复合絮凝剂处理含油废水的研究

2022-09-11

石油工业的采油、炼油、贮油运输及石油化学工业都产生含油废水, 油轮压舱水、洗舱水、机械工业的冷却润滑液、轧钢水以及食品工业等的废水中都含有大量的油, 排入水环境中, 能阻止空气中的氧溶于水中, 使水中浮游生物等因缺氧而死亡, 并导致鱼和贝等变味, 不宜食用, 而且在水体表面的聚结油还有可能燃烧而产生安全问题。目前处理含油废水的主要方法是混凝法[1,2], 用得比较广泛的是P A C絮凝剂[3]。用P A C处理含油废水常见的问题是处理效果不好而且耗费的絮凝剂量较大。

PAC和PAM分别为无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂, 两者分别具有凝聚和絮凝的作用。对其进行复合絮凝除油试验研究, 达到了良好的除油效果。

1 实验部分

1.1 主要原料及仪器

所用试剂均为市售分析纯、J B Y—Ⅱ型絮凝搅拌机1台、7 5 2分光光度计1台、O I L 2水中油份浓度仪1台等。

1.2 絮凝实验

含油废水取自某钢厂浊循环系统的废水, 其水质指标见表1。

取实验废水2 0 0 m l, 加入4 0 0 m l的烧杯中, 加入一定量的药剂, 在转速为120r/min下搅拌2min, 随后降低转速至40r/min, 搅拌10min, 静置25min后, 取上层清液进行分析。

2 结果与讨论

2.1 PAC加入量对絮凝效果的影响

以不同的P A C加入量对含油废水进行除浊试验, 结果如图1所示。

由图1可以看出, P A C在加入量为1 5 m g/L时, 悬浮液的剩余浊度就明显的降低。当加入量在加入量2 5 m g/L以后其浊度值下降趋于平缓, 故确定其预加入量为30mg/L。

2.2 PAM加入量对絮凝效果的影响

以不同的P A M加入量对含油废水进行除浊试验, 结果如图2所示。

由图2可以看出, PAM在加入量为0.2mg/L时, 悬浮液的剩余浊度就明显的降低。当加入量在加入量0.3 m g/L以后其浊度值下降趋于平缓, 故确定其预加入量为0.3 m g/L。

2.3 单体药剂除油去浊试验

由以上去浊试验确定的加入量进行除油去浊试验, 并进行比较, 结果如表2。

由表2可知单体药剂处理含油废水效果一般。PAM比PAC的除油效果要好, 从去浊方面考虑, P A M的去浊效果没有P A C的效果好。由此可知单体药剂在絮凝除油去浊试验中不足。需要对药剂进行复合, 以使在除油去浊方面达到较好的效果。

2.4 复合药剂除油去浊试验

本试验在合理的组合下, 使其达到药剂用量少, 而且还能达到很好的除油去浊效果。先投加无机絮凝剂P A C, 再投加有机絮凝剂P A M, 充分发挥各药剂的特点。如无机絮凝剂的压缩双电层、电中和的作用机理, 有机絮凝剂吸附架桥的作用机理。

2.4.1 复合絮凝剂加入量的确定

先分别加5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L的PAC, 再加入0.2mg/L的P A M, 以观察其絮凝沉降现象, 并对其上层清液进行油和浊度的测量, 其试验结果如图3。

通过观察P A C和P A M的复合絮凝现象, 发现P A C随着的量的增加其组合的效果也明显变好, 絮片变大。当P A C的加入量为10mg/L的时候其絮凝除油去浊效果已经很好, 除油率达到8 8.6%, 去浊率达9 2.3%。由图3可看出当加入量大于1 0 m g/L后, 其除油去浊率都达到9 0%以上。

由以上试验确定了PAC与PAM组合时无机单体PAC的加入量为10mg/L, 在此加入量的情况下, 就能达到很好的除油去浊的效果。

2.4.2 对絮体进行电镜观察并对絮凝机理分析

取加PAC的絮体和加PAC和PAM的絮体进行电镜分析其组织结构, 通过絮体的组织形貌, 更加明确的了解各絮凝剂的絮凝效果及絮片形成的机理。以下电镜图为放大1万倍的絮体照片由图可以看到单体絮凝效果, 及其组合后的絮体情况。

对几种药剂絮凝所得絮体进行电镜分析, 结果如图4、图5所示。

由上图的无机单体药剂P A C的絮体图中可清楚的看到其组织中有许多大小不一的颗粒, 而且好多小颗粒吸附在大颗粒上, 当加了P A M后也很清楚的看到许多小颗粒不见了, 而是出现了粘附成蜂窝装的絮体, 这样充分体现了P A M吸附架桥作用及沉淀网捕作用, 更有助于脱稳颗粒的聚团作用。

通过以上试验及絮体的分析后更明确的了解絮凝的机理, 无机絮凝剂首先具有电中和作用, 由于胶体粒子表面一般带有负电荷, 颗粒间有静电斥力, 使胶体分散系统能长期保持稳定。通过投加无机絮凝剂P A C, 其水解产物带正电核, 当水解产物靠近或被吸附到胶体表面上时, 就可以是胶体表面的负电荷减少或消失。这样就是胶体脱稳, 也就起到了破乳的效果。其次水解而发生羟基桥连, 从而形成了带电荷的多聚体, 其具有卷扫和吸附水中的细小油滴及杂物, 所以也可以起到破乳除油的作用;当加有机药剂后的电镜很明显的看出其颗粒的粘联及架桥的结构。这充分说明有机絮凝剂主要是通过其自身的高分子有机物的网捕、架桥的作用, 有机絮凝剂具有很长的分子链, 能在经无机絮凝作用形成的胶体颗粒表面上发生架桥作用, 从而形成大而密的絮凝体, 其吸附架桥及沉淀网捕作用把一些细小颗粒聚集成大颗粒, 最后沉淀而起到了絮凝除油作用。可以使小颗粒聚集共沉淀。因此在投加有机絮凝剂时最好是先加些无机絮凝剂先进行脱稳, 形成微小的不稳颗粒, 然后再加有机絮凝剂, 这样可以达到良好的效果。因此进行药剂的组合实验, 使其在除油、去浊方面达到良好的效果。