混凝-超滤组合工艺处理含油废水试验研究

邱加林

(西山煤电集团有限责任公司屯兰矿，山西 古交 030200)

引 言

水是生命之源。多年来，人类在大力推动工业发展的同时，缺乏对水资源的保护，导致保护区被大面积污染。当前，水资源的可持续利用以及水资源的治理已经成为人类生产和生活的关键矛盾。石油的开采导致水资源被大面积污染，目前还缺乏成熟、可靠、有效的设备对含油废水进行高效治理。鉴于含油废水与其他一般污染水源相比既有难降解、易乳化的特点，采取常规处理工艺无法达到预期的效果[1]。本文针对含油废水提出混凝-超滤处理工艺，并对其处理效果进行试验研究。

1 超滤处理含油废水原理分析

超滤处理工艺的关键在于选择合适的超滤膜，在外界压力的作用下将待处理液体通过一定孔径的超滤膜，使得溶液中的无机离子、低分子量物质通过超滤膜，而其他高分子、大分子物质均滞留于超滤膜一侧，最终实现对废水的分离和浓缩。通过分析，基于超滤膜实现对含油废水处理的主要机理可总结为如下三点：

1)污染物在超滤膜的表面被吸附；2)为避免超滤膜被堵塞，将超滤膜表面的污染物及时去除；3)可对滞留于超滤膜表面的污染物进行筛分处理，从而达到再利用的目的。

总的来说，影响超滤膜处理效果的主要因素包括有待处理液体的流速、外界给予压力的大小、操作温度、操作时间、待处理液体的浓度以及对待处理液体预处理的效果。其中，一般将基于超滤膜待处理液体的流速控制在1 m/s～3 m/s；外界给予的压力大小与所选用超滤膜的边界层性质相关；对于处理温度，一般将其根据所处理液体物理、化学以及生物性质相关，并尽可能的在较高温度下进行。所谓操作时间与超滤膜的通量参数相关，对于不同超滤膜应在其运行一个周期后对超滤膜进行清洗处理。根据不同特性的待处理液体，其所允许的最高浓度各不相同；为提升对待处理污染液体的处理效果，一般需对其进行预处理，常见的预处理方式包括有过滤、化学絮凝、pH调节以及活性炭吸附等[2]。

本文着重对混凝-超滤组合工艺对含油废水的处理效果进行试验研究。

2 混凝-超滤组合工艺处理含油废水

2.1 含油废水混凝预处理试验研究

混凝-超滤组合工艺指的是在含油废水通过超滤膜前对其进行混凝预处理。从理论上分析可知，对含油废水进行混凝预处理后可提高其在超滤膜的渗透量，从而减小对超滤膜的污染，具体表现为如下几点：

1)对含油废水混凝处理后可减少超滤膜孔处的污染物量；

2)经混凝处理后的含油废水可有效改善超滤膜表面沉积层的特性；

3)对含油废水混凝处理后可提高其中颗粒反向传输速度，从而增加了渗透通量。

为保证含油废水处理的最终处理效果，需确保含油废水的预处理效果。影响含油废水混凝预处理效果的主要因素除了添加不同类型的混凝剂外，还与水温、PH值、待处理液体的杂质成分以及水力条件等相关[3]。本节将开展含油废水的混凝试验，从而得出最佳混凝预处理参数。所涉及到的关键试验仪器，如表1所示。

表1 混凝预处理试验仪器

混凝试验对待处理的含油废水中分别加入适量的混凝剂充分搅拌后，静置半个小时取液面上2 cm处的清液采用分光光度计对其透光率进行检测。试验过程如下：

1)分别对非离子型PAM、阳离子型PAM以及阴离子型PAM的絮凝效果进行对比。经试验可知，非离子型PAM的絮凝效果最好、沉降性能最好，且最佳非离子型PAM的加药量应控制在0.2 mg/L；

2)分别对氯化铁、硫酸铁、硫酸铝以及PAC的絮凝效果进行具体试验。经试验可知，采用PAC为絮凝剂时其且将加药量控制在25 mg/L时透光率最高可达72.6%。

同理，本次试验分别对pH值、温度等参数对PAC混凝预处理后的透光率进行对比。得出：当在强碱环境下时，PAC的絮凝效果越好，混凝越有利；在5 ℃～45 ℃的水温中，温度越高越有利于混凝反应的进行，混凝效果越好。

2.2 混凝-超滤组合试验研究

针对混凝-超滤组合试验，分别对混凝剂为PAC，加药量为25 mg/L；混凝剂为非离子型PAM，加药量为0.2 mg/L；pH值为9，温度40 ℃时对含油废水的处理效果进行试验研究[4]。在实际混凝搅拌时分为快速搅拌和慢速搅拌。其具体搅拌参数，如表2所示。

表2 搅拌参数

试验结果分析如下：

1)混凝-超滤工艺对通膜量的影响

当外界压力为0.06 MPa时，对比采用混凝-超滤工艺和超滤工艺对含油废水的通膜量进行对比分析可知：基于混凝预处理工艺后，含油废水的在超滤膜表面能够以较高的通量且较长的时间下进行处理；而为采用混凝预处理工艺，含油废水在超滤膜表面运行3h后其通量就下降33%。

2)混凝-超滤工艺对压力的影响

随着反应的进行，未采用混凝预处理工艺处理的含油废水在较短的时间内操作压力迅速增加并且最终稳定值为0.23 MPa；采用混凝预处理工艺后，含油废水在超滤过程中的压力平缓增加，其在三个小时后操作压力由0.06 MPa增大至0.09 MPa。

3)混凝-超滤工艺对处理效果的影响

经试验过程中对两种工艺处理下水质的检测可知：当未采用混凝预处理工艺时，随着超滤工艺的进行，对含油废水中油和CODcr的去除率随着时间的推移逐渐下降；而对于采用混凝预处理工艺时，随着超滤工艺的进行，对含油废水中油和CODcr的去除率随着时间的推移变化不大，并且去除率可一直保持在90%～95%的水平。

3 结语

水是生命之源，在加强对水资源的保护同时采取高效、可靠性的方法对已污染水资源进行处理。针对含油废水，本文在超滤处理工艺的基础上提出了混凝超滤组合工艺。其中，混凝预处理工艺可提高超滤膜的通量并且保持较长的时间，增加超滤膜清洗的周期[5]。而且，经试验表明，基于混凝-超滤预处理工艺可减小传统超滤工艺对操作压力影响大的问题，并保证对含油废水的处理效果在长时间的超滤操作中保持90%～95%的去除率。因此，应将混凝-超滤组合工艺在实际生产中推广应用。