邱加林

(西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦，山西 古交 030200)

引 言

水是生命之源。多年來(lái)，人類(lèi)在大力推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的同時(shí)，缺乏對(duì)水資源的保護(hù)，導(dǎo)致保護(hù)區(qū)被大面積污染。當(dāng)前，水資源的可持續(xù)利用以及水資源的治理已經(jīng)成為人類(lèi)生產(chǎn)和生活的關(guān)鍵矛盾。石油的開(kāi)采導(dǎo)致水資源被大面積污染，目前還缺乏成熟、可靠、有效的設(shè)備對(duì)含油廢水進(jìn)行高效治理。鑒于含油廢水與其他一般污染水源相比既有難降解、易乳化的特點(diǎn)，采取常規(guī)處理工藝無(wú)法達(dá)到預(yù)期的效果[1]。本文針對(duì)含油廢水提出混凝-超濾處理工藝，并對(duì)其處理效果進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 超濾處理含油廢水原理分析

超濾處理工藝的關(guān)鍵在于選擇合適的超濾膜，在外界壓力的作用下將待處理液體通過(guò)一定孔徑的超濾膜，使得溶液中的無(wú)機(jī)離子、低分子量物質(zhì)通過(guò)超濾膜，而其他高分子、大分子物質(zhì)均滯留于超濾膜一側(cè)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的分離和濃縮。通過(guò)分析，基于超濾膜實(shí)現(xiàn)對(duì)含油廢水處理的主要機(jī)理可總結(jié)為如下三點(diǎn)：

1)污染物在超濾膜的表面被吸附；2)為避免超濾膜被堵塞，將超濾膜表面的污染物及時(shí)去除；3)可對(duì)滯留于超濾膜表面的污染物進(jìn)行篩分處理，從而達(dá)到再利用的目的。

總的來(lái)說(shuō)，影響超濾膜處理效果的主要因素包括有待處理液體的流速、外界給予壓力的大小、操作溫度、操作時(shí)間、待處理液體的濃度以及對(duì)待處理液體預(yù)處理的效果。其中，一般將基于超濾膜待處理液體的流速控制在1 m/s～3 m/s；外界給予的壓力大小與所選用超濾膜的邊界層性質(zhì)相關(guān)；對(duì)于處理溫度，一般將其根據(jù)所處理液體物理、化學(xué)以及生物性質(zhì)相關(guān)，并盡可能的在較高溫度下進(jìn)行。所謂操作時(shí)間與超濾膜的通量參數(shù)相關(guān)，對(duì)于不同超濾膜應(yīng)在其運(yùn)行一個(gè)周期后對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗處理。根據(jù)不同特性的待處理液體，其所允許的最高濃度各不相同；為提升對(duì)待處理污染液體的處理效果，一般需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，常見(jiàn)的預(yù)處理方式包括有過(guò)濾、化學(xué)絮凝、pH調(diào)節(jié)以及活性炭吸附等[2]。

本文著重對(duì)混凝-超濾組合工藝對(duì)含油廢水的處理效果進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2 混凝-超濾組合工藝處理含油廢水

2.1 含油廢水混凝預(yù)處理試驗(yàn)研究

混凝-超濾組合工藝指的是在含油廢水通過(guò)超濾膜前對(duì)其進(jìn)行混凝預(yù)處理。從理論上分析可知，對(duì)含油廢水進(jìn)行混凝預(yù)處理后可提高其在超濾膜的滲透量，從而減小對(duì)超濾膜的污染，具體表現(xiàn)為如下幾點(diǎn)：

1)對(duì)含油廢水混凝處理后可減少超濾膜孔處的污染物量；

2)經(jīng)混凝處理后的含油廢水可有效改善超濾膜表面沉積層的特性；

3)對(duì)含油廢水混凝處理后可提高其中顆粒反向傳輸速度，從而增加了滲透通量。

為保證含油廢水處理的最終處理效果，需確保含油廢水的預(yù)處理效果。影響含油廢水混凝預(yù)處理效果的主要因素除了添加不同類(lèi)型的混凝劑外，還與水溫、PH值、待處理液體的雜質(zhì)成分以及水力條件等相關(guān)[3]。本節(jié)將開(kāi)展含油廢水的混凝試驗(yàn)，從而得出最佳混凝預(yù)處理參數(shù)。所涉及到的關(guān)鍵試驗(yàn)儀器，如表1所示。

表1 混凝預(yù)處理試驗(yàn)儀器

混凝試驗(yàn)對(duì)待處理的含油廢水中分別加入適量的混凝劑充分?jǐn)嚢韬?，靜置半個(gè)小時(shí)取液面上2 cm處的清液采用分光光度計(jì)對(duì)其透光率進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)過(guò)程如下：

1)分別對(duì)非離子型PAM、陽(yáng)離子型PAM以及陰離子型PAM的絮凝效果進(jìn)行對(duì)比。經(jīng)試驗(yàn)可知，非離子型PAM的絮凝效果最好、沉降性能最好，且最佳非離子型PAM的加藥量應(yīng)控制在0.2 mg/L；

2)分別對(duì)氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁以及PAC的絮凝效果進(jìn)行具體試驗(yàn)。經(jīng)試驗(yàn)可知，采用PAC為絮凝劑時(shí)其且將加藥量控制在25 mg/L時(shí)透光率最高可達(dá)72.6%。

同理，本次試驗(yàn)分別對(duì)pH值、溫度等參數(shù)對(duì)PAC混凝預(yù)處理后的透光率進(jìn)行對(duì)比。得出：當(dāng)在強(qiáng)堿環(huán)境下時(shí)，PAC的絮凝效果越好，混凝越有利；在5 ℃～45 ℃的水溫中，溫度越高越有利于混凝反應(yīng)的進(jìn)行，混凝效果越好。

2.2 混凝-超濾組合試驗(yàn)研究

針對(duì)混凝-超濾組合試驗(yàn)，分別對(duì)混凝劑為PAC，加藥量為25 mg/L；混凝劑為非離子型PAM，加藥量為0.2 mg/L；pH值為9，溫度40 ℃時(shí)對(duì)含油廢水的處理效果進(jìn)行試驗(yàn)研究[4]。在實(shí)際混凝攪拌時(shí)分為快速攪拌和慢速攪拌。其具體攪拌參數(shù)，如表2所示。

表2 攪拌參數(shù)

試驗(yàn)結(jié)果分析如下：

1)混凝-超濾工藝對(duì)通膜量的影響

當(dāng)外界壓力為0.06 MPa時(shí)，對(duì)比采用混凝-超濾工藝和超濾工藝對(duì)含油廢水的通膜量進(jìn)行對(duì)比分析可知：基于混凝預(yù)處理工藝后，含油廢水的在超濾膜表面能夠以較高的通量且較長(zhǎng)的時(shí)間下進(jìn)行處理；而為采用混凝預(yù)處理工藝，含油廢水在超濾膜表面運(yùn)行3h后其通量就下降33%。

2)混凝-超濾工藝對(duì)壓力的影響

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，未采用混凝預(yù)處理工藝處理的含油廢水在較短的時(shí)間內(nèi)操作壓力迅速增加并且最終穩(wěn)定值為0.23 MPa；采用混凝預(yù)處理工藝后，含油廢水在超濾過(guò)程中的壓力平緩增加，其在三個(gè)小時(shí)后操作壓力由0.06 MPa增大至0.09 MPa。

3)混凝-超濾工藝對(duì)處理效果的影響

經(jīng)試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)兩種工藝處理下水質(zhì)的檢測(cè)可知：當(dāng)未采用混凝預(yù)處理工藝時(shí)，隨著超濾工藝的進(jìn)行，對(duì)含油廢水中油和CODcr的去除率隨著時(shí)間的推移逐漸下降；而對(duì)于采用混凝預(yù)處理工藝時(shí)，隨著超濾工藝的進(jìn)行，對(duì)含油廢水中油和CODcr的去除率隨著時(shí)間的推移變化不大，并且去除率可一直保持在90%～95%的水平。

3 結(jié)語(yǔ)

水是生命之源，在加強(qiáng)對(duì)水資源的保護(hù)同時(shí)采取高效、可靠性的方法對(duì)已污染水資源進(jìn)行處理。針對(duì)含油廢水，本文在超濾處理工藝的基礎(chǔ)上提出了混凝超濾組合工藝。其中，混凝預(yù)處理工藝可提高超濾膜的通量并且保持較長(zhǎng)的時(shí)間，增加超濾膜清洗的周期[5]。而且，經(jīng)試驗(yàn)表明，基于混凝-超濾預(yù)處理工藝可減小傳統(tǒng)超濾工藝對(duì)操作壓力影響大的問(wèn)題，并保證對(duì)含油廢水的處理效果在長(zhǎng)時(shí)間的超濾操作中保持90%～95%的去除率。因此，應(yīng)將混凝-超濾組合工藝在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。