本研究針對(duì)該含油廢水中油份易揮發(fā)和有機(jī)物含量高的特點(diǎn)，采用曝氣-高錳酸鉀強(qiáng)化混凝-陶瓷膜微濾組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理，目的是通過(guò)引入曝氣和氧化過(guò)程來(lái)提高對(duì)污染物的預(yù)去除效果，降低膜過(guò)濾負(fù)荷，提高出水水質(zhì)。

1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)用水
實(shí)驗(yàn)原水取自某港口含油污水處理廠(chǎng)二級(jí)氣浮出水，由于港口含油污水來(lái)源比較廣泛，其水質(zhì)有一定波動(dòng)，不同時(shí)間段水樣的COD和油的含量都有一定的相差，且該水樣有明顯的刺鼻性氣味。原水水質(zhì)為：COD為1100～1300mg/L，油含量為90～110mg/L，溫度為20℃，pH為5.8～7。
1.2實(shí)驗(yàn)裝置和方法
實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。

原水經(jīng)原水泵進(jìn)入曝氣混合槽，在槽內(nèi)進(jìn)行曝氣40min后，通過(guò)投藥泵投加高錳酸鉀溶液，曝氣攪拌氧化5min后，投加混凝劑PAC，曝氣攪拌10min后經(jīng)提升泵進(jìn)入沉降分離槽。在沉降分離槽內(nèi)進(jìn)行靜止沉淀30min后，上清液經(jīng)提升泵進(jìn)入膜反應(yīng)器，經(jīng)陶瓷平板膜過(guò)濾后進(jìn)入出水水箱。實(shí)驗(yàn)每隔一段時(shí)間對(duì)曝氣混合槽、出水水箱和反應(yīng)槽內(nèi)含油廢水進(jìn)行取樣，監(jiān)測(cè)COD和油含量的變化。
實(shí)驗(yàn)所使用的無(wú)機(jī)陶瓷平板膜由日本某公司提供，膜材質(zhì)為三氧化二鋁，膜孔徑為0.1μm，膜面積為0.04m²。過(guò)濾方式抽吸式，工作通量為1670L/(m²·h)(40m³/(m²·d))。膜片運(yùn)行周期為每抽吸11min反沖洗1min。整個(gè)工藝由PLC系統(tǒng)自動(dòng)控制。
1.3水質(zhì)分析方法
油含量采用LX-2R型紅外測(cè)油儀進(jìn)行測(cè)定；COD采用Hach2800型分光光度儀進(jìn)行測(cè)定。

2結(jié)果與討論
2.1曝氣實(shí)驗(yàn)
取500mL含油廢水放入燒杯中，并在燒杯底部放置孔徑約200～240μm的小型曝氣盤(pán)進(jìn)行曝氣。每隔一段時(shí)間進(jìn)行取樣，并測(cè)定其油和有機(jī)物的含量。用吸光度的變化來(lái)反映曝氣后含油廢水中殘余油含量的變化?？疾炱貧鈺r(shí)間對(duì)含油廢水中污染物的去除效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
 
由表1可知，曝氣處理過(guò)程對(duì)降低含油廢水中油和COD的含量具有一定的處理效果，其中對(duì)油的去除效果較為顯著。在曝氣處理40min時(shí)，廢水中的COD約去除17%左右，油的含量約去除62%左右，并且水樣的刺激性氣味明顯減弱。再增加曝氣時(shí)間，油和COD的含量幾乎不再發(fā)生明顯變化。這主要是因?yàn)楹蛷U水中的溶解在水中的油份主要以揮發(fā)性的輕油為主，曝氣作用可以加快揮發(fā)性物質(zhì)的揮發(fā)速度。曝氣過(guò)程中水中溶解氧增多，一些價(jià)態(tài)較低的無(wú)機(jī)物被氧化，同時(shí)一些沸點(diǎn)較低的有機(jī)物被氣泡攜至水體表面被帶走，使得水中COD含量得到一定的降低。
2.2高錳酸鉀強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)
2.2.1高錳酸鉀投加方式及投加量的確定
通過(guò)前期的燒杯實(shí)驗(yàn)已確定混凝劑PAC的最佳投量為90mg/L，在此混凝劑投量下，控制高錳酸鉀的投加量分別為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0mg/L，并采用A、B兩種不同的投加方式：A：在混凝劑PAC之前投加高錳酸鉀；B：在混凝劑PAC之后投加高錳酸鉀。攪拌條件為：先以200r/min攪拌1min，再以100r/min攪拌3min，靜沉20min后，取液面下2cm處的上清液進(jìn)行分析測(cè)試。考察不同投加方式、不同投量的高錳酸鉀對(duì)油和COD的去除效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示。
 

如圖2和圖3所示，隨著高錳酸鉀投加量不斷增加，兩種投加方式下的油和COD的去除率均逐漸提高，但A投加方式的去除效果要優(yōu)于B投加方式。在含油廢水中投加混凝劑后水中會(huì)快速形成較大的礬花，此時(shí)再投加高錳酸鉀，將減少?gòu)U水中有機(jī)物與高錳酸鉀的有效接觸面積，降低了高錳酸鉀對(duì)有機(jī)物的氧化去除作用。在A投加方式下，高錳酸鉀的投加量從0～2mg/L范圍內(nèi)逐漸增加時(shí)，COD的去除率增加較快，且在高錳酸鉀投加量為2mg/L時(shí)去除效果達(dá)到最佳，之后隨著投藥量的逐漸增加，COD的去除率呈現(xiàn)波動(dòng)和下降的趨勢(shì)。當(dāng)高錳酸鉀投加量超過(guò)2mg/L時(shí)，油的去除率增幅趨緩，在高錳酸鉀投量為2.5mg/L時(shí)去除效果達(dá)到最佳，但去除率與2.0mg/L相比相差不大，僅增加了0.9%。因此，選擇在混凝劑前投加高錳酸鉀，投加量為2.0mg/L。
2.2.2高錳酸鉀對(duì)混凝效果的影響
在高錳酸鉀投加量為2mg/L，PAC投量為90mg/L，pH=7.0的情況下，考察高錳酸鉀的投加對(duì)PAC混凝效果的提升程度。實(shí)驗(yàn)選擇2個(gè)分組，每組重復(fù)3次實(shí)驗(yàn)，一組投加高錳酸鉀和PAC，另一組只投加PAC，在已得出的最佳反應(yīng)條件進(jìn)行混凝實(shí)驗(yàn)。高錳酸鉀強(qiáng)化混凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
 

從表2可知，在相同的混凝反應(yīng)條件下，經(jīng)高錳酸鉀強(qiáng)化后油和COD的去除效果顯著，分別約提高了9.06%、19.67%，這說(shuō)明高錳酸鉀強(qiáng)化混凝是可行的。分析其原因，主要是因?yàn)樵趐H為中性條件下，高錳酸鉀在直接氧化有機(jī)物的同時(shí)，其還原產(chǎn)物新生態(tài)水合二氧化錳具有較長(zhǎng)的分子鏈和巨大的比表面積，能夠?qū)蛷U水中帶負(fù)電的膠體顆粒產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附作用，從而能夠促使廢水中的膠體顆粒相互結(jié)合成更大的絮體，進(jìn)而達(dá)到提高對(duì)廢水中污染物的去除效果。
2.3組合工藝處理含油廢水實(shí)驗(yàn)
在組合工藝最佳運(yùn)行條件下，控制陶瓷平板膜膜通量為30L/(m²·h)，運(yùn)行周期為正常運(yùn)行11min，反洗1min，反沖洗流量為120mL/min，系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行10h，定時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，考察曝氣/強(qiáng)化混凝／陶瓷膜微濾組合工藝對(duì)含油廢水中油和COD的去除效果，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，曝氣/強(qiáng)化混凝/陶瓷膜微濾組合工藝對(duì)含油廢水中油和COD有明顯的去除效果。隨著運(yùn)行時(shí)間的不斷延長(zhǎng)，油和COD的去除率均保持在91%～94%的較高水平。通過(guò)組合工藝中的曝氣、強(qiáng)化混凝和陶瓷膜過(guò)濾處理過(guò)程能夠有效地去除含油廢水中大部分的揮油份和有機(jī)物，未能被去除的組份主要是溶解性的小分子油和有機(jī)物。
2.4高錳酸鉀對(duì)跨膜壓差的變化影響
在室溫條件下，pH＝7.0，控制膜通量30L/(m²·h)，運(yùn)行周期為正常運(yùn)行11min，反洗1min，反沖洗流量為45mL/min。對(duì)比投加高錳酸鉀（A）與不投加高錳酸鉀（B）兩工藝跨膜壓差的變化，兩工藝連續(xù)運(yùn)行6h，考察高錳酸鉀對(duì)陶瓷平板膜過(guò)濾時(shí)跨膜壓差的影響，兩種工藝連續(xù)運(yùn)行時(shí)的跨膜的變化情況如圖5所示，圖中數(shù)字均為絕對(duì)值。
 

從圖5可以看出，在對(duì)比實(shí)驗(yàn)運(yùn)行周期內(nèi)，B工藝正常運(yùn)行時(shí)的跨膜壓差由0.008MPa增至0.018MPa，約增長(zhǎng)0.01MPa，A工藝正常運(yùn)行時(shí)的跨膜壓差由0.007MPa增至0.012MPa，約增長(zhǎng)0.005MPa，增長(zhǎng)速度緩慢?？缒翰畹脑鲩L(zhǎng)主要是由膜表面所截流的污染物堵塞所致，分析其原因，一方面是因?yàn)榍岸说念A(yù)處理過(guò)程降低了膜過(guò)濾負(fù)荷，另一方面是因?yàn)楦咤i酸鉀的強(qiáng)氧化作用能將大分子有機(jī)物氧化裂解成小分子有機(jī)物，使膜孔內(nèi)和膜表面附著的有機(jī)物含量減少，減緩了膜污染速率。同時(shí)高錳酸鉀的氧化消毒作用還能夠抑制膜表面微生物存在，進(jìn)一步減緩了微生物的粘附和堵塞作用對(duì)膜片造成的污染，從而起到降低膜生物污染的作用。
3結(jié)論
1）曝氣處理過(guò)程能夠有效地去除含油廢水中的大部分輕油和部分有機(jī)物，是一種有效的處理方法。曝氣40min后，可以將62%的輕油和17%的有機(jī)物除去。
2）曝氣/強(qiáng)化混凝/陶瓷膜微濾組合工藝對(duì)含油廢水具有穩(wěn)定高效的處理效果。在混凝劑PAC前投加2mg/L高錳酸鉀后，混凝過(guò)程對(duì)油和COD的去除率分別約提高了9.06%、19.67%，組合工藝對(duì)含油廢水中油和COD的總的去除率均保持在91%～94%的水平。
3）投加高錳酸鉀不僅可以起到強(qiáng)化混凝，提高對(duì)污染物的去除效果，同時(shí)還可減緩跨膜壓差的增長(zhǎng)速度，降低膜污染的速率，延長(zhǎng)陶瓷平板膜的使用壽命。

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