基于LHR的含油废水过滤效果研究

收稿日期：2010-12-30作者简介：董会平（1980—），男，甘肃天水人，讲师，主要从事土壤环境监测、水污染处理及农业环境科学的研究.第27卷第5期（2011）河西学院学报Vol.27No.5（2011）基于LHR的含油废水过滤效果研究董会平（甘肃工业职业技术学院化学与环境工程系，甘肃天水741025）摘要：含油废水是一种常见的工业废水，而过滤法则是常见的一种水深度处理方法，本文基于Washburn方程，采用动态渗透压力法测定了无烟煤、活化沸石、锰砂、石英砂、磁铁矿的亲油亲水比（LHR），并采用含油浓度为15mg/L的废水，以这五种常见滤料做了动态过滤实验，分别测定了5h内的油去除率，结果表明，随着亲油亲水比的增加，去除效率呈增加趋势，且亲油亲水比和去除效率有一定的相关性。关键词：亲油亲水比；动态渗透压力法；Washburn方程中图分类号：O657.3文献标识码：A文章编号：1672－0520（2011）05－0042－041引言含油废水是一种常见的量大面广的工业废水，如石油的开采及加工运输、机电及机械加工、石油化工等行业每天排出大量的含油废水，严重危害着水环境的安全［1］.过滤是一种常用的含油废水深度处理方法，对低浓度废水中直径小于10μm油珠的去除效果较好，常作为单元操作与其他方法联合使用。润湿性则是滤料颗粒表面重要的物理化学性质之一，若油对滤料的润湿性好，水对滤料的润湿性差，滤料的除油效果就较好，因此研究其亲油亲水比，是非常重要的一个处理效果指标［2］.2理论部分研究水处理滤料的润湿性，通过对滤料表面化学结构的分析确定滤料的LHR，并将水处理滤料的LHR与含油废水的过滤效果相联系，找出二者之间的内在关系，将为含油废水过滤处理工艺中滤料的筛选或开发新型滤料以及现有滤料改性等提供科学的依据和评价方法，而亲油亲水比则是最好的表征指标之一［3-5］.根据Poiseuille及Washbum方程经推导可知：βγcosθ/η=（△P）2/tβ为填充床的几何因子，γ为液体的表面张力，θ为同一滤床对液体的润湿接触角，（△P）2为润湿液体上升前后的压力差，t为时间.设k=βγcosθ/η则可定义亲油亲水比为：其中LHR为滤料的亲油亲水比，η0和ηw分别是油和水的粘度，γ0和γw分别为油和水的表面张力，k0和kw是润湿性液体润湿滤床所产生的压差的平方（△P）2对时间t直线关系的斜率.000γγηηwwwkk•LHR=41··进水管配水箱潜水泵搅拌器溢流管玻璃转子流量计出水卵石层滤柱滤料层阀门高位水箱电流信号压力信号数字信号543213实验过程3.1LHR测定过程3.1.1实验试剂滤料选择无烟煤、活化沸石、锰砂、石英砂、磁铁矿，以20~30目滤料为研究对象，用去离子水冲洗，烘干后密封保存，润湿液体选用去离子水和环己烷.3.1.2实验装置（见图1）图1动态渗透压力法实验装置图1.手动升降台；2.Washburn测样管；3.CYB11W微压力传感器；4.USB-4.0数据采集器；5.控制终端3.1.3实验重现性研究通过对无烟煤、活化沸石、锰砂、石英砂、磁铁矿各5次重复实验的结果的直线段说明，该方法的重现性良好.3.2含油废水过滤效果实验过程油是人们日常生活常用到的必需品，在工业生产中应用非常广泛，尤其是石油在工业中的应用非常突出，是工业生产的血液，同时油类在开采、使用的过程中对环境产生了很大的污染，因此，为了保护环境资源，保护环境生态系统积极健康的可持续发展，展开对油污水体的污染研究及防治是非常有必要的.含油废水一般分为浮油、分散油、乳化油和溶解性油［6］，主要来源于炼油厂的废水，油轮的压仓水，油脂厂的含油废水等，这些含油废水不但可以恶化水体，危害水资源，污染大气，也能够通过生态链对人体健康产生危害.3.2.1过滤机理含油废水因其涉及到的污染物质非常多，污染程度又有很大的区别，这使得对含油污水的处理产生了很大的不利影响，目前一般有物理化学法、物理法、生物化学法、化学法等，各种方法各有优缺点，在实际的应用中，要根据具体的情况，采用多种手段结合的方法进行处理及工艺选择.其中过滤吸附的方法是一种非常有效的处理工艺.含油污水通过滤料时，通过阻力截留、重力沉降、接触絮凝等作用被滤料所吸收.在实际过滤过程中，上述三种机理往往同时起作用，只是依条件不同而有主次之分.对粒径较大的悬浮颗粒和油滴，以阻力截留为主.由于这一过程主要发个在滤料表层，通常称为表面过滤.对于微细油滴和悬浮物，以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮凝为主，称为深层过滤.3.2.2实验装置（见图2）3.2.3实验方法用经过脱去芳烃并且重新蒸馏过的石油醚，从图2含油废水过滤实验装置图董会平：基于LHR的含油废水过滤效果研究42··机动车中提取油品，经过无水硫酸的脱水处理之后进行过滤，再将滤液置于