超滤技术在处理乳化油废水中的应用

-2-表1油类性质及适合的常规处理方式比较Table.1Propertiesofoil-waterandcomparisonofsuitabletreatmentmethod分类浮油分散油乳化油溶解油状态及性质连续漂浮于水面，形成油膜或油层，油滴粒径大于100µm[12]以微小油滴悬浮于水中，不稳定，可能形成浮油状态，油滴粒径通常为10~100µm[12]表面活性剂使油滴乳化，成为稳定的乳化液，油滴粒径一般小于10µm，大部分为0.1~2µm[12]以化学方式溶解的微粒分散油，油粒径最小，可到几纳米，在水中的溶解度很小（5~15mg/L）[14]有效处理�重力分离[12,15~17]�离心分离[11~12,15~16]�粗粒化法[6,11~12,14~16]�加压气浮法[6,12,14]�化学凝聚[6,12,14]�电解[11~12,16]�电磁吸附[12]�超滤法[12]�活性污泥[6,12]�生物滤池[6,12]优点�重力分离：效果稳定，运行费用低，能接受任何浓度的含油废水�离心分离：工艺成熟，分离效率高�粗粒化法：设备占地面积小，操简单，基建费用低�加压气浮法：效果好，工艺成熟�化学絮凝：效果好，效率高�电解：除油率高，连续操作�电磁吸附：除油率高，装置占地面积小�膜过滤：出水水质好，设备简单�活性污泥：出水水质好，基建费用低�生物滤池：适应性强，运行费用低缺点�重力分离：占地面积大�离心分离：日常维护较难�粗粒化法：料液易堵，出水含油量较高，再生麻烦�加压气浮法：占地面积大�化学絮凝：占地大，药剂较贵，泥污生成较多�电解：装置复杂，材料、能耗大，有氢气产生易爆炸�电磁吸附：耗电大，工艺未成熟�膜过滤：膜清洗困难，操作费用高�活性污泥：进水要求高，操作费用高�生物滤池：基建费用高浮油和分散油的粒径较大，采用传统机械分离（重力、气浮等）即可达到油水分离效果；溶解油粒径微小（约几纳米），必须结合生物法（活性污泥等）进行处理。目前，采用膜分离技术进行的油水分离研究和应用多集中于乳化油废水的处理。乳化油体系中，表面活性剂使油滴乳化并分散于水中，油滴表面形成一层荷电界膜，难以相互黏结而性质稳定，且油滴粒径较小（≦10µm）。通常，絮凝、电解、电磁吸附等传统分离方式在处理乳化油废水中存在诸多不足，如工艺复杂、能耗高、处理不完全等。超滤作为一种高效的膜分离技术，截留分子量为1~300kDa[18]，膜孔径约0.001~0.05µm（远小于乳化油粒径）。研究表明，超滤膜有利于破乳或油滴凝结[19]，能够以筛分机理有效截留乳化油滴，达到油水分离目的。此外，超滤分离工艺的流程简单、操作易自动化、运行稳定，具有高效、节能、近零污染等优势。1超滤处理自制油水乳液的分离性能超滤处理自制油水乳液的分离性能实际乳化油成分复杂，可能包含油、脂肪酸、乳化剂、阻蚀剂、杀菌剂和其它杂质等，而且油类也为烃类混合物。自制油水乳液具有成分单一且可控性高，油滴粒径可调等优势，因此，在研究初期，研究者往往采用容易入手的自制油水乳液作为实际乳化油废水的模拟溶液，进行超滤分离性能的研究，为处理实际乳化油废水提供实验数据和实施方案。自制油水乳液中油滴粒径通常控制在0.1~10µm[20]范围，远小于超滤孔径，因此，超滤分离机理以筛-3-分原理为主。影响超滤过程的因素众多，分离性能往往与超滤膜种类、溶液组分和性质、操作方式（死端和错流）和操作条件（跨膜压差、料液温度、错流流速）密切相关。研究者通过考察诸多影响因素以评价超滤膜处理油水乳液的效果和实用价值。研究者采用不同材质的超滤膜处理自制油水乳液，以探索适宜油水分离的超滤膜。李立人[21]等人采用聚芳醚酮（PEK-100）、聚醚砜（PES-100）、聚醚砜（PES-200）、有机合金膜（SPE-200）4种平板超滤膜分别处理自制油水乳液（油浓度256.6mg/L，CODcr1124.7mg/L）。结果表明，PES-200超滤膜性能最佳，在18~20℃，跨膜压差为0.44MPa条件下，稳定膜通量高达62.6L/m2.h，产水水质较好，油去除率98.3%，CODcr去除率89.8%，纯水清洗后膜通量恢复率高达95%；相比而言，PEK-100超滤膜性能最差。Chakrabarty[22]等人采用不同溶剂（甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基乙酰胺（DMAc））和添加剂（不同分子量的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚乙二醇（PEG））自制12种聚砜超滤膜分别在半间歇过滤操作方式下处理自制油水乳液（油浓度100mg/L，油滴平均粒径0.34µm）。结果表明，NMP为制膜溶剂，24kDaPVP和20kDaPEG分别为添加剂，和DMAc为溶剂，360kDaPVP和20kDaPEG分别为添加剂所制备的超滤膜具有较高膜通量、截留率以及抗污染性能。李红剑[2