处理含油废水的回顾外文翻译资料

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外文翻译一：

处理含油废水的回顾

关键词：含油废水，环境保护，处理方法，展望

摘要：提炼石油不可避免地产生大量含油废水。对于石油工业，处理含油废水达到环境可接受程度是目前的一项挑战。如今，含油废水的处理技术受到更多的关注。因此，含油废水的处理已经成为一个迫切的问题，每一个油田和石油企业都必须探索和解决。处理方法的发展状况总结为6个方面，包括浮选，絮凝，生物处理，膜分离技术，联合工艺和高级氧化技术。最终，预测处理含油废水的发展和前景。

简介

随着工业的发展，石油使用量的增加，但是多样的技术性和管理方面发展不完善等其他原因的落后，使得大量的石油进入水中，造成污染。处理的含油废水来源非常广泛，如在石油工业的油，石油提炼，石油储存、运输和石化工业生产过程中产生的大量含油废水（Ahmed等，2007；Machin-Ramirez等，2008；Chen and He，2003）。含油废水的污染主要表现在以下方面：

影响饮用水和地表水资源，危害水生植物资源；（2）危害人类健康；（3）大气污染；（4）影响农作物生产；（5）破坏自然景观，甚至可能由于和燃油器的凝聚引发安全问题（Poulopoulos等，2005；Hou等，2003）。鉴于含油废水污染的背景，中国规定含油废水最大允许排放浓度为10mg/L。因此，含油废水的处理是一个如今在环境工程领域亟待解决的问题。

国内和国外研究机构已经在孜孜不倦的深入研究和讨论含油废水的处理方法，目标是去除大量的油，同时考虑到去除溶解性有机物，悬浮固体，油脂，酸碱度，硫化物，氨等（Bjarne，2003；Hayat等，2002）。对于含油废水处理的主要方法所作的一篇详细分析和说明将会在本文讨论。

传统含油废水处理方法

2.1 浮选

浮选是以微小气泡的形式注入水中，细小的空气泡粘附在油粒上悬浮在水中，因为油的浮动密度小于水，浮渣层的形成与水分离（Moosai and Dawe，2003）。由于浮选设备的处理能力，产生较少的污泥和分离效率的优势，使得含油废水的处理有巨大前景（Rubio等，2002）。目前最常用的方法是气浮溶气浮选法，浮选和喷气叶轮浮选法。溶气浮选和浮选叶轮停留时间长，设备制造和修理问题，同时伴随能耗较高等缺点。对比之下，喷射浮选法不仅能够节省大量能量，而且也含有小气泡，容易固定，具有操作和安全的优势，有很好的研究和应用前景。为了提升浮选效果，应当添加浮选剂，浮选剂一方面有破碎和起泡作用，另一方面在气浮时起着吸附架桥和聚集胶体颗粒的作用（Tang and Liu，2006）。另外，气浮设备初始的基本准则可以进一步提升来提高除油效率，也可以通过方形圆角的溢流堰或者排泥槽等的形状来减小浮选槽结构。

Wang（2007）运用沉淀池模拟和进行沉淀池浮选工艺相结合实验，当进水含油浓度3000-14000mg/L时，平均出水含油浓度300mg/L或者更低，最小浓度达97mg/L，浮选法提升了脱脂效果。Zhu and Zheng（2002）使用剥离浮选法进行炼油厂废水处理，除油率达81.4%，悬浮固体去除率达69.2%。含油废水浮选处理是一项成熟的技术，油和水的分离效果很好且稳定，但缺点是浮渣难处理。Li等。（2007）为了获得油-水分离的高效率，应用溶气气浮和浮选柱结合来进行塔分离系统的含油废水处理。Hamia等在2007年研究了在溶气气浮单元添加活性炭处理的表现。结果表明当碳浓度为50-150mg/L时，COD去除率从16-64%增加到72-92.5%，BOD去除率从27-70%提升到76-94%，BOD和COD处理后数值分别降至45%-95mg/L和110%-200mg/L。（Al-Shamrani等，2002）进行了一项溶气气浮油水分离实验，发现通过絮凝中的硫酸铝预处理，当水中含油浓度为100mg/L时，油基能够通过浮选去除。Painmanakul等。（2010）研究了含有阴离子表面活性剂在临界胶束浓度（CMC）经修改的诱导气浮（MIAF）含油废水的处理过程。研究已经表明在COD方面的去除效率，与投药量，PH值和气体流速有关。此外，界面面积得到来自于气泡水力参数（气泡尺寸，气泡上升速率，气泡形成频率）的实验证明以及速度梯度被证明是控制浮选效率和运营成本的重要参数。在本次研究中，基于a/G比率提出的简单相关性，提供了在实验性和处理效率的预测价值方面一个相对较好的一致性。表格1描述了浮选法处理含油废水。

表格1 浮选处理含油废水

表格2 混凝处理含油废水

2.2 混凝

混凝工艺由于它的适应性，能够去除乳化油、溶解性油、一些以复杂为特征的难生物降解有机聚合物，而在近几年含油废水处理中得到广泛应用（Ahmad等，2006）。但是，由于含油废水组分的复杂性，理论上对特殊处理混凝剂选择的目标不能够做出预测；必须通过大量实验作出检验。

（Lin and Wen，2003）针对含油废水的处理，石油工业已经制造出合成混凝剂CAX，当水中初始含油浓度达到207mg/L，COD浓度为600mg/L时，经过混凝处理后，除油率和COD去除率分别达98%和80%。Zeng等。（2007）使用聚合硅酸锌（PISS）和阴离子聚丙烯酰胺（A-PAM）合成絮凝剂处理含油废水，除油率提升达到99%，悬浮固体浓度低于5mg/L，满足出水要求。但是，这种方法成本高，容易导致水体二次污染，后续处理困难等其他问题，发展新式性价比高的合成絮凝剂是一种趋势。Cong等。（2011）应用聚硅酸氯化铝锌来处理含油废水。确定出水处理中最佳絮凝条件：最佳投药量为35mL，最适pH值范围为7-8，Zn/Al/Si的最佳摩尔比为1:1:2。此时的浊度去除率98.9%，色度去除率91.3%，COD的去除率约71.8%。并与PASC进行了对比实验，结果表明，PAZSC的性能优于PASC。表格2描述了混凝法处理含油废水。

2.3 生物处理

生物处理利用微生物代谢作用，因此水中溶解性胶体有机污染物被转化为无害稳定物质（Kriipsalu等，2007；Sirianuntapiboon and Ungkaprasatcha，2007）。目前更多成熟的处理技术被频繁运用在活性污泥和生物过滤法上。曝气池中的活性污泥利用微生物净化的当前状态量，通过吸附和集中于活性污泥表面微生物来降解有机物。生物滤池生物过滤法是内置的，因此微生物附着在滤池表面，在有机污染物的吸附和微生物的破坏分解过程中，废水从上到下通过滤池表面。生物物种和处理步骤的关键是生物技术，依据含油废水的特殊性，发展有效生物物种和生物处理步骤是一个热门研究领域（Li等，2006）。真菌可以有效减少水中的化学需氧量，含有细菌细胞的聚乙烯醇能够被用作确保水的循环处理和获得高COD去除率。研究表明（Li等，2005），在处理系统中额外添加氮（比如硫酸铵）可以提升COD去除率。生物方法联合其他方法将会获得更好的处理效果。Scholz and Fuchs（2000）研究了膜生物反应器：生物反应器连接一个超滤膜单元，除油率达99.99%，COD和TOC去除率分别达97%、98%。Liu等人。（2013）通过耦合升流式厌氧污泥床（UASB）固定化曝气生物滤池（IBAFs）处理了含有大量溶解性顽固有机物化合物和氮及磷低营养的重含油废水。通过操作系统252天（包括启动128天），化学需氧量（COD），氨氮（NH3-N）和废水中的悬浮固体（SS）分别为由原来的74%，94%和98%最后被除去。GC-MS分析表明，大部分烷烃是由UASB工艺分解，而I-BAF在降解有机化合物和在除去NH₃-N和SS中发挥了重要作用。细菌群落结构分析以PCR-DGGE技术为基础主要揭示了在UASB反应器中的细菌属于Bacillales 和Rhodobacterales，并且，在I-BAF中被确定为未培养的土壤细菌。结果表明，该组合生物处理系统在稠油污水的大规模处理中具有的巨大潜力。Zhao等人。（2006）在含有（BAF）核反应堆的一对曝气生物滤池中使用B350M和B350组微生物在水淡化之前预先处理油田废水。结果表明，操作所述最后生物降解系统保持142天的水力停留时间（HRT）4小时和容积负荷为1.07千克COD(m³/ d)^-1，B350M固定反应器获得平均降解总有机碳（TOC）78%和94%的石油效率，而B350只达到64%的TOC 和石油86%。进水废水中含有有机物质从C₁₃H₂₈到C₃₂H₆₆，共16多环的芳香烃（PAHs）。多环芳烃在BAF与B350M和B350中微生物降解效率分别是90%和84%。

Wu 等人。（2009）通过海藻酸钙降解石油化工的需氧量（COD）研究了脂耶氏酵母W29固定化的能力。结果表明，相比游离细胞而言，固定化细胞具有高的热稳定性，以及底物浓度显著影响固定化细胞的降解能力。储存稳定性和可重用性试验表明，固定化细胞的石油降解能力在4℃的环境中可稳定保持达到30天，而且可重复使用12次，在第六周期固定化细胞的COD降解率也保持在82%以上。这些结果表明，在废水处理系统中固定化的解脂亚罗威阿酵母可除去油和COD。表3显示了含油废水处理的生物处理。

表3 含油废水处理的生物处理

2.4膜分离技术

膜分离技术是在物理截取角色中利用一个特殊的多孔的材料去除污染物的截留粒径的技术（Lin等人，2006）。驱动压力的差膜分离过程一般分为微滤，超滤和反渗透三种。膜分离技术的特点是：粒度膜废油MWCO的合理确定性，以及在一般的方法下直接实现油水分离；无投加药剂，污染少；加工成本低，分离过程有较少的能量消耗；分离水含油量低，而且效果好。它依然需要使用不同的材料和制备方法，提高现有的处理方法，使得有新颖性和经济性表现，从而克服一些技术性（如热稳定性，耐腐蚀，膜容易被污染，过程中体积小）缺点。另外，一个单一的膜分离技术不能很好的解决含油废水的处理问题。它需要不同的或是与膜分离技术的传统方法相结合来处理废水，如超滤和反渗透，盐联合分析法和反渗透，超滤和微滤结合等方法。

Yu 等。（2006）应用配备无机改性聚偏氟乙烯膜纳米尺寸的氧化铝颗粒的管状UF模块以净化含油废水油田和膜水置换超滤分析过程中的结果表明，经过UF 处理，油含量低于1mg/L，悬浮物含量低于1mg/L，以及固体颗粒平均直径均小于2mu;m。渗透水的质量符合要求由油田排放或引流。污染的膜和水洗膜用显微镜电子扫描分析，膜的反冲洗都可以用不同方法解决。结果表明，添加纳米的氧化铝颗粒可改善膜的防污性能，用OP-10表面活性剂的1%（重量）溶液（pH 10），改善膜的通量恢复率达到100%。Song等。（2006）从碳化微滤中得到管状碳，成本低，适合处理油性废水。含油废水在最佳工艺条件（1.0mu;m的孔隙尺寸；1.0MPa的压力；流量为0.1m/s）处理下，除油效率高达97%，低于10mg/L的油含量，达到国家污水综合排放标准。Zhang等。（2009）应用聚砜处理含油废水。结果表明，所留存的油分含量为99.16%时，油渗透为0.67mg/L，这符合要求（lt;10mg/L）。可以得出结论，在该研究中开发的复合膜是合理的，因此开发PSF膜被认为在处理含油废水的方法中是可行的。图1为实验设备示意图。

Yang等人。（2011）在含油废水处理中开发出一种高效膜。结果表明，二氧化锰的沉积颗粒到表面高岭土动态层形成高岭土与二氧化锰双层的复合动态膜，这是一种有效的涂敷技术。高岭土溶液和KMnO₄溶液的最佳浓度分别为0.4和0.1g/L，。随着石油浓度的升高，渗透通量下降和油的保持率提高。低浓度的油在0.1至1.0g/L范

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