论文部分内容阅读
[摘 要]通过对乳化液废水物化性质的分析，及国内外现行处理方法的阐述，提出工艺选择的原则，阐述了物化和生化两类处理方法的原理、影响因素、及各自的优缺点，并提出了乳化液废水处理工艺发展的建议。
[关键词]乳化液废水处理 物化法 生化法
中图分类号：TU969 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0060-01
1.引言
乳化液可以简单地认为是油和水组成的稳定而均匀的分散体系。由于乳化液中含有大量的表面活性剂及其它助剂，当这些物质吸附在乳化液表面时，将其亲水基团伸入水相中，组成分散相的界面。一方面降低了液滴的表面张力，另一方面由于这些物质的定向排列，在液滴表面形成一层坚固的弹性薄膜，阻止了液滴之间的相互接触，从而起到分散的作用，使乳化液相对稳定。乳化液在废水中主要以水包油型（O/W）的形式存在。乳化液对水的污染主要是乳化油及表面活性剂等多种混合型乳化剂有机物的污染，COD浓度100000mg/L以上[1]。这给破乳带来了一定的难度。特别是高浓度含油乳化废水的处理目前还没有特别成熟的工艺。因此，全面分析水质，结合工程实际合理选择处理工艺尤为重要。
2.国内外现状
由于乳化液结构的强稳定性及品质差异，而现有的处理方法不是处理成本高，就是工艺设备复杂或是处理能力小，有的甚至会带来二次污染。目前国内外对乳化液废水处理方法主要有物化法和生化法。其中物化法有：凝聚法、电解法、酸化法、盐析法、超滤法等。生化法主要采用的是水解-好氧法[2]。
3.工艺选择原则
由于乳化液废水中所含物质种类、浓度、特性不同，处理要求也不尽相同，处理方法和流程也随之而异。处理工艺流程应根据废水性质、含量、处理要求、工艺条件及其它因素进行综合取舍组合。针对乳化液废水成份复杂，难处理等特点，以下从物化法和生化法两个方面综述在实际工程中经常采用的处理方法。
4.物化法
4.1 凝聚法
凝聚法原理同水的混凝原理，广泛适用于处理各行业产生的乳化液废水。主要影响因素有：混凝剂的种类、pH、投药量、及混合程度等。
常用的絮凝剂有：①无机絮凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚硅氯化铝、聚合氯化铁、聚硅氯化铁。后两种Fe制剂处理后废水由于Fe（OH）3和Fe3+而显黄棕色或红褐色；PAC对浊度和COD的去除率均较高，絮体大，沉降时间短，出水清亮，因此在工程实践中多选用PAC作为无机絮凝剂。②有机絮凝剂：常用的主要有阳离子、阴离子和非离子有机絮凝剂三种。③复投：其中非离子型与PAC联合使用可强化PAC的处理效果，使清液中残留絮体少，提高处理效果。投加量根据具体废水的CODcr和含油量等确定。通常PAC最佳用量1000～2000mg/L，非离子有机絮凝剂最佳投药量2.5PPm左右。最佳混凝PH值7.4～8.3，浊度去除率可达98%以上。
4.2 电解法
作用机理：在加有强电解质（NaCl）的含油乳化废水中，以Fe-Fe为阴阳电极，通入直流电进行电解时，其阴阳极可分别发生如下反应：
在阳极（氧化）：①②
③④↓
在阴极（还原）：①②
同时在电解槽内发生凝聚与絮凝作用、化学调整作用、卷扫沉淀和上浮作用等化学作用的协同综合作用使污染物得以去除。
主要影响因素：①电解质及浓度的影响：一般乳化废水含盐量不足，为使电解能顺利进行，需加入某些强电解质，一般选定NaCl作电解质。②不同阳极材料的影响：铝阳极和铁阳极电解乳化液废水对CODCr的去除率较高，铜阳极的处理效果较差，石墨隋性电极几乎不破乳，且通过三者的槽压分析，采用Fe-Fe作为阴阳电极。③不同阳极电流密度的影响：阳极电流密度的大小对乳化液废水处理的电解能耗和废水处理速率有很大的影响。电流密度60 优缺点：电解法处理乳化液废水工艺流程比较简单，设备化程度高、适应面宽、操作费用低、处理后水质好。但在实际工程中要调节乳化废水的PH值至中性，确定电解质的最佳投加量及与乳化废水混合均匀程度，保证乳化废水的最低电解温度等许多实际问题。
4.3 超滤法
超滤是在一定的压差和紊流流动的情况下，使废水中大部分极性分子通过膜，而所有非极性分子（如胶体微粒）和相对分子质量较大的物质被截留的一种超滤膜错流过滤方式净化水质的工艺。可去除溶液中的悬浮微粒、大分子溶质等，截留相对分子质量一般大于500。超滤的操作压力较小，一般为0.1～0.5Mpa。
影响因素：①膜的材质：膜分为有机膜与无机膜。常用有机膜的适用温度范围0～57℃，乳化液截留率一般>99.8%，通量<50L/（m2·h），膜寿命一般2～3a。无机膜主要是陶瓷膜，化学稳定性较好。适用工况PH0～14，温度0～300℃，操作压力约0.8Mpa。截留率一般>99.9%，通量约100L/（m2·h），膜寿命一般3～10a；油污不易附着易清洗。②流速、压力、温度及含油浓度等都会影响超滤的性能。
优缺点：①操作稳定，能够保证出水油质量浓度低于10mg/L，分离过程无化学药剂，本身不产污泥，回收废油浓度较高，设备紧凑，占地小，维护管理方便。②一次性投资较大，膜易污染，处理皂化度较高、分子链较长的乳化液含油废水易发生堵塞，难清洗，水通量小，对溶解性的COD无法去除须进一步处理。
4.4 高级氧化法
高级氧化法处理乳化液废水是基于-OH的强氧化性，以Fenton氧化为主，适用于深度处理高浓度乳化液废水。可以无选择性的氧化绝大多数有机物，反应迅速且无二次污染，在工程中备受青睐。研究表明：采用Fenton对含有不同浓度PDMAS乳化液废水进行处理，均取得较好的预期效果，PDMAS在氧化过程中被去除，主要得益于乳化液中的表面活性剂被降解，使得PAMAS能进一步聚集。光助Fenton法不仅能有效去除乳化含油废水中的COD、油，还可显著改善废水水质。微电解和Fenton法联合处理乳化液废水，在最佳运行条件下COD去除率可达97.16%。
5.生化法
物化法处理低浓度，成分简单的乳化液废水效果较好；但对成分复杂、COD浓度较高的废水，出水含有表面活性劑和可溶性难降解有机物，处理效果不是很好，须进一步采用生化法进行处理。乳化液废水污染物浓度一般较高，直接生物法处理，污泥负荷很大，很难达到预期效果。而经物化法处理后的乳化液废水经水解后，表面活性剂和有机物质分子结构改变，更易于被好氧生物降解，使废水的可生化性提高，有利于后续好氧微生物分解去除表面活性剂和可溶性有机物。常采用水解—氧化法—活性炭吸附工艺，用活性炭进一步吸附难以分解的有机物，降低CODcr，同时脱色除臭，使废水达标排放。一般生化处理只是作为物化处理的后续处理方法，且物化处理工艺选择上需要考虑是否会产生或者引入对生物处理不利的甚至有毒有害的物质。
6.建议与结论
由此可见，根据具体的水质水量资料及其他影响因素，科学、合理、经济、环保的选择处理工艺尤为重要。对于小水量、较低浓度的废水可以根据现已成熟的工艺开发批量设备，以加速节能环保产业的迅速发展。同时对于高浓度、污染物种类复杂、大分子有机物含量高的废水，建议通过模拟实验逐步建立合理的工艺模式，形成多级组合处理工艺，确保乳化液废水处理出水能够达标排放。
参考文献
[1] 李治齐，李金华，功能性乳化剂与乳化液[M].北京中国轻工业出版社，1999.
[2] 滑春雨，乳化液废水处理应用实例露天采矿技术，2006年第4期.
[关键词]乳化液废水处理 物化法 生化法
中图分类号：TU969 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）37-0060-01
1.引言
乳化液可以简单地认为是油和水组成的稳定而均匀的分散体系。由于乳化液中含有大量的表面活性剂及其它助剂，当这些物质吸附在乳化液表面时，将其亲水基团伸入水相中，组成分散相的界面。一方面降低了液滴的表面张力，另一方面由于这些物质的定向排列，在液滴表面形成一层坚固的弹性薄膜，阻止了液滴之间的相互接触，从而起到分散的作用，使乳化液相对稳定。乳化液在废水中主要以水包油型（O/W）的形式存在。乳化液对水的污染主要是乳化油及表面活性剂等多种混合型乳化剂有机物的污染，COD浓度100000mg/L以上[1]。这给破乳带来了一定的难度。特别是高浓度含油乳化废水的处理目前还没有特别成熟的工艺。因此，全面分析水质，结合工程实际合理选择处理工艺尤为重要。
2.国内外现状
由于乳化液结构的强稳定性及品质差异，而现有的处理方法不是处理成本高，就是工艺设备复杂或是处理能力小，有的甚至会带来二次污染。目前国内外对乳化液废水处理方法主要有物化法和生化法。其中物化法有：凝聚法、电解法、酸化法、盐析法、超滤法等。生化法主要采用的是水解-好氧法[2]。
3.工艺选择原则
由于乳化液废水中所含物质种类、浓度、特性不同，处理要求也不尽相同，处理方法和流程也随之而异。处理工艺流程应根据废水性质、含量、处理要求、工艺条件及其它因素进行综合取舍组合。针对乳化液废水成份复杂，难处理等特点，以下从物化法和生化法两个方面综述在实际工程中经常采用的处理方法。
4.物化法
4.1 凝聚法
凝聚法原理同水的混凝原理，广泛适用于处理各行业产生的乳化液废水。主要影响因素有：混凝剂的种类、pH、投药量、及混合程度等。
常用的絮凝剂有：①无机絮凝剂：聚合氯化铝（PAC）、聚硅氯化铝、聚合氯化铁、聚硅氯化铁。后两种Fe制剂处理后废水由于Fe（OH）3和Fe3+而显黄棕色或红褐色；PAC对浊度和COD的去除率均较高，絮体大，沉降时间短，出水清亮，因此在工程实践中多选用PAC作为无机絮凝剂。②有机絮凝剂：常用的主要有阳离子、阴离子和非离子有机絮凝剂三种。③复投：其中非离子型与PAC联合使用可强化PAC的处理效果，使清液中残留絮体少，提高处理效果。投加量根据具体废水的CODcr和含油量等确定。通常PAC最佳用量1000～2000mg/L，非离子有机絮凝剂最佳投药量2.5PPm左右。最佳混凝PH值7.4～8.3，浊度去除率可达98%以上。
4.2 电解法
作用机理：在加有强电解质（NaCl）的含油乳化废水中，以Fe-Fe为阴阳电极，通入直流电进行电解时，其阴阳极可分别发生如下反应：
在阳极（氧化）：①②
③④↓
在阴极（还原）：①②
同时在电解槽内发生凝聚与絮凝作用、化学调整作用、卷扫沉淀和上浮作用等化学作用的协同综合作用使污染物得以去除。
主要影响因素：①电解质及浓度的影响：一般乳化废水含盐量不足，为使电解能顺利进行，需加入某些强电解质，一般选定NaCl作电解质。②不同阳极材料的影响：铝阳极和铁阳极电解乳化液废水对CODCr的去除率较高，铜阳极的处理效果较差，石墨隋性电极几乎不破乳，且通过三者的槽压分析，采用Fe-Fe作为阴阳电极。③不同阳极电流密度的影响：阳极电流密度的大小对乳化液废水处理的电解能耗和废水处理速率有很大的影响。电流密度60
4.3 超滤法
超滤是在一定的压差和紊流流动的情况下，使废水中大部分极性分子通过膜，而所有非极性分子（如胶体微粒）和相对分子质量较大的物质被截留的一种超滤膜错流过滤方式净化水质的工艺。可去除溶液中的悬浮微粒、大分子溶质等，截留相对分子质量一般大于500。超滤的操作压力较小，一般为0.1～0.5Mpa。
影响因素：①膜的材质：膜分为有机膜与无机膜。常用有机膜的适用温度范围0～57℃，乳化液截留率一般>99.8%，通量<50L/（m2·h），膜寿命一般2～3a。无机膜主要是陶瓷膜，化学稳定性较好。适用工况PH0～14，温度0～300℃，操作压力约0.8Mpa。截留率一般>99.9%，通量约100L/（m2·h），膜寿命一般3～10a；油污不易附着易清洗。②流速、压力、温度及含油浓度等都会影响超滤的性能。
优缺点：①操作稳定，能够保证出水油质量浓度低于10mg/L，分离过程无化学药剂，本身不产污泥，回收废油浓度较高，设备紧凑，占地小，维护管理方便。②一次性投资较大，膜易污染，处理皂化度较高、分子链较长的乳化液含油废水易发生堵塞，难清洗，水通量小，对溶解性的COD无法去除须进一步处理。
4.4 高级氧化法
高级氧化法处理乳化液废水是基于-OH的强氧化性，以Fenton氧化为主，适用于深度处理高浓度乳化液废水。可以无选择性的氧化绝大多数有机物，反应迅速且无二次污染，在工程中备受青睐。研究表明：采用Fenton对含有不同浓度PDMAS乳化液废水进行处理，均取得较好的预期效果，PDMAS在氧化过程中被去除，主要得益于乳化液中的表面活性剂被降解，使得PAMAS能进一步聚集。光助Fenton法不仅能有效去除乳化含油废水中的COD、油，还可显著改善废水水质。微电解和Fenton法联合处理乳化液废水，在最佳运行条件下COD去除率可达97.16%。
5.生化法
物化法处理低浓度，成分简单的乳化液废水效果较好；但对成分复杂、COD浓度较高的废水，出水含有表面活性劑和可溶性难降解有机物，处理效果不是很好，须进一步采用生化法进行处理。乳化液废水污染物浓度一般较高，直接生物法处理，污泥负荷很大，很难达到预期效果。而经物化法处理后的乳化液废水经水解后，表面活性剂和有机物质分子结构改变，更易于被好氧生物降解，使废水的可生化性提高，有利于后续好氧微生物分解去除表面活性剂和可溶性有机物。常采用水解—氧化法—活性炭吸附工艺，用活性炭进一步吸附难以分解的有机物，降低CODcr，同时脱色除臭，使废水达标排放。一般生化处理只是作为物化处理的后续处理方法，且物化处理工艺选择上需要考虑是否会产生或者引入对生物处理不利的甚至有毒有害的物质。
6.建议与结论
由此可见，根据具体的水质水量资料及其他影响因素，科学、合理、经济、环保的选择处理工艺尤为重要。对于小水量、较低浓度的废水可以根据现已成熟的工艺开发批量设备，以加速节能环保产业的迅速发展。同时对于高浓度、污染物种类复杂、大分子有机物含量高的废水，建议通过模拟实验逐步建立合理的工艺模式，形成多级组合处理工艺，确保乳化液废水处理出水能够达标排放。
参考文献
[1] 李治齐，李金华，功能性乳化剂与乳化液[M].北京中国轻工业出版社，1999.
[2] 滑春雨，乳化液废水处理应用实例露天采矿技术，2006年第4期.