气浮—磁分离工艺处理含油废水

杨瑞洪，钱 琛，赵云龙，邓阳清

(1.扬州工业职业技术学院 化学工程系，江苏 扬州 225127;2.常州大学 环境与安全工程学院，江苏 常州 213164)

气浮—磁分离工艺处理含油废水

杨瑞洪1，钱 琛1，赵云龙1，邓阳清2

(1.扬州工业职业技术学院 化学工程系，江苏 扬州 225127;2.常州大学 环境与安全工程学院，江苏 常州 213164)

采用气浮—磁分离工艺处理某石化企业的含油废水，重点考察了磁分离单元的工艺条件对除油率的影响。实验结果表明磁分离单元的最佳工艺条件为:絮凝剂聚合氯化铝加入量25 mg/L，磁种加入量100 mg/L，磁场强度40 mT，搅拌条件为先以150 r/min的转速搅拌2 min，再以50 r/min的转速搅拌5 min。在最佳工艺条件下进行气浮—磁分离工艺除油实验，在进水油质量浓度平均为29.5 mg/L时，气浮单元出水油质量浓度平均为8.5 mg/L，除油率平均为71.1%;磁分离单元出水油质量浓度平均为4.7 mg/L，除油率平均为44.1%;总除油率平均为83.8%。［关键词］磁分离;磁种;气浮;絮凝;除油;废水处理

近年来，中国石化积极推进“节水减排”工作，已取得了显著成效。其中废水回用是推进“节水减排”工作的重要途径之一。石化废水的含油量较高，油类在废水中的存在形式为浮油、分散油、乳化油和溶解油。目前浮油的去除主要采用重力分离法，常用的设备是隔油池;分散油的去除通常采用过滤法或气浮法;乳化油的去除方法主要有气浮法、絮凝法、电化学法、粗粒化法和膜分离法;溶解油的去除方法主要有生物法、吸附法、膜分离法、高级氧化法、声波法、超声波法和微波法等［1－5］。

磁分离技术是一项新型除油技术，其原理是将少量絮凝剂、磁性颗粒与含油废水相混合，以磁性颗粒作为载体，使油吸附在磁性颗粒上，再通过磁分离装置将磁性物质及其吸附的油从水中分离，从而达到油水分离的目的［6－7］。该技术具有高效、节能、省地、磁种回收利用率高等优点，备受水处理界关注，已有一些学者将其运用于各种废水的处理，并取得了显著成效［8－12］。

本工作采用气浮—磁分离工艺处理某石化企业含油废水，其中气浮单元作为预处理主要用于去除分散油和部分乳化油，磁分离单元作为深度处理去除乳化油和部分溶解油。

1 实验部分

1.1 试剂、材料和仪器

磁种:Fe3O4质量分数大于 98%，粒径 2～12 μm。絮凝剂:聚合氯化铝(PAC)，分析纯。

实验用废水取自某石化企业，油质量浓度为24.0 ～35.0 mg/L。

T6新世纪型紫外－可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司;JJ－4型六联数显电动搅拌器:江苏金坛市金城国胜实验仪器厂。

1.2 实验方法

在室温条件下，先分别进行气浮单元和磁分离单元的除油实验。在确定两单元操作的最佳实验条件后，在进水流量为75 L/h的条件下，进行气浮—磁分离工艺除油实验。气浮—磁分离工艺处理含油废水的工艺流程见图1。

图1 气浮—磁分离工艺处理含油废水的工艺流程

1.3 分析方法

采用紫外分光光度法在波长为254 nm处测定废水中的油质量浓度，计算除油率。

2 结果与讨论

2.1 气浮除油实验

经过一系列的影响因素实验，得出气浮单元最佳工艺条件为:絮凝剂PAC加入量45～55 mg/L，气浮搅拌转速200～250 r/min，气浮停留时间12～18 min，溶气压力 0.35 ～ 0.40 MPa，气浮回流比20%～25%。在最佳工艺条件下进行气浮实验，进水油质量浓度平均为31.2 mg/L，出水油质量浓度平均为9.1 mg/L，除油率平均为70.8%，去除了大部分分散油和部分乳化油。

2.2 磁分离除油实验

2.2.1 絮凝剂加入量对磁分离工艺除油率的影响

加入适量絮凝剂可起到破乳的作用，并且可使油质与磁种形成磁絮体，提高磁分离效率，更好地降低废水中油质量浓度。在进水油质量浓度为26.8 mg/L、磁种加入量为50 mg/L、磁场强度为35 mT、先以300 r/min的转速搅拌2 min、再以80 r/min的转速搅拌6 min的条件下，絮凝剂PAC加入量对磁分离工艺除油率的影响见图2。由图2可见:当PAC加入量为20～25 mg/L时，絮凝效果好，除油率较高;当PAC加入量大于25 mg/L时，除油率略有下降。

图2 絮凝剂PAC加入量对磁分离工艺除油率的影响

2.2.2 磁种加入量对磁分离工艺除油率的影响

在进水油质量浓度为31.6 mg/L、絮凝剂PAC加入量为25 mg/L、磁场强度为35 mT、先以300 r/min的转速搅拌2 min、再以80 r/min的转速搅拌6 min的条件下，磁种加入量对磁分离工艺除油率的影响见图3。由图3可见:当磁种加入量为10～100 mg/L时，随磁种加入量的增大，除油率迅速增加;当磁种加入量为100～150 mg/L时，除油率变化不大。由此可见，当磁种加入量为100 mg/L时，已基本可以把废水中可吸附的乳化油吸附完全。

2.2.3 搅拌条件对磁分离工艺除油率的影响

在进水油质量浓度为28.5 mg/L、磁种加入量为100 mg/L、絮凝剂PAC加入量为25 mg/L、磁场强度为35 mT的条件下，先快速搅拌2 min，再慢速搅拌5 min，搅拌条件对磁分离工艺除油率的影响见图4。由图4可见，当搅拌条件为先以150 r/min的转速搅拌2 min，再以50 r/min的转速搅拌5 min时，除油率可达70.5%。

图4 搅拌条件对磁分离工艺除油率的影响

2.2.4 磁场强度对磁分离工艺除油率的影响

在进水油质量浓度为31.9 mg/L、磁种加入量为100 mg/L、絮凝剂PAC加入量为25 mg/L、先以150 r/min的转速搅拌2 min、再以50 r/min的转速搅拌5 min的条件下，磁场强度对磁分离工艺除油率的影响见图5。由图5可见:当磁场强度为0～40 mT时，随磁场强度的增加，除油率显著增加;当磁场强度大于40 mT时，除油率增加的趋势减缓。

图5 磁场强度对磁分离工艺除油率的影响

综上所述，在考虑节约物料和能耗的前提下，得出磁分离单元的最佳工艺条件为:絮凝剂PAC加入量25 mg/L，磁种加入量100 mg/L，磁场强度40 mT，搅拌条件为先以150 r/min的转速搅拌2 min，再以50 r/min的转速搅拌5 min。在此最佳条件下进行磁分离实验，进水油质量浓度平均为28.9 mg/L时，出水油质量浓度平均为8.2 mg/L，除油率为71.6%。

2.3 气浮—磁分离工艺除油实验

在上述分别确定的最佳气浮单元和磁分离单元的实验条件下，进行气浮—磁分离工艺除油实验，实验结果见表1。

表1 气浮—磁分离工艺除油实验结果

由表1可见:当进水油质量浓度平均为29.5 mg/L时，气浮单元出水油质量浓度平均为8.5 mg/L，除油率平均为71.1%;磁分离单元出水油质量浓度平均为 4.7 mg/L，除油率平均为44.1%，总除油率平均为83.8%。由此可见，采用气浮—磁分离工艺处理含油废水，除油率高，除油效果显著、稳定。经该工艺处理后，出水中所含的少量溶解油可通过高级氧化技术进一步去除，从而达到废水回用的标准。

3 结论

a)采用磁分离工艺可去除废水中的乳化油和部分溶解油。磁分离工艺的最佳实验条件为:絮凝剂PAC加入量25 mg/L，磁种加入量100 mg/L，磁场强度40 mT，搅拌条件为先以150 r/min的转速搅拌2 min，再以50 r/min的转速搅拌5 min。

b)采用气浮—磁分离工艺处理含油废水，除油率高，除油效果显著、稳定。在进水油质量浓度平均为29.5 mg/L时，气浮单元出水油质量浓度平均为8.5 mg/L，除油率平均为71.1%;磁分离单元出水油质量浓度平均为4.7 mg/L，除油率平均为44.1%;总除油率平均为83.8%。

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Treatment of Oily Wastewater by Flotation－Magnetic Separation Process

Yang Ruihong1，Qian Chen1，Zhao Yunlong1，Deng Yangqing2

(1.Department of Chemical Engineering，Yangzhou Polytechnic Institute，Yangzhou Jiangsu 225127，China;
2.College of Environment and Safety Engineering，Changzhou University，Changzhou Jiangsu 213164，China)

The oily wastewater of a petrochemical enterprise was treated by flotation－magnetic separation process.The effects of the process conditions in the magnetic separation unit on the oil removal rate were studied especially.The optimum process conditions are as follows:flocculant PAC dosage 25 mg/L，magnetic seed dosage 100 mg/L，magnetic field strength 40 mT，stirring time 2 min with 150 r/min of rotation speed，stirring time 5 min with 50 r/min of rotation speed.Under theses conditions，and when the average oil mass concentration of the influence is 29.5 mg/L，the average oil mass concentration of the effluent from the flotation unit is 8.5 mg/L with 71.1%of oil removal rate，and that of the effluent from the magnetic separation unit is 4.7 mg/L with 44.1%of oil removal rate.The average total oil removal rate is 83.8% .

magnetic separation;magnetic seed;flotation;flocculation;oil removal;wastewater treatment

X703.1

A

1006－1878(2011)04－0342－04

2010－11－18;

2011－03－15。

杨瑞洪(1980—)，男，江西省宜春市人，硕士，讲师，主要研究方向为工业节水与污水回用。电话13645256573，电邮 rhyang123@126.com。

(编辑 王 馨)