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污水的物理处理

第二章 污水的物理处理

第5节  隔油和破乳

 

一、含油废水的来源、油的状态及含油废水对环境的危害

二、隔油池

三、乳化油及破乳方法

一、含油废水的来源、油的状态及含油废水对环境的危害

    1.来源

    含油废水的来源非常广泛。除了石油开采及加工工业排出大量含油废水外,还有固体燃料热加工、纺织工业中的洗毛废水、轻工业中的制革废水、铁路及交通运输业、屠宰及食品加工以及机械工业中车削工艺中的乳化液等。其中石油工业及固体燃料热加工工业排出的含油废水为其主要来源。

    石油工业含油废水主要来自石油开采、石油炼制及石油化工等过程。石油开采过程中的废水主要来自带水原油的分离水、钻井提钻时的设备冲洗水、井场及油罐区的地面降水等。

    石油炼制、石油化工含油废水主要来自生产装置的油水分离过程以及油品、设备的洗涤、冲洗过程。

    固体燃料热加工工业排出的焦化含油废水,主要来自焦炉气的冷凝水、洗煤气水和各种贮罐的排水等。

    2.状态

含油废水中的油类污染物,其比重一般都小于1,但焦化厂或煤气发生站排出的重质焦油的比重可高达1.1。

油通常有三种状态:

    (1)呈悬浮状态的可浮油  如把含油废水放在桶中静沉,有些油滴就会慢慢浮升到水面上,这些油滴的粒径较大,可以依靠油水比重差而从水中分离出来,对于石油炼厂废水而言,这种状态的油一般占废水中含油量的60%~80%左右。

    (2)呈乳化状态的乳化油  这些非常细小的油滴,即使静沉几小时,甚至更长时间,仍然悬浮在水中。这种状态的油滴不能用静沉法从废水中分离出来,这是由于乳化油油滴表面上有一层由乳化剂形成的稳定薄膜,阻碍油滴合并。如果能消除乳化剂的作用,乳化油即可转化为可浮油,这叫破乳。乳化油经过破乳之后,就能用沉淀法来分离。

    (3)呈溶解状态的溶解油,油品在水中的溶解度非常低,通常只有几个毫克每升。

    3.对环境的危害

    油污染的危害主要表现在对生态系统、植物、土壤、水体的严重影响。

    油田含油废水浸入土壤孔隙间形成油膜,产生堵塞作用,致使空气、水分及肥料均不能渗入土中,破坏土层结构,不利于农作物的生长,甚至使农作物枯死。为此,我国在1985年颁布的“B5084—1985”农田灌溉水质标准”规定,在一、二类灌区对水质的要求,石油类含量均不得大于10mg/L。含油废水(特别是可浮油)排入水体后将在水面上产生油膜,阻碍大气中的氧向水体转移,使水生生物处于严重缺氧状态而死亡。在滩涂还会影响养殖和利用。有资料表明,向水面排放一吨油品,即可形成5*106m2的油膜。

含油废水排人城市沟道,对沟道、附属设备及城市污水处理厂都会造成不良影响,采用生物处理法时,一般规定石油和焦油的含量不超过50mg/L。

二、隔油池

    1.隔油池的型式与构造

    常用的隔油池有平流式与斜流式两种型式。

(图2-19)为典型的平流式隔油池。从图中可以看出,它与平流式沉淀池在构造上基本相同。

废水从池子的一端流人池子,以较低的水平流速(2~5mm/s)流经池子,流动过程中,密度小于水的油粒上升到水面,密度大于水的颗粒杂质沉于池底,水从池子的另一端流出。在隔油池的出水端设置集油管。集油管一般用直径200~300的钢管制成,沿长度在管壁的一侧开弧宽为60º或90º的槽口。集油管可以绕轴线转动。排油时将集油管的开槽方向转向水平面以下以收集浮油,并将浮油导出池外。为了能及时排油及排除底泥,在大型隔油池还应设置刮油刮泥机。刮油刮泥机的刮板移动速度一般应与池中流速相近,以减少对水流的影响。收集在排泥斗中的污泥由设在池底的排泥管借助静水压力排走。隔油池的池底构造与沉淀池相同。

    平流式隔油池表面一般设置盖板,除便于冬季保持浮渣的温度,从而保持它的流动性外,同时还可以防火与防雨。在寒冷地区还应在池内设置加温管,以便必要时加温。

    平流式隔油池的特点是构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。有资料表明,平流式隔油池可以去除的最小油滴直径为100~150um,相应的上升速度不高于0.9mm/s。

    (图2-20)示斜板式隔油池。这种型式的隔油池可分离油滴的最小直径约为60um,相应的上升速度约为0.2mm/s。含油废水在斜板式隔油池中的停留时间一般不大于30min,为平流式隔油池的1/4—1/2。

    隔油池的浮渣,以油为主,也含有水分和一些固体杂质。对石油工业废水,含水率有时可高达50%,其它杂质一般在1%一20%左右。

    仅仅依靠油滴与水的密度差产生上浮而进行油、水分离,油的去除效率一般为70%~80%左右,隔油池的出水仍含有一定数量的乳化油和附着在悬浮固体上的油分,一般较难降到排放标准以下。

    气浮法分离油、水的效果较好,出水中含油量一般可小于20mg/L。

    对于铁路运输、化工等行业使用的小型隔油池,其撇油装置是依靠水与油的密度差形成液位差而达到自动撇油的目的。

    平流式隔油池的设计与平流式沉淀池基本相似,按表面负荷设计时,一般采用1.2m3/m2·h;按停留时间设计时,一般采用2h。

三、乳化油及破乳方法

    当油和水相混,又有乳化剂存在,乳化剂会在油滴与水滴表面上形成一层稳定的薄膜,这时油和水就不会分层,而呈一种不透明的乳状液。当分散相是油滴时,称水包油乳状液;当分散相是水滴时,则称为油包水乳状液。乳状液的类型取决于乳化剂。   

    1.乳化油的形成

    乳化油的主要来源:①由于生产工艺的需要而制成的。如机械加工中车床切削用的冷却液,是人为制成的乳化液;②以洗涤剂清洗受油污染的机械零件、油槽车等而产生乳化油废水;③含油(可浮油)废水在沟道与含乳化剂的废水相混合,受水流搅动而形成。

    在含油废水产生的地点立即用隔油池进行油水分离,可以避免油分乳化,而且还可以就地回收油品,降低含油废水的处理费用。例如,石油炼制厂减压塔塔顶冷凝器流出的含油废水,立即进行隔油回收,得到的浮油实际上就是塔顶馏分,经过简单的脱水,就是一种中间产品。如果隔油后,废水中仍含有乳化油,可就地破乳。此时,废水的成分比较单纯,比较容易收到较好的效果。

  2.破乳方法简介

  破乳的方法有多种,但基本原理一样,即破坏液滴界面上的稳定薄膜,使油、水得以分离。破乳途径有下述几种:

    (1)投加换型乳化剂。例如,氯化钙可以使钠皂为乳化剂的水包油乳状液转换为以钙皂为乳化剂的油包水乳状液。在转型过程中存在着一个由钠皂占优势转化为钙皂占优势的转化点,这时的乳状液非常不稳定,油、水可能形成分层。因此控制“换型剂”的用量,即可达到破乳的目的。这一转化点用量应由实验确定。

    (2)投加盐类、酸类  可使乳化剂失去乳化作用。

    (3)投加某种本身不能成为乳化剂的表面活性剂  例如异戊醇,从两相界面上挤掉乳化剂使其失去乳化作用。

    (4)搅拌、震荡、转动  通过剧烈的搅拌、震荡或转动,使乳化的液滴猛烈相碰撞而合并。

    (5)过滤  如以粉末为乳化剂的乳状液,可以用过滤法拦截被固体粉末包围的油滴。

    (6)改变温度  改变乳化液的温度(加热或冷冻)来破坏乳状液的稳定。

    破乳方法的选择是以试验为依据。某些石油工业的含油废水,当废水温度升到65℃~75℃时,可达到破乳的效果。相当多的乳状液,必须投加化学破乳剂。目前所用的化学破乳剂通常是钙、镁、铁、铝的盐类或无机酸。有的含油废水亦可用碱(NaOH)进行破乳。

水处理中常用的混凝剂也是较好的破乳剂。它不仅有破坏乳化剂的作用,而且还对废水中的其它杂质起到混凝的作用。

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