北方伟业计量集团有限公司
煤化工废水中油类物质按颗粒大小可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油。浮油粒径较大,一般>100μm,占含油量的70%~95%;分散油以小油滴形状悬浮分散在污水中,油滴粒径在25~100μm之间;乳化油油滴粒径在0.1~25μm之间,这些油珠与彼此所带的同性电荷相互排斥,阻止了油滴间相互碰撞变大,使油滴能长期稳定地存在于水中;溶解油粒径在几个纳米以下,以分子状态或化学状态分散于水相中,油和水形成均相体系,非常稳定,溶解度很小(5~15mg/L),在水中的比例仅约为0.5%。目前,煤化工废水中油类物质回收主要针对的是浮油、分散油、乳化油,溶解油含量少、粒径小,回收阶段很少考虑,一般在水体的后续处理阶段被去除。主要的回收技术有重力沉降法、气浮法以及化学破乳法等。
重力沉降技术可有效实现煤化工废水中浮油回收。Belope研究表明重力法去除油类物质的最小粒径在100~150μm(浮油粒径>100μm)范围内,在正常操作条件下,粒径小于100μm的油类物质利用重力法无法去除。在煤化工废水浮油的回收过程中,以重力沉降技术为核心的设备是隔油池。破乳气浮技术可有效实现煤化工废水中分散油、乳化油的回收,基于破乳、气浮技术研究者也开发了众多的破乳气浮工艺,典型的工艺为压力溶气气浮工艺(图1)。破乳气浮技术所用的气源有空气和氮气,研究者表明空气为气源的气浮技术和氮气为气源的气浮技术在油类物质的去除效率上几乎无差别,但是空气气浮会使废水的可生化性变差,而氮气气浮可以提高废水的可生化性。Han等以氮气为气源处理了煤气废水,在PAC投加量为20mg/L、N2通量为20m3/h、气浮时间为20min的最佳条件下,油和COD的去除效率分别为46.28%和31.89%;罗文以空气气源处理了含油浓度为200mg/L的煤化工废水,结果表明:气浮时间为9min,PAC投药量为8mg/L,溶气压力控制在0.4~0.6MPa,除油率可达97%左右。
在破乳气浮技术中,破乳剂的选择是关键,研究开发一种新型破乳剂,对有效去除水中乳化油和固体悬浮颗粒、解决酚氨热交换器堵塞、提高酚氨系统稳定性和后续生化效率具有重大意义。国内外许多学者和研究人员致力于破乳剂和破乳技术的研究,希望开发出高效节能和环保的破乳剂和破乳方法。洪磊等研发出了一种适用于煤化工高浓污水的优良破乳剂,在破乳剂中聚合物H01、复合酸、有机助剂的复配质量配合比为15∶5∶1、破乳剂投加量200mg/L、温度40℃、时间40min条件下,油类的去除率为87%。
总之,重力沉降法可实现煤化工废水中浮油的高效回收,重力沉降法具有设备简单、便于操作、去除效率高、运行费用低等优点,至今仍是回收浮油的首选方法。破乳气浮技术可实现煤化工废水中分散油、乳化油的有效回收,基于破乳气浮技术所开发的破乳气浮工艺具有工艺简单、便于操作、便于管理等优点,但是目前破乳技术所使用的破乳剂均集中于有机与无机的化学破乳剂,破乳剂的需求量大,造成破乳成本的增加,另外,破乳剂的投加会造成水体的二次污染。因此,新型绿色破乳剂的开发(微生物破乳剂)、纯物理处理技术(新型聚结材料的开发以及纳米膜分离材料的开发)的开发在未来有很大的发展前景。
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