驗(yàn)用水及藥品的配制。
3. 1試驗(yàn)用水。試驗(yàn)用水采自煉油廠進(jìn)入浮選前的含油污水。
3. 2 5%聚合氯化鋁。
4. CW-01與聚合氯化鋁復(fù)配作用機(jī)理。由于煉油污水乳化液類(lèi)型是水包油型,此種類(lèi)型的乳化液是在油—水的相面上形成了一種高粘度的凝膠狀或帶有電荷的界面膜,界面膜降低了體系的表面能,改變了油—水界面的性質(zhì),使體系趨于穩(wěn)定,這種界面膜是由溶解物質(zhì)、膠體物質(zhì)以及懸浮物質(zhì)構(gòu)成的一種復(fù)雜的混合物,一般表面帶有負(fù)電荷,其正電位達(dá)-50mv,致使乳化液比較穩(wěn)定。
聚合氯化鋁是無(wú)機(jī)高分子絮凝劑,它的作用機(jī)理是以其水解產(chǎn)物對(duì)水中顆；蚰z體污染物進(jìn)行電中和,壓縮擴(kuò)散層,降低Z電位, 破壞水化膜,使顆粒脫穩(wěn),脫穩(wěn)顆粒再經(jīng)過(guò)吸附架橋或粘附、卷掃而產(chǎn)生粗粒絮狀體與水分離。
破乳劑的作用機(jī)理是能平衡或抵消界面膜兩側(cè)的表面張力,中和起穩(wěn)定作用的電荷,使乳化劑沉淀,其實(shí)質(zhì)就是破乳劑分子滲入并粘附在乳化液滴的表面,破壞其表面膜,將膜內(nèi)包復(fù)的油釋放出來(lái),使油滴與水分離。
CW-01是陽(yáng)離子聚合物,它對(duì)水包油型的乳化液有中和電荷、吸附橋聯(lián)、絮凝聚結(jié)等作用,具有良好的反相破乳性能。但任何單一的破乳劑都不可能同時(shí)具有較強(qiáng)的表面活性、良好的潤(rùn)濕性能、足夠的絮凝能力及較高的聚結(jié)能力。因此,CW-01與聚合氯化鋁復(fù)配能夠滿足上述要求,復(fù)配的作用機(jī)理是:水包油型的乳狀液的液滴表面都帶有負(fù)電荷, 陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)油珠表面的靜電中和作用是破乳的基礎(chǔ),被中和后的油珠相互之間的靜電排斥力減小了,同時(shí)增大了油珠之間碰撞聚結(jié)的機(jī)率,使乳狀液失去穩(wěn)定性,使油和水相互分離,同時(shí)在絮凝劑的作用下迅速聚結(jié),同時(shí)水中的膠體物質(zhì)也在絮凝劑的作用下,失穩(wěn)而沉降,聚結(jié)成大顆粒的油,依靠重力差與水實(shí)現(xiàn)分離。
5.實(shí)驗(yàn)方法。
5.1破乳試驗(yàn)。取200ml含油污水加入到500ml的球形分液漏斗中,在試驗(yàn)溫度下加入一定量的CW-01陽(yáng)離子破乳劑,將上、下兩個(gè)口密封好,并握住上下兩個(gè)口,使圓形分液漏斗呈平躺狀,左右水平振蕩 100次后,自然靜置破乳100min,從下口放出10ml污水,測(cè)定其含油量。
5. 2燒杯試驗(yàn)。在室溫條件下,為模擬常規(guī)給水處理的混凝過(guò)程,用JB-1型攪拌器進(jìn)行燒杯攪拌試驗(yàn),靜置50 min。
取500ml隔油池出水的含油污水置于1000ml的燒杯中,根據(jù)需要將試驗(yàn)分成兩部分進(jìn)行:一是投加單一的聚合氯化鋁,連續(xù)不斷地 200—300r-1min的速度攪拌一定時(shí)間;二是投加破乳劑再投加聚合氯化鋁,以200—300r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1min,然后再以60—80 r-1min 的轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)10min,靜置50min,然后吸取上清液分析含油量。
5. 3油含量的測(cè)定方法。用量杯量取一定量的隔油出水,并倒入分液漏斗中,并根據(jù)量程范圍量取溶劑,然后將萃取溶劑經(jīng)量杯倒入分液漏斗中,塞緊塞子后,搖動(dòng)此分液漏斗約5min,搖勻后,靜置3min使水與溶劑分層后,將溶劑分離到玻璃容器中,用濾紙過(guò)濾萃取溶劑分離到燒杯中即得待測(cè)溶液,然后用FOMA-300型油份濃度分析儀測(cè)得溶液的含油量。
5. 4透光率的測(cè)定方法。取加藥?kù)o置后的水樣于波長(zhǎng)λ= 680nm的條件下,用3?比色皿測(cè)定透光率。
三、試驗(yàn)結(jié)果與討論
1. CW-01的加入量與油的去除率關(guān)系。表1-1數(shù)據(jù)可以看出,CW-01的加入量對(duì)破乳除油有很大影響,對(duì)一定乳狀液有一定最佳用量,對(duì)于煉油污水,CW-01的用量為8ml·l-1時(shí)去除率即達(dá) 30%多,加入量超過(guò)最佳用量時(shí),效果反而下降,去除率降低。這是因?yàn)楫?dāng)CW-01投加量正好使油珠表面的Z電位等于零時(shí),乳狀液的穩(wěn)定性最差,破乳效果最好。當(dāng)投加量繼續(xù)增加時(shí),擴(kuò)散層的陽(yáng)離子被壓入內(nèi)層,使油珠表面重新帶電,由原來(lái)的負(fù)電性變?yōu)檎娦?乳狀液重新進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),除油率降低！
2.聚合氯化鋁的加入量與油的去除率關(guān)系。表2可以看出,在沉降時(shí)間50 min的相同條件下,污水中的含油量隨著聚合氯化鋁投加量的增加而逐漸下降,當(dāng)投加到50-70 mg·l-1時(shí),油含量明顯下降,均降至20 mg·l-1以下。
表2可以看出,油的去除率隨著投加量的增加而升高,投加量在 50-70 mg·l時(shí)油的去除效果比較明顯,當(dāng)投加量達(dá)到70 mg·l-1 時(shí),效果最好,油的去除率均在70%以上。
表2還可以看出透光率也隨著投加量的增加而上升,當(dāng)投加量達(dá)到70 mg·l-1時(shí),透光率在60-80%,透光率比較高,而當(dāng)加藥量達(dá)到80 mg·l-1,透光率的提高效果不明顯。
上述數(shù)據(jù)看出,煉油污水加入聚合氯化鋁的最佳用藥量是50- 70 mg·l-1。
| 表1 CW-01加入量與油的去除率關(guān)系 |
 |
| 表2 聚合氯化鋁投加量與油含量、去除率、透光率關(guān)系表 |
 |
3. CW-01與聚合氯化鋁復(fù)配與油的去除率關(guān)系。表3可以看出,當(dāng)CW-01的加入量在8. 2-10. 9 mg·l-1時(shí),聚合氯化鋁50 mg ·l-1時(shí),油的去除率均在70%以上,透光率也隨著CW-01的增多而顯著提高。
四、結(jié)語(yǔ)
1. CW-01陽(yáng)離子破乳劑,對(duì)于去除污水中的乳化油效果很好, 但對(duì)一定的乳化油有一個(gè)最佳用量,加入量超過(guò)最佳用量時(shí),效果反而下降。對(duì)于煉油污水CW-01的最佳用量是5-10 mg·l-1,在8 mg·l-1時(shí)油的去除率最高。
2.煉油污水單獨(dú)使用聚合氯化鋁做浮選絮凝劑時(shí),最佳用量是 50-70 mg·l-1。
3. CW-01與據(jù)氯化鋁復(fù)配,當(dāng)CW -01在8-10 mg·l-1,聚合氯化鋁在30-50mg·l-1時(shí),煉油污水的處理效果最佳,油的去除率為50% -77%,即在現(xiàn)有聚合氯化鋁加藥量的基礎(chǔ)上,再加入8- 10 mg·l-1的CW-01陽(yáng)離子破乳劑,就能較好地滿足生產(chǎn)要求,雖然成本略有增加,但浮渣量不會(huì)大量增加,水質(zhì)將會(huì)有很大改善,綜合合格率也將有很大提高。
| 表3 CW-01與聚合氯化鋁復(fù)配與油含量、去除率、透光率關(guān)系表 |
 |
總之,用CW-01與聚合氯化鋁復(fù)配用于煉油廠的含油污水處理,其效果明顯好于單獨(dú)使用聚合氯化鋁,在去除率相同時(shí),投加量也比單獨(dú)使用聚合氯化鋁用量少,浮選效率將會(huì)大大提高,并能減少后序處理的負(fù)荷,為煉油廠含油污水處理及浮選效率的提高提供了一個(gè)比較簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的方法！
參考文獻(xiàn):
[1]水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法編寫(xiě)組水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1989
[2]王明寬《陰離子表面活性劑隊(duì)含油污水的破乳實(shí)驗(yàn)》油田地面工程1994⑵32-34
[3]撫順石油研究所污水研究室編煉油廠污水水質(zhì)分析方法石油化學(xué)工業(yè)出版社1978
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
