复配型絮凝剂应用于含油污水处理中的研究
【摘 要】本文在含油污水处理中选用复配型絮凝剂,通过实验室对比试验表明:复配型絮凝剂应用于含油污水处理,产生的污渣量少, 含油污水处理效果显著提高。
【关键词】浮选 复配型絮凝剂 含油污水处理
一、前言
油污染作为一种常见的污染,对环境保护和生态平衡危害极大。目前,国内炼油厂含油污水处理采用的方法有重力分离法、浮选法、超声波法等。浮选是处理含油污水的重要工艺之一。
浮选法,又称气浮法,是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。浮选法的作用原理是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣(含油泡沫层) ,然后使用适当的撇油器将油撇去。浮选过程中投加絮凝剂可明显提高浮选处理效果,是含油污水处理中应用最广、成本最低的方法,因此,浮选过程中絮凝剂的选择是影响污水处理效果的关键。
絮凝剂根据其组成成分分为无机絮凝剂和有机絮凝剂。无机絮凝剂和有机絮凝剂的絮凝机理不同,无机絮凝剂是以电性中和及卷扫作用为主要絮凝作用机理,而有机絮凝剂是以粒间架桥和静电中和为主要絮凝机理,由此可以看出,在絮凝过程中,有机絮凝剂还不能完全取代无机絮凝剂,其发展方向应是两者的复合配方,因此合成经济、适用的高分子絮凝剂及复配型絮凝剂已成为现代精细化工学科的研究方向之一。
国内大多数炼油厂污水处理选用的浮选絮凝剂仍是聚合氯化铝, 它的作用是使污水中的溶解物质、胶体物质或悬浮颗粒沉淀进而与水分离。但它的使用存在着投加量多,产生的氢氧化物浮渣体积大,含水率高,浮选除油后的水质常常不能满足生化处理的要求等问题,并且随着生产规模的扩大,原料加工深度的提高,产品品种不断增加,使含油污水的水质日益恶化,水质的乳化程度也日趋严重,如继续单独使用聚合氯化铝,其破乳除油性能已不能满足实际需要。所以选择适宜、高效的浮选絮凝剂或复配剂来提高浮选效率,解决浮渣问题,提高污水处理效果,是摆在我们面前的一个重要课题。
在我国,无机絮凝剂产品开发较多样,应用也很广泛。而在有机高分子絮凝剂的品种开发上与国外相比具有一定的差距,我们在实际应用中可供筛选的有机絮凝剂,仅有阴离子型、非离子型、高分子聚丙烯酰胺以及正在发展中的阳离子型聚丙烯酰胺及其衍生物等类型。近年来,我们加快了对阳离子型高分子絮凝剂的开发力度,取得了一定的成果,CW-01阳离子聚醚就是我国开发的一个新品种。
为了进一步提高含油污水处理效果和解决乳化废水对生化系统的影响,在不新增污水处理设施的前提下,我们选择了CW-01阳离子破乳剂(也称反相破乳剂)与聚合氯化铝复配,作除油破乳试验。
二、除油破乳实验
1.主要仪器。721型分光光度计, FOMA-300型油份浓度分析仪, JB-1型搅拌器等。
2.主要试剂。
2. 1聚合氯化铝。聚合氯化铝外观为黄色粉末状,吉林化学工业公司生产。
2. 2 CW-01阳离子破乳剂。CW -01阳离子破乳剂为棕红色均匀透明溶液,山东省滨州市化工二厂生产。
3.试验用水及药品的配制。
3. 1试验用水。试验用水采自炼油厂进入浮选前的含油污水。
3. 2 5%聚合氯化铝。
4. CW-01与聚合氯化铝复配作用机理。由于炼油污水乳化液类型是水包油型,此种类型的乳化液是在油—水的相面上形成了一种高粘度的凝胶状或带有电荷的界面膜,界面膜降低了体系的表面能,改变了油—水界面的性质,使体系趋于稳定,这种界面膜是由溶解物质、胶体物质以及悬浮物质构成的一种复杂的混合物,一般表面带有负电荷,其正电位达-50mv,致使乳化液比较稳定。
聚合氯化铝是无机高分子絮凝剂,它的作用机理是以其水解产物对水中颗粒或胶体污染物进行电中和,压缩扩散层,降低Z电位, 破坏水化膜,使颗粒脱稳,脱稳颗粒再经过吸附架桥或粘附、卷扫而产生粗粒絮状体与水分离。
破乳剂的作用机理是能平衡或抵消界面膜两侧的表面张力,中和起稳定作用的电荷,使乳化剂沉淀,其实质就是破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的表面,破坏其表面膜,将膜内包复的油释放出来,使油滴与水分离。
CW-01是阳离子聚合物,它对水包油型的乳化液有中和电荷、吸附桥联、絮凝聚结等作用,具有良好的反相破乳性能。但任何单一的破乳剂都不可能同时具有较强的表面活性、良好的润湿性能、足够的絮凝能力及较高的聚结能力。因此,CW-01与聚合氯化铝复配能够满足上述要求,复配的作用机理是:水包油型的乳状液的液滴表面都带有负电荷, 阳离子表面活性剂对油珠表面的静电中和作用是破乳的基础,被中和后的油珠相互之间的静电排斥力减小了,同时增大了油珠之间碰撞聚结的机率,使乳状液失去稳定性,使油和水相互分离,同时在絮凝剂的作用下迅速聚结,同时水中的胶体物质也在絮凝剂的作用下,失稳而沉降,聚结成大颗粒的油,依靠重力差与水实现分离。
5.实验方法。
5.1破乳试验。取200ml含油污水加入到500ml的球形分液漏斗中,在试验温度下加入一定量的CW-01阳离子破乳剂,将上、下两个口密封好,并握住上下两个口,使圆形分液漏斗呈平躺状,左右水平振荡 100次后,自然静置破乳100min,从下口放出10ml污水,测定其含油量。
5. 2烧杯试验。在室温条件下,为模拟常规给水处理的混凝过程,用JB-1型搅拌器进行烧杯搅拌试验,静置50 min。
取500ml隔油池出水的含油污水置于1000ml的烧杯中,根据需要将试验分成两部分进行:一是投加单一的聚合氯化铝,连续不断地 200—300r-1min的速度搅拌一定时间;二是投加破乳剂再投加聚合氯化铝,以200—300r/min的转速搅拌1min,然后再以60—80 r-1min 的转速慢转10min,静置50min,然后吸取上清液分析含油量。
5. 3油含量的测定方法。用量杯量取一定量的隔油出水,并倒入分液漏斗中,并根据量程范围量取溶剂,然后将萃取溶剂经量杯倒入分液漏斗中,塞紧塞子后,摇动此分液漏斗约5min,摇匀后,静置3min使水与溶剂分层后,将溶剂分离到玻璃容器中,用滤纸过滤萃取溶剂分离到烧杯中即得待测溶液,然后用FOMA-300型油份浓度分析仪测得溶液的含油量。
5. 4透光率的测定方法。取加药静置后的水样于波长λ= 680nm的条件下,用3?比色皿测定透光率。
三、试验结果与讨论
1. CW-01的加入量与油的去除率关系。表1-1数据可以看出,CW-01的加入量对破乳除油有很大影响,对一定乳状液有一定最佳用量,对于炼油污水,CW-01的用量为8ml·l-1时去除率即达 30%多,加入量超过最佳用量时,效果反而下降,去除率降低。这是因为当CW-01投加量正好使油珠表面的Z电位等于零时,乳状液的稳定性最差,破乳效果最好。当投加量继续增加时,扩散层的阳离子被压入内层,使油珠表面重新带电,由原来的负电性变为正电性,乳状液重新进入稳定状态,除油率降低。
2.聚合氯化铝的加入量与油的去除率关系。表2可以看出,在沉降时间50 min的相同条件下,污水中的含油量随着聚合氯化铝投加量的增加而逐渐下降,当投加到50-70 mg·l-1时,油含量明显下降,均降至20 mg·l-1以下。
表2可以看出,油的去除率随着投加量的增加而升高,投加量在 50-70 mg·l时油的去除效果比较明显,当投加量达到70 mg·l-1 时,效果最好,油的去除率均在70%以上。
表2还可以看出透光率也随着投加量的增加而上升,当投加量达到70 mg·l-1时,透光率在60-80%,透光率比较高,而当加药量达到80 mg·l-1,透光率的提高效果不明显。
上述数据看出,炼油污水加入聚合氯化铝的最佳用药量是50- 70 mg·l-1。
| 表1 CW-01加入量与油的去除率关系 |
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| 表2 聚合氯化铝投加量与油含量、去除率、透光率关系表 |
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3. CW-01与聚合氯化铝复配与油的去除率关系。表3可以看出,当CW-01的加入量在8. 2-10. 9 mg·l-1时,聚合氯化铝50 mg ·l-1时,油的去除率均在70%以上,透光率也随着CW-01的增多而显著提高。
四、结语
1. CW-01阳离子破乳剂,对于去除污水中的乳化油效果很好, 但对一定的乳化油有一个最佳用量,加入量超过最佳用量时,效果反而下降。对于炼油污水CW-01的最佳用量是5-10 mg·l-1,在8 mg·l-1时油的去除率最高。
2.炼油污水单独使用聚合氯化铝做浮选絮凝剂时,最佳用量是 50-70 mg·l-1。
3. CW-01与据氯化铝复配,当CW -01在8-10 mg·l-1,聚合氯化铝在30-50mg·l-1时,炼油污水的处理效果最佳,油的去除率为50% -77%,即在现有聚合氯化铝加药量的基础上,再加入8- 10 mg·l-1的CW-01阳离子破乳剂,就能较好地满足生产要求,虽然成本略有增加,但浮渣量不会大量增加,水质将会有很大改善,综合合格率也将有很大提高。
| 表3 CW-01与聚合氯化铝复配与油含量、去除率、透光率关系表 |
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总之,用CW-01与聚合氯化铝复配用于炼油厂的含油污水处理,其效果明显好于单独使用聚合氯化铝,在去除率相同时,投加量也比单独使用聚合氯化铝用量少,浮选效率将会大大提高,并能减少后序处理的负荷,为炼油厂含油污水处理及浮选效率的提高提供了一个比较简便经济的方法。
参考文献:
[1]水和废水监测分析方法编写组水和废水监测分析方法中国环境科学出版社1989
[2]王明宽《阴离子表面活性剂队含油污水的破乳实验》油田地面工程1994⑵32-34
[3]抚顺石油研究所污水研究室编炼油厂污水水质分析方法石油化学工业出版社1978
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