淺談膜技術在含油廢水中的應用及概況論文

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隨著人們生活水平不斷地提高,石油、採礦等工業的不斷髮展,但部分含油廢水被排放到水體中。由於含油廢水由於含有烴類、固體顆粒、無機離子、細菌等物質。因此,含油廢水高於廢水的排放標準而且不易被處理。傳統的物理、化學以無法有效地降解含油廢水中的有機物,如果投加藥品則會造成經濟的大量損失。生物方法雖然能夠對廢水中的有機物進行降解,但生物方法受外界因素影響較大。而膜處理技術利用膜的選擇透過性將廢水中的有機物甚至細菌截留下來從而將廢水淨化[。與傳統物、化,生物方法相比,膜處理技術具有⑴操作簡便、分離效率高、應用範圍廣;⑵維修方便、佔地面積小;⑶無需投加藥品,節省投資費用;⑷不改變出水的物理化學性質;⑸不受外界因素影響等優點。因此,膜技術在處理含油廢水方面受到國內外學者的廣泛關注。

淺談膜技術在含油廢水中的應用及概況論文

1 影響因素

膜處理含油廢水可以有效地避免傳統方法的弊端,但是膜被含油廢水長期浸泡後會受到汙染,降低膜處理效能,如果頻繁的換膜會造成經濟的損失以及能耗的浪費。因此,如何恢復膜活性成為廣大學者研究的內容之一。而膜通量是影響膜效能的直接因素,因此如何改善膜通量是恢復膜效能的關鍵。

1.1 曝氣方式及強度對膜的影響

有學者認為,可以通過曝氣吹脫的方式對膜進行清理,從而使膜恢復活性。但具體曝氣方式及強度仍需探討。付宛宜等[4]採用陶瓷平板膜,在水溫為17~25 ℃、pH為7.8左右、進水濁度為10.1~20.5NTU的條件下進行試驗。通過實驗研究發現,採用不同的曝氣方式對臨界通量值的影響不同,隨著曝氣強度的增大,臨界通量值不斷提高。當間歇曝氣強度為100 L/h時,臨界通量值提高百分數最大能夠達到28.3%。而採用連續曝氣時,當曝氣強度為50L/h時的臨界通量值就超過了間歇曝氣強度最大值時的臨界通量值,當曝氣強度達到100 L/h時,臨界通量值百分數高達55.4%幾乎是間歇曝氣強度的2倍。付宛宜等認為連續曝氣由於間歇曝氣的原因是,連續曝氣可以不停的衝擊陶瓷平板膜,使平板膜上的汙泥以及油脂脫落。但由於曝氣會增加動力費用,因此採用連續曝氣強度為75 L/h用以恢復陶瓷平板膜的活性是較為合適的。

1.2 膜比通量對膜的影響

研究表明,長期浸泡在含油廢水中的膜會掛上有機物等雜質,會增加膜的阻力降低膜的通透性。膜比通量的定義是單位膜面積、單位壓力下的膜出水流量,因此可以通過測試膜出水流量間接測量反映膜阻力的變化。但不同工況條件下對膜比通量的影響程度有所差別,因此膜的活性恢復程度也有所不同。魏春海等採用兩組相同的膜元件,通過不同的沖洗方式考察了膜通量的變化以及膜的通透性。試驗結果顯示,經清水沖洗後覆蓋在膜表面的有機物未得到有效去除。而經過化學沖洗則可以有效地去除膜表面的有機物恢復膜的通透性。但魏春海等認為雖然化學沖洗可以有效的恢復膜的活性但是過量的化學試劑不僅造成經濟的損失而且容易損壞膜的結構,因此魏春海等[5]認為先清水沖洗後化學清洗的方式比較利於膜活性的恢復。付宛宜等通過試驗研究發現,純水對膜進行清洗,膜比通量幾乎沒有變化。而經過連續曝氣及投加混凝劑對膜進行清洗,膜比通量的衰減速率明顯下降。而且付宛宜等[4]認為當反應時間控制在出水2 h、清水反洗8 min時的週期恆通量執行12 h可以有效降低膜比通量的衰減速率,恢復膜通透性較好。張萍,Fane等也通過試驗提出了相似的'理論,張萍認為,當膜通量控制在2/5~4/5 臨界通量時,膜汙染增長的速度比較緩慢;只有當膜通量低於2/5 臨界通量時,膜汙染才能達到長期執行不增長。通過以上學者的研究可以發現,如果只通過清水清洗是無法恢復膜的通透性,通過新增混凝劑或者化學沖洗能夠較好地恢復膜活性,但混凝劑的具體投加量以及化學清洗時間仍有待進一步的確定。

2 膜處理的實際應用

與傳統的物、化處理含油廢水相比,膜處理技術不需要投加藥品節省大量的執行費用。而且膜處理技術不同於生物處理方法,膜處理技術不受溫度的影響、不需要培養特定的微生物,並且膜處理前後不會改變汙染物的物理化學性質。因此,在處理含油廢水中膜處理技術體現出巨大的應用價值。研究顯示,不同的膜應用於還有廢水中對廢水的處理效果不盡相同。

2.1 陶瓷膜在含油廢水中的應用

陶瓷膜由於具有抗酸、鹼衝擊負荷強、活性穩定效能好、耐有機物腐蝕、使用壽命較長、易再生、綜合利用率高優點而備受廣大學者關注,目前已被廣泛應用於實際工程中。劉福瓊等曾採用中空纖維膜對含油汙水進行處理,並且能夠將汙水中的油含量滿足國家的排放標準, 羅楊等採用0.1 um的陶瓷膜處理二級沉降汙水,試驗結果表明,經陶瓷膜處理後含油廢水的組成得到極大改善, 懸浮物含量由初始28.1 mg·L-1下降到0.77 mg·L-1,最低時可以達到0.11 mg·L-1 而羅楊等也證實曝氣過濾的效果要好於密閉方式。徐曉東等通過試驗研究發現,不同孔徑的陶瓷膜對含油廢水的處理效果不同。當膜的孔徑為0.1 um時,出水中懸浮物含量平均值為0.417 mg·L-1,而經0.2 μm膜過濾後出水中懸浮物含量平均值與0.1μm 相比增加0.153 mg·L-1,而且粒徑中值增加了0.5μm。研究表明,不同的膜組合工藝對含油廢水的處理效果也有所差別,Ebrahimi等通過控制溫度為60 ℃、膜面流速穩定在0.6~1.3m·s -1、調控過濾速度為3.1~3 300 L·m-2·h-1的條件下,採用兩級處理的陶瓷微濾膜與納濾膜的組合工藝處理油田採出水。處理後油田採出水TOC 去除率可以達到39%,原油去除率達99%。而當採用陶瓷膜微濾、超濾和納濾膜組合的多級處理工藝進行含油廢水的降解,出水的效果強於兩級處理的出水效果。經多級處理後的出水TOC去除率能夠升高到49%,原油去除率也能達到99.5%。

2.2 MBR膜在含油廢水中的應用

MBR膜具有高效的截留作用可以有效地截留含油廢水中的有機物,出水中幾乎不含懸浮物。而且MBR膜在廢水處理中易於操控,能夠快速地應用於工程實際。朱翠俠採用MBR平板膜進行汙水處理,結果顯示經MBR膜處理後汙水處理費用可降低3.51萬元,每年中水會用可節約用水4.38萬噸。常戶星等通過控制pH在5.05~7.90,水力停留時間為120 h條件下,採用CMBR平板膜處理模擬含油廢水,模擬含油廢水中COD初始濃度為300 mg/L隨著試驗進行COD濃度不斷增加。試驗結果表明,CMBR平板膜可以有效地降解高濃度含油廢水中的有機物,當進水COD濃度低於4750 mg/L時,經CMBR平板膜處理後的出水COD濃度為74.5~99.4 mg/L,低於一級排放標準。當進水COD濃度在4 750~6 359 mg/L變動時,出水COD濃度增加到119.2~140 mg/L,COD去除率仍能穩定在97%左右,低於二級排放標準。

3 結 語

膜處理技術在含油廢水處理中佔有重要地位,膜處理技術具有無需投加藥劑、較強抵抗外界因素影響、高效截留廢水中的有機物等優點,可以有效處理含油廢水。但是不同因素對膜處理技術的影響程度不同,不同的組合膜工藝以及不同型別膜對含油廢水的處理效果也不同。在今後的試驗研究中,可以針對不同的膜組合工藝處理含油廢水進行探討。因此,探究不同因素對膜處理技術的影響作用以及膜處理技術在含油廢水中的應用具有實際意義。