油水分离

油水分离

一含油废水中油的存在形式

含油废水的来源很多，但一般都是水包油(O/W)的分散体系。其分散的状态与油、乳化剂、水的性质及其生成条件有关，一般认为主要是以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油等4种状态存在。

（1）漂浮油

进入水体的油通常大部分以飘浮油形式存在，这种油的粒径较大，一般大于100微米，占含油量的70%~80%，静置后能较快上浮，铺展在污水表面形成油膜或油层连续相，用一般重力分离设备即能去除。

（2）分散油

分散油以小油滴形状悬浮分散在污水中，油滴粒径在25~100微米之间。当油表面存在电荷或受到机械外力时，油滴较为稳定，反之分散相的油滴则不稳定，静置一段时间后就会聚并成较大的油珠上浮到水面，这一状态的油也较易除去。

（3）乳化油

由于表面活性剂的存在，使得原本是非极性憎水型的油滴变成了带负电荷的胶核。由于极性的影响和表面能的作用，带负电荷油滴胶核吸附水中带正电荷离子或极性水分子形成胶体双电层结构。这些油珠外面包有弹性的、有一定厚的双电层，与彼此所带的同性电荷相互排斥，阻止了油滴间相互碰撞并大，使油滴能长期稳定地存在于水中，油滴粒径在0.1~25微米之间，在水中呈乳浊状或乳化状。

（4）溶解油

粒径在几个纳米以下的超细油滴，以分子状态或化学状态分散于水相中，油和水形成均相体系，非常稳定，用一般的物理方法无法去除。但由于油在水中的溶解度很小(5~15 mg/L)，所以在水中的比例仅约为0.5%。

二含油废水的处理方法

含油废水的处理技术及分离的难易程度取决于油分在水中的存在形式及处理要求。油水分离的原理主要有四种：重力法、吸附法、过滤法、粗粒化法。

Ⅰ、重力原理分离技术

（1）重力法

重力法是利用斯托克斯原理，利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离。分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层，油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小，油与水的密度差，流动状态及流体的粘度。。重力分离法的特点是：能接受任何浓度的含油废水，同时除去大量的污油和悬浮固体等杂质，但仅通过重力法处理出水往往达不到排放标准。在稳定的流速和油含量的条件下，可作为二级处理的预处理，采用隔油池设备，如下图所示，处理后的油含量约为10~30mg/L，作为炼油厂油水分离的预处理装置被广泛采用。

图1 隔油池示意图

（2）溶气浮选法

溶气浮选法是利用在油水悬浮液中释放出大量的微气泡(10~120微米)，依靠表面张力作用将分散于水中的微小油滴粘附于微气泡上，使气泡的浮力增大上浮，达到分离的目的。该方法的关键是产生气泡的方式，主要有散气气浮、溶气气浮、电解气浮。

当污水中含有表面活性物质造成悬浮液严重乳化时，为提高浮选效果，可在

浮选前向水中加入絮凝剂进行破乳。目前广泛采用的溶气浮选法实际上是将化学破乳和溶气气浮选相结合的絮凝浮气法。溶气浮选法的特点是处理量大，可把大于25微米的油粒基本去除。该法的工艺较为成熟，被广泛应用于油田废水、石化废水处理。其三种方法示意图如下所示：

图2 溶气气浮法

图3 散气气浮示意图

1—入流液；2—空气；3—分离柱；4—微孔陶瓷

5—浮渣；6—出流液

图4 电解气浮法示意图

○1—入流室；○2—整流栅；○3—电极；○4—出流孔；○5—分离池；

○6—积水孔；○7—出水管；○8—排渣管；○9—刮渣机；○10—水位调节器

溶气气浮法，在加压条件下，空气溶解度大，溶入的气体经急聚减压，释放出大量尺寸微细、粒度均匀、密集稳定的微气泡。微气泡集群上浮过程稳定，对液体扰动较小，确保了气浮效果。特别适合用于细小颗粒和疏松絮体的固液分离。

对于散气气浮法而言，由于其产生的气泡较大（直径在1mm左右）不易和细小油粒相吸附，因此，它适用于处理细小颗粒和絮状的含油废水。而对于较大的油滴，不加絮凝剂，使用散气气浮，可使废水含油量由原来的25—907mg/L 降至9mg/L。

电解气浮是用不溶性阴极和阳极直接电解废水，靠产生的微小氧气和氢气气泡将污油带出，达到分离的目的。

Ⅱ、吸附法

吸附法是利用多孔吸附剂对废水中的溶解油进行或是物理吸附(范德华力)、或是化学吸附(化学键力)、或是交换吸附(静电力)来实现油水分离。常用的吸附剂有活性炭、活性白土、磁铁砂、矿渣、纤维、高分子聚合物及吸附树脂等。Ⅲ、过滤法

过滤法是将废水通过设有孔眼的装置或通过由某种颗粒介质组成的滤层，利

用其截留、筛分、惯性碰撞等作用使废水中的油分等有害物质得以去除。常用的过滤方法有3种：分层过滤、隔膜过滤和纤维介质过滤。含油废水经过隔油、气浮或混凝沉淀——气浮处理后，再用过滤法处理，可使废水中的含油量降。Ⅳ、粗粒化法

粗粒化技术是分离含油废水的一种物理化学方法，粗粒化处理的对象主要是水中的分散油和非表面活性剂稳定的乳化油。粗粒化法又称聚结法，是粗粒化及相应的沉降过程的总称。该法是利用油、水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性，油粒被材料捕获而滞留于材料表面和空隙内形成油膜，油膜增大到一定厚度时，在水力和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。聚结后粒经较大的油珠则易于从水中被分离。

关于粗粒化的机理，大体上有两种观点，即“润湿聚结”和“碰撞聚结”。

“润湿聚结”理论建立在亲油性粗粒化材料的基础上。当含油污水流经由亲油性材料组成的粗粒化床时，分散油滴便在材料表面湿润附着，这样材料表面几乎全被油包住，再流来的油滴也更容易润湿附着在上面，因而附着的油滴不断聚结扩大并形成油膜。由于浮力和反向水流冲击作用，油膜开始脱落，于是材料表面得到一定更新。脱落的油膜到水相中仍形成油滴，该油滴粒径比聚结前的油滴粒径要大，从而达到粗粒化的目的。例如用聚丙烯塑料球及无烟煤作粗粒化材料的聚结，就属于“润湿聚结”。

“碰撞聚结”理论建立在疏油材料基础上。无论由粒状的还是纤维状的粗粒化材料组成的粗粒化床，其空隙均构成互相连续的通道，犹如无数根直径很小、相互交错的微管。当含油废水流经该床时，由于粗粒化材料是疏油的，两个或多个油滴有可能同时与管壁碰撞或相互碰撞，其冲量足可以将它们合并为一个较大的油滴，从而达到粗粒化的目的。

目前，在油水分离当中，大部分采用油水分离器，而在油水分离器中，又以滤芯式应用最为广泛。其分离原理也都是建立在粗粒化原理上。当前，在油水分离滤芯上，有金属丝网滤芯、尼龙网滤芯、聚丙烯滤芯、改性聚丙烯晴、果壳滤芯等。而在滤芯结构上，多做成纤维球状或颗粒状。

下面，根据大多数油水分离粗粒化处理的应用，介绍纤维球滤芯和果壳滤芯。