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油脂废水的处理技术
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2019-10-17 14:33:21

  针对油脂废水的来源和水质特点, 采用隔油、破乳、絮凝、气浮和生化处理相结合的工艺处理含油脂废水, 降低废水的COD 和含油量, 使其达到国家排放的标准。随着我国油脂工业的迅速发展, 各种精炼食用油产品的大量出现为人们的日常生活带来了巨大方便。但是, 随之而来的是由此而产生的各种各样含油脂废水, 特别是含高浓度油脂的废水量大幅度增长, 已成为城市生活废水的重要组成部分。同时, 油脂工业以及肉类、乳品厂等食品行业带来的高含油有机物废水排放量大, 有机物浓度高, 对水资源造成很大的污染。进入城市污水处理厂的油类物质包裹在填料外层, 阻碍氧的传质, 导致好氧微生物代谢紊乱[ 1] 。如果油类物质未经处理直接进入江河湖海水体, 则漂浮于水体的表面, 影响水体的复氧及其自然净化过程, 危害水体生态系统, 严重污染周围环境[ 2] 。因此, 开展对油脂废水的污染防治是十分必要且具有深远意义。

  预处理:

  油脂车间排放的废水中油的存在状态, 主要分为3 类, 即游离油、分散油和乳化油。因此, 处理工艺的选取必须结合这一特点进行。对于游离油的处理, 目前采用简单的物理法隔油池分离回收的较多。而分散油和乳化油在动力学上具有一定的稳定性,所以较难处理, 通常是先破乳再进行其他处理。酸化隔油是处理高浓度含油脂废水不可缺少的步骤, 因为高浓度的废水中不但含有大量的油脂, 而且还含有油脚、皂脚和固体悬浮物。隔油时常采用加入硫酸的方法, 加入硫酸的目的是使皂脚水解成脂肪酸, 同时使废水中的乳化油变成溶解油而利于去除[ 3] 。在经过酸化隔油处理后, 废水中的油脚、皂脚及其他固体悬浮物都会被分解, 油脂还可以回收,不仅提高了酸油得率, 增加企业效益, 而且可以降低废水中各种污染物的浓度, 同时,CODCr和BOD5 的浓度也大大降低, 为下一步的处理创造了条件。

  破乳是在含油废水中加入破乳剂, 使废水中均匀分散的乳化小油滴失稳、聚合, 最后油滴达到一定粒径后上浮。破乳简单的方法是将乳化废水放入沉淀池内, 用无机电解质凝聚分散相, 多用NaCl 、H2SO4 、FeSO4 、Fe2(SO4)3 、Al2(SO4)3 、FeCl3 、CaO 等压缩油粒的双电层, 吸附水中固体粉末, 凝聚后随气泡上浮。此法的缺点是消耗电解质较多, 所需沉淀时间较长。静电作用也是破乳的方法之一。最近有报道聚合硫酸铁(PFS)、腐植酸钠、聚丙烯酰胺混合使用, 破乳效果明显, 油与水分层迅速。其主要原理为:利用阳离子性的聚合硫酸铁, 降低阴离子洗涤剂的表面活性, 破坏乳化液油珠的水化膜及其双电层结构, 使油析出, 再利用絮凝剂将油珠凝聚并从水中分离出来。同时由于聚合硫酸铁呈酸性, 促使乳化液中的脂肪酸皂化为不溶于水的脂肪酸, 减少水中表面活性物质, 增加了破乳效果。然后进一步利用腐植酸钠、聚丙烯酰胺助凝, 将经破乳后的油进一步凝聚, 利用重力原理使油水分离[ 4] 。

  一级处理:

  对于废水处理, 混凝是处理废水中大颗粒悬浮物较好的工艺, 气浮是处理废水中细小悬浮物较好的工艺。预处理后排放的废水中含有大量分散油及游离油, 因此, 废水预处理后一般是先进行絮凝, 即在废水中投加絮凝剂, 使油脂与絮凝剂混凝, 成为大的油滴颗粒, 经此处理后的废水含油量下降100 ~500 mg/L , 由于混凝后的油滴比重较小, 而且油大多以乳化状态存在, 其沉降速度仍然很慢, 所以, 接着采用气浮分离的方法使废水得到净化, 效果十分理想。絮凝剂可破除油脂废水中的乳化状态或分散状态的油滴颗粒的稳定性, 还可以改变油滴和固体悬浮物的表面化学特征。它一般通过以下几种机理起作用:①电中和作用, 由于油滴和固体颗粒与水的介电特性的差异而导致这些微粒带有负电荷, 微粒间互相排斥作用使得微粒能够在水相中稳定地存在,如果加入铝盐、铁盐以及无机或有机阳离子聚合物则可以有效地中和负电荷, 因此微粒之间可通过范德华力作用聚集在一起形成大颗粒而沉淀;②通过药剂的作用使微粒间发生架桥作用而形成较大的絮凝体;③破除油滴的乳化状态。

  使用较多的处理含油脂废水的絮凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚硫氯化铝(PAGS)、明矾、硫酸亚铁等。其中无机高分子混凝剂PAC 具有混凝效果好、用量少、絮体沉降快、适用范围广等优点, 是国际上公认的一种优良净水剂[ 5] , 而PFS 成本较低, 用量少, 产生浮渣量仅为PAC 的70 %, 因此, 可相应地节约30 %污泥处理费。但PFS 缺点是pH 值较低, 只有2 ~ 3 , 对碳钢有一定腐蚀作用。硫酸亚铁除油效果较好, 但出水色泽呈现较深的黄色。此外, 改型的天然高分子絮凝剂和微生物絮凝剂具有无毒、易生物降解等优点, 其研究与开发目前也日益受到高度重视。

  另一方面, 气浮法是使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油滴)上, 利用气体本身的浮力将污染物带出水面, 达到分离目的的方法。常用的气浮技术有加压溶气气浮、电解气浮以及机械破碎气浮。电解气浮设备简单、操作容易, 且在不需充气和加混凝剂的情况下, 去除水中乳化油和浮油效率可高达90 %, 然而, 由于其耗电量较大, 以及电极材料的原因导致电解气浮多停留在实验研究阶段, 未能得到实际应用。目前, 国内对于油脂废水处理系统最常用的气浮技术是加压溶气气浮[ 6] 。加压溶气气浮因为空气微泡由非极性分子组成, 能与疏水性的油结合在一起, 带着油滴一起上升, 上浮速度可提高近千倍, 所以油水分离效率很高。该方法主要用于不含表面活性剂的分散油的分离。若在含油废水中加入絮凝剂, 则加压溶气气浮技术对油的分离效果还会提高。尽管使用气浮, 但气浮对废水中的污染物的脱除效果不是十分明显。但是, 在气浮处理过程中对废水进行了充氧, 有利于以后的生化反应进行。

  近来有文献报道一级处理中采用生化降解方法, 即筛选降解油脂的高效菌株来直接处理含油脂废水, 发现油脂高效降解菌能在酶的催化下将油脂水解成甘油、脂肪酸, 最后降解为H2O 、CO2 等代谢产物。油脂去除率可大于90 %,COD 值的去除率大于80 %。而且, 该法具有处理成本低、效率高、投资小, 以及不存在二次污染等优点[ 7] , 因此, 采用该法处理含油脂废水倍受人们的青睐。

  二级处理:

  含油废水经隔油、絮凝、浮选等处理后, 出水的油含量一般仍高达20 ~ 30 mg/L , 若废水中存在溶解性有机物, 则COD 和BOD 仍很高, 都达不到国家规定的排放标准, 尚需进行二级处理。二级处理主要采用生化处理法, 生化处理工艺目前可采用厌氧和好氧或两种工艺串联使用。厌氧处理工艺目前采用较多的是上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤床和厌氧复合床等, 一般采用中温消化方式。虽然厌氧在处理高浓度有机废水方面具有较大优势, 但是它同时也存在一定的缺点, 如运行启动时间较长, 需要较高的管理水平, 特别是对于规模较小的工业处理工程更是如此。另外, 由于工程小, 其产生的沼气量少, 无法利用, 处置较为困难, 因此在油脂污水处理中, 采用厌氧工艺还应作周全的考虑。

  由于我国油脂企业多为中小型企业, 废水量相对较小, 有机物总量低, 不大适宜进行厌氧处理。因此, 国内目前油脂废水处理采用好氧工艺处理。根据废水的特点, 常用的好氧工艺主要有传统活性污泥法、接触氧化法、气提三相流化床、PAC 生物活性炭活性污泥法、SBR 工艺等。传统活性污泥法工艺成熟, 运行方便, 通常出水效果较好, 投资较少, 但该工艺在处理油脂工业废水时, 抗有机负荷能力较差,特别是容易发生污泥膨胀, 使系统运行不稳定。因此, 在规模不大的工业废水处理中, 传统活性污泥法应用较少。好氧生物接触氧化工艺具有抗有机负荷冲击能力强、负荷高、运行稳定、出水水质好的特点,特别是在规模较小的工业污水处理中应用较多, 但该工艺由于需要放置一定量的填料, 因此工程投资较大[ 8] 。目前, SBR 生物处理工艺(活性污泥法的变形)处理高浓度有机废水取得了较好效果, 具有自动化程度高、抗冲击能力强、不产生污泥膨胀等特点,因此在小型的工业废水处理中应用是较为合理的,国内正在对其在油脂废水处理方面加以实验, 完善我国油脂废水生物处理工艺。

  深度处理:

  通过厌氧和好氧处理后的油脂废水, 通常可以达到排放要求, 但在排放标准要求较严格的地区, 废水还应进行进一步的深度处理。深度处理通常采用的工艺主要以物化为主, 即砂过滤、生物活性炭以及氧化塘、土地处理等。氧化塘工艺和土地处理工艺作为深度处理工艺, 虽然投资小、运行管理方便, 但占地较大。砂过滤系统通常对去除废水中的悬浮物较为有效, 而对去除废水中的溶解性有机物作用不大。因此, 常需投加一定的絮凝剂来提高污水的有机物去除率, 但是, 通常COD 的去除率仅在20 %~30 %左右。目前常采用的生物活性炭处理系统, 主要是利用活性炭的吸附作用将水中的有机物吸附在其表面上, 然后通过曝气将活性炭表面的微生物和有机物分解氧化。砂滤工艺对处理含悬浮物较高的废水较为有利, 但反冲洗次数较多, 对水中的溶解性有机物去除较差;而生物活性炭由于利用了曝气方式, 基本相当于随时进行再生处理, 因此在进水有机物浓度不高的条件下, 生物活性炭一般不易发生堵塞, 适用周期较长, 是较为合理的工艺, 但生物活性炭的工艺投资较砂滤高。所以, 采用后处理工艺应根据具体的排放水质要求和实际条件确定。