水體中含油污水的處理技術
石油污染物進入水體后,在環境條件等因素的作用下,其組成性質和存在形式都會有所變化。一般來講,石油類污染物主要以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油、油- 固體物等5 種狀態存在于水中。水體石油污染的處理既要去除廢水中的大量石油類物質,同時也要考慮降低廢水的化學需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)等,其有效性和經濟性應以石油等污染物的去除率或轉化率、殘留量為比較基準。不同類型的含油污水要采用不同的處理方法,目前國內外含油污水的處理技術按處理原理可分為4 種:物理法、化學法、物理化學法和生物化學法。
1　物理法
物理處理法的重點是去除含油污水中的礦物質和大部分固體懸浮物、油等。包括重力分離、離心分離、粗?；?、過濾、膜分離等方法。重力分離法是初級處理方法,它利用油和水的密度差及油和水的不相溶性,在靜止或流動狀態下實現油珠、懸浮物與水的分離。離心分離法是使裝有采油污水的容器高速旋轉,形成離心力場,因油粒和污水的性質不同,受到的離心力也不同,相對密度大的水受到較大的離心作用被甩到外側,相對密度小的油珠則被留在內側,并聚結成大的油珠而上浮達到分離目的。粗?；ㄊ抢糜? 水兩相相對于聚結材料親和力的不同來進行分離,當含油污水流經過一些疏水親油物質時,油珠在其潤濕、聚結、碰撞聚結、截流、附著等聯合作用下聚集成較大的油滴。過濾法是將含油污水通過設有孔眼的裝置或通過由某種介質組成的濾層,使污水中的懸浮物得以去除,主要是利用顆粒介質的截流、慣性碰撞、篩分、表面黏附、聚并等作用,將水中油分除去。膜分離法是利用膜的選擇透過性對采油污水進行分離和提純的方法,其機理是用1張(或1對)多孔濾膜,利用液- 液分散體系中兩相與固體膜表面親和力不同而達到分離的目的[6] 。
2　化學法
化學處理法主要用于處理含油污水中不能單獨用物理方法或生物方法去除的一部分膠體和溶解性物質,常用的方法有化學破乳法、化學氧化法等?；瘜W破乳法包括鹽析法、酸化法、凝聚法。由于乳化油呈穩定狀態,要達到油水分離首先要破乳,即向水中投入化學藥劑,藥劑在水中水解后形成帶正電荷的膠團,與帶負電荷的乳化油發生電中和作用,以降低其表面電位,再經過處理使油粒聚集,粒徑變大,使浮力隨之增大,從而達到油水分離的目的?；瘜W氧化法能將污水中呈溶解態的無機物和有機物轉化為微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態。氧化法又可分為氧化劑氧化法、電解氧化法和光化學催化氧化法。氧化劑氧化法是指利用強氧化劑氧化分解污水中的油和COD 等污染物質以達到凈化含油污水的一種方法。電解氧化法是指在污水中插入電極并通過直流電,使污水中的油和COD等污染物質在陽極發生電氧化作用或與電解所產生的氧化性物質發生作用以達到凈化含油污水的一種方法。光化學催化氧化法是采用半導體材料利用太陽光能或人造光能以達到凈化含油污水的一種方法[7]。
3　物理化學法
物理化學法主要包括氣浮法、吸附法、電化學法、超聲波分離法等,這些方法一般都具有適應性較強、選擇性廣的優點。氣浮法是依靠氣泡表面吸附油?；驊腋∥镆赃_到分離的目的,在含油污水中通入空氣或其他氣體產生微細氣泡,使水中的一些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上,形成水- 氣- 油粒三相混合體系,隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣,然后使用適當的撇油器將油撇去。吸附法是利用吸附劑的多孔性和大的比表面積,將含油污水中的溶解油和其他溶解性有機物吸附在表面從而實現分離。超聲波分離法是當超聲波通過含油污水時,會使微小油滴與水一起振動,而由于大小不同的粒子具有不同的相對振動速度,油滴將會相互碰撞、黏合,使其體積增大,隨后變大的粒子不能隨聲波振動,只作無規則運動,最后水中的油滴凝聚并上浮,再用其他設備分離。電化學法包括電凝聚、電氣浮和電火花法。電凝聚是利用溶解性電極電解含油污水,從溶解性陽極溶解出金屬離子,金屬離子水解生成氫氧化物,它能吸附和凝聚乳化油與溶解油,沉淀后除去油。電氣浮是利用不溶性電極電解采油污水,在電解分解作用和初生態的微小氣泡上浮作用下,使乳化油破壞,并使油珠附著在氣泡上。電火花法是利用交流電來去除采油污水中的乳化油和溶解油,在電場作用下筒內的導電顆粒間會產生電火花,在電火花和水中均勻分布的氧的作用下,油分被氧化和燃燒分解[8]。
4　生物化學法
生物化學(生化)處理法是利用微生物的生化作用,將復雜的有機物分解為簡單物質,從而將有毒物質轉化為無毒物質,使含油污水得到凈化。微生物可將有機物作為營養物質,使其一部分被吸收轉化成為微生物體內的有機成分或增殖成新的微生物,其余部分可被微生物氧化分解成簡單的有機或無機物質。根據氧氣的供應與否,生化法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理;從過程形式上可分為污泥法、生物過濾法和氧化塘法。張海針對大慶地區石油類化合物污染湖泊水質的特點和氣候條件,分別采用包含礫石床、礫石蘆葦床、爐渣蘆葦床、爐渣床去除石油, 平均去除率分別為24.7%、28.4%、45.9%、42.9%[9]。
綜上所述,含油污水的處理方法較多,各有優缺點。一般情況下單一方法的處理效果均不佳,在實際應用中通常是2或3 種方法聯合使用,才能使水質達到標準。處理手段一般是先用物理方法分離、然后用化學法去除、再用生物法降解。