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含油乳化液废水两级破乳沉淀应急处理工艺

发布时间:2022-5-18 10:26:59  中国污水处理工程网

  乳化液被普遍用于机械加工、金属压延等行业,作为机器零配件的切削、研磨等过程的冷却剂、润滑剂或传递压力的介质。乳化液在循环使用多次后,会发生不同程度的酸败变质,性能降低,需进行更换,形成废乳化液。乳化液废水的主要成分为机械油或矿物油、乳化剂、防腐剂、表面活性剂等,具有高度分散稳定性、化学成分复杂、污染物浓度高且不易降解、处理难度大等特点。由于表面活性剂的作用,废水中的机械油高度分散在水中,使动植物、水生生物更易吸收。因此,乳化液废水如果处理不当,会造成严重的环境污染。

  现有的乳化液废水处理技术包括重力法、化学破乳法、气浮法、絮凝法、过滤法、膜分离法、吸附法等。其中,化学破乳法投资小、工艺设备简单、综合处理成本低。但不同的乳化液废水需要用不同的破乳剂进行处理,一般需要多级破乳,设备组成复杂,污泥产量大。絮凝法不仅有破乳作用,而且能够去除大量有机、无机污染物,且所需设备和操作工艺简单。陶瓷膜具有化学稳定性好、膜管寿命长、费用低、清洗容易等优点,但是一次性投资较大,应用范围有限。由于单一处理方法都有其局限性,在实际应用中,通常将几种方法组合,如:隔油-破乳-气浮-过滤处理工艺、隔油-破乳-Fenton氧化-混凝工艺、破乳-气浮-过滤-超滤工艺等。

  乳化液废水一旦泄漏到地表水环境中时,需要进行快速应急处置,处理后需达到GB3838—2002《地表水环境质量标准》,以免对水环境质量和水生态安全造成影响。但现有处理方法主要针对高浓度乳化液废水,在受污染地表水的应急处置和深度处理方面研究较少,缺乏相关工程实践经验。因此,本文针对受到乳化液废水污染的地表水,研发高效的破乳-絮凝-沉淀-过滤-吸附组合工艺,优化工艺参数及组合方式,改善去除效果,为乳化液废水深度处理提供参考。

  1、实验部分

  1.1 废水水质

  本文研究对象为受到某铝电子公司废乳化液污染的鱼塘废水,呈乳白色,pH=7.3~7.6。处理后要求达到GB3838—2002中的Ⅲ类标准要求。受污染水水质状况如表1所示。

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  1.2 实验方法

  为了建立最佳工艺条件,分别研究了破乳方法、絮凝剂投加量、pH、活性炭吸附、工艺组合方式等对处理效果的影响。

  1)破乳剂选择。

  工况一:直接投加100mg/L聚合氯化铝(PAC)。

  工况二:先按体积比1∶10投加5%的次氯酸钠溶液,再加入100mg/LPAC。

  2)PAC投加量的确定。

  为了确定PAC最佳投加量,分别设置了100,150,200mg/L3个梯度,经过混凝沉淀后测定上清液浓度。

  3)pH调节。

  为了研究pH对去除效果的影响,将pH分别控制在7、8、9、10,然后投加100mg/L的PAC,再投加5mg/L的PAM,混凝沉淀后测定上清液浓度。

  4)活性炭吸附实验。

  先投加100mg/LPAC混凝沉淀,再投加1g/L活性炭进行吸附实验。

  5)二级混凝沉淀实验。

  先投加100mg/LPAC,混凝沉淀。然后进行二级混凝,分别设置了4种二级混凝阶段混凝剂和助凝剂的投加量:

  工况一:二级混凝投加10mg/LPAC+1mg/LPAM。

  工况二:二级混凝投加25mg/LPAC+1mg/LPAM。

  工况三:二级混凝投加50mg/LPAC+2mg/LPAM。

  工况四:二级混凝投加100mg/LPAC+5mg/LPAM。

  1.3 采样和监测方法

  分别取处理前后的鱼塘废水水样,沉淀、过滤后测定COD和石油类浓度。COD采用重铬酸盐法测定,石油类采用红外分光光度法测定。

  2、结果与讨论

  2.1 不同破乳方法对处理效果的影响

  不同破乳方法对污水处理效果的影响如图1所示。可知:在进水ρ(COD)为497mg/L的条件下,直接投加PAC,经过絮凝沉淀后,出水ρ(COD)降至88mg/L,去除率为82.3%。当采用先加次氯酸钠再加PAC的方法处理后,出水ρ(COD)为128mg/L,去除率为74.2%。可见,直接投加PAC,作为破乳剂和絮凝剂,处理效果最佳。

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  PAC是一种常见的絮凝剂,同时也是一种破乳剂,对乳化液废水具有良好的破乳和絮凝沉淀效果。倪伟敏等发现,聚合硫酸铁(PFS)对COD的去除效果比PAC好,但PFS产生的沉淀更多,所需沉降时间较长。龙冬清等发现,单独采用酸化法、盐析法对破乳效果不佳,凝聚法、复合法具有较好的破乳效果,其中以PAC+PAM的破乳剂组合处理为最佳。

  2.2 PAC投加量对处理效果的影响

  PAC投加量对处理效果的影响如图2所示。可知:随着絮凝剂浓度从100mg/L提高到150,200mg/L时,出水ρ(COD)分别从88mg/L降至81,69mg/L,去除率由82.3%上升至83.7%和86.1%。可见,投加100mg/L的PAC可取得明显去除效果,继续提高PAC浓度作用有限。

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  2.3 pH对处理效果的影响

  pH对处理效果的影响如图3所示。可知:当pH=7时,出水ρ(COD)为58mg/L,去除率为87.6%。调整pH为8和10的条件下,COD略有下降,但变化不大。一般认为,PAC混凝处理的适宜pH为6~8,与本研究结果基本一致。

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  2.4 混凝-活性炭组合工艺处理效果

  活性炭对处理效果影响如图4所示。可知:废水经过混凝沉淀处理后,出水ρ(COD)为58mg/L。再经过活性炭处理后ρ(COD)可进一步降至30mg/L,去除率提高至90%以上。

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  2.5 二级混凝+活性炭组合工艺处理效果

  加入二级混凝组合工艺对废水处理效果如图5所示。可知:在一级混凝沉淀的基础上,第二级混凝时投加10mg/L的PAC和1mg/L的PAM,出水ρ(COD)从58mg/L降至42mg/L。继续提高混凝剂和助凝剂投加量,处理效果改善不明显。再经过活性炭处理后,出水ρ(COD)进一步降至20mg/L,去除率达94.7%。

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  3、现场应急处置处理效果

  根据实验结果,确定最终处置工艺为二级破乳/混凝-砂滤-活性炭吸附组合工艺,工艺流程如图6所示。

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  在污染事件发生9d后,现场处置设施建成并投入使用。同时,投放吸油毡,对鱼塘表面油污进行处理,处理效果如图7、图8所示。可见:污染事件发生1~8d,虽然未经处理,但是鱼塘中ρ(COD)浓度仍呈逐步下降趋势,从497mg/L降至244mg/L。相反,石油类浓度呈升高趋势,从2.94mg/L上升至39.5mg/L。分析结果认为,在事件发生1~8d内,废水中大分子有机物发生降解作用,其中部分有机物转化为石油类物质。9~16d,鱼塘废水ρ(COD)继续下降,从216mg/L降至73mg/L。但经过处理10d后ρ(COD)可保持在20mg/L以下,其平均去除率为82.9%。9d后鱼塘废水中石油类浓度也有所下降,经过处理后基本未检出,去除率达99.6%。

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  4、结论

  本文采用两级复合破乳沉淀法工艺对受含油乳化液污染的地表水进行深度处理,主要结论如下:

  1)采用PAC作为破乳剂和絮凝剂去除效果较好,最佳工艺组合方式为两级破乳(混凝)沉淀+活性炭吸附。

  2)在实际应急处置中,采用二级破乳/混凝-砂滤-活性炭吸附组合工艺,对受污染水中COD和石油类物质的去除率分别为82.9%和99.6%以上,出水满足GB3838—2002中的Ⅲ类标准要求。

  3)该工艺优点为:处理效率高、出水水质好、反应速度快。工艺操作简便,可快速安装并投入运行。采用常规的材料和药剂,处理成本低,对环境影响小。适用于乳化液废水深度处理和受乳化液污染水体的现场应急处置。(来源:环境保护部 华南环境科学研究所)

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