在餐廚垃圾中的含(hán)油(yóu)汙水(以下(xià)簡稱“餐飲(yǐn)廢水”)中,油脂的成分和存在形(xíng)式複(fù)雜,一般以懸浮油、分散油、乳化油、溶解油和含油固體等(děng)主要形式存在,其中最難(nán)處理的是高濃度呈乳化狀的油脂。目前除油技術可以歸納為4大類:物理分(fèn)離(如重力分離技術、過濾(lǜ)分離技術、粗粒化分離技術、膜分離技術等)、化學分離(如絮凝沉澱分離(lí)技術、電解分離技術、酸化分離技術等)、物理化學分(fèn)離(如浮選分離技術(shù)、吸附分離技術、磁吸附分離技術等)和生物化學分離(lí)(如(rú)活(huó)性汙泥分離技術、生物膜分離(lí)技術等)。
1、物理分(fèn)離
1.1重力分離技術
重力分(fèn)離技術,作為物理除(chú)油技術中最簡單且運(yùn)用最廣泛的一種方法,是利用油脂與水的(de)密度差及互不相溶性來實現油珠、懸浮物與(yǔ)水的分(fèn)層與分離。重力(lì)分離技術常用(yòng)的設備(bèi)是隔油池,包括平流隔油池(API)、斜板隔油池(PPI)、波紋斜板隔油池(CPI)等(děng)類型。
離(lí)心分離技術是利用兩相的密度差,通過高速旋轉產生不同的離(lí)心力,使輕組分(fèn)油(yóu)和重組分(fèn)水分布在旋轉器壁麵和(hé)中心,最終實現(xiàn)較(jiào)為徹底的油水分離(lí)。該技術所需的停留時間較短,也不需(xū)要過大的設備體積;但同時存在著阻力(lì)較大、能耗過高、維護不易等缺點。離心分離技(jì)術常用的工(gōng)作設備是水力旋(xuán)流器。
物理分離技術的主要(yào)發展趨勢是繼續改(gǎi)進油水分離技術,並(bìng)研製出新的分離設備。采用(yòng)重力分離技術對餐飲廢水(shuǐ)進(jìn)行油水分離。在先後經過除雜、破乳(rǔ)和吸附等一(yī)係(xì)列程序後,位於水麵上層的油由濾油槽收集(jí),底部的(de)清水則(zé)通過下方的出口排放。
運用重力分離技術(shù)不(bú)僅除油效果穩定,而且具(jù)有設備結構(gòu)簡單、操作容易、節省麵積等優點(diǎn),因此被(bèi)廣泛應用。其主(zhǔ)要用於分離(lí)餐飲廢水中(zhōng)的懸浮油(yóu)和分散油,但不(bú)適於溶解油或乳化油的去除。
1.2粗粒化分離技(jì)術
粗(cū)粒化分離(lí)技術,又名聚(jù)結分離技術。當餐飲廢水(shuǐ)通(tōng)過(guò)具有親油疏水性質的粗粒化濾料時,微小的油珠(zhū)吸附聚集在濾料表麵,形成一(yī)層油膜。當達到一定的厚度之後,油膜便在浮升力和水流剪切力的共同作用下,形成顆粒較大的油珠並脫離濾料表麵,浮升到水麵完成分離過程(chéng)。此分離技術的關鍵是粗粒化(huà)材料的選擇,當前常(cháng)用的親油疏水性材料包括蠟狀(zhuàng)球、聚烯(xī)係球體以(yǐ)及聚氨(ān)酯發泡體等。
粗粒化材料的開發和新型聚結分離技(jì)術(shù)的(de)研究(jiū)是今後粗粒化分離技術的發展方向。劉蓉等比較了W型和H型改性聚丙烯(xī)酰胺纖維(wéi)作為粗粒化(huà)濾料處理餐飲廢水的效(xiào)果,試驗結(jié)果表明H型比W型材料具有更顯著的除油性能。運用粗(cū)粒化技術預處理餐飲廢水,能有效降低餐飲廢(fèi)水中的油脂含量和(hé)COD濃度(dù),對後續的生化處理有利。
1.3膜分離技術
膜分離技術是近20多(duō)a迅速發展起來(lái)的(de)分離技術。研究膜(mó)分(fèn)離技術的關鍵是膜組件的選擇。陳廣春等采用無(wú)機陶瓷膜處理(lǐ)餐飲廢水。通過研究得知操作條(tiáo)件對膜通量及COD去除率均有一定影響。為達到較好的COD去除效果,應選用小孔徑的(de)陶瓷膜,並且其(qí)去除率與進水濃(nóng)度成正比(bǐ),但(dàn)與膜內壓力相互關係不(bú)大。
膜分(fèn)離技術除油(yóu)效率較高,但(dàn)由於濃差極化等原因(yīn),在分離過程中極易(yì)出現膜汙染而使通量降低,並且膜的使用壽命短,膜清(qīng)洗困難,操作費用高。
2、物理化學分(fèn)離
2.1氣(qì)浮分離技(jì)術
氣浮分(fèn)離技術(浮選分離技術)能使大量微細氣泡吸附在欲去除的顆粒(油珠)上,利用氣體本身的浮力將(jiāng)油滴帶(dài)出水麵,從而(ér)實現油水分離(lí)。一般在餐飲廢水中加入絮凝劑,還會進一步提高油水的分離效果。氣(qì)浮(fú)分離技術按照(zhào)產氣方(fāng)式不同(tóng)分為溶氣氣浮、充氣氣(qì)浮和電(diàn)解氣浮等類別。
氣(qì)浮裝置和溶氣(qì)係統的改進是氣浮分離技術的主要發展方向。G.H.Chen等將電凝分離技術與電浮選(xuǎn)分離技術結合起來對餐飲廢水進行油水(shuǐ)分離的研究。研(yán)究發現將這(zhè)2項技術(shù)結合起來能縮(suō)短分離停留時間。並且油脂、COD、SS的去除效率分別高達99%、88%和98%。
2.2吸附分離技術
吸附分離技術是利用多孔性固相物質(zhì)吸著、分離水中汙染物的過程。吸附劑一般分為炭質(zhì)吸附劑、無(wú)機吸附劑和有機(jī)吸附劑。高效吸附劑的研製與開發是吸(xī)附分(fèn)離技術的主要(yào)研究方向。X.B.Li等采用煤炭(tàn)對餐飲(yǐn)廢水進行除油處理(lǐ)。實驗表明煤炭(tàn)的種類和顆(kē)粒的大小是吸附油的重要影響因素,無煙煤是所(suǒ)有(yǒu)測試樣品中吸附效果最好(hǎo)的,並且良好的顆粒大小也有(yǒu)助於(yú)吸(xī)附油。無煙煤的吸油服從弗倫德利希等溫吸附定律。運用吸附技術分離後的(de)出水水質較好,也節省了(le)占地麵積,但是(shì)吸附劑再生的困難使得投資費用較(jiào)高(gāo)。
磁吸附分離技術是指用磁性粒子吸附微小油珠,然後含油磁粒用磁分離裝置分(fèn)離,以達到油水分離的目的。朱又春等研究了磁粉在油水(shuǐ)分離過程中與油類物質的作用機理。實驗(yàn)結果(guǒ)表明,采用磁(cí)分離技術可明顯降低出水(shuǐ)含油(yóu)量,並且通過電泳試驗發現,含乳化油的汙(wū)水在磁粉(fěn)的作用下,破乳效果明顯。磁粉雖(suī)然比表麵積小於二(èr)氧化矽(guī)和矽膠,但卻有較多的吸附負荷。磁粉與油珠一般通過直接吸附的方式(shì)相結合,但粒徑(jìng)8μm以內的細小磁粉還可以通過磁絮凝(níng)的方式與油珠結合。磁吸附分離技術(shù)消耗動力較大,設(shè)備製造昂貴且磁種回收循環使用困難,因而應用尚不(bú)廣泛。
3、化學分離
3.1絮凝沉澱分離技術
絮(xù)凝沉澱分離技術(shù)是目前國內外用來進一步分離油水的方法中應用最廣泛、成本最低廉的一種。絮(xù)凝沉澱分離(lí)技術(shù)是借助絮(xù)凝劑對膠體粒子的靜電中和、吸附、架橋(qiáo)等作(zuò)用使膠體粒子脫穩,發生絮凝沉澱以除去汙水中的懸浮物和可溶性汙染物(wù)質。
目前國內(nèi)外對絮凝沉澱分離技術的研究,最關鍵問題之一是絮凝劑的選擇。用(yòng)於餐飲廢水處理的絮凝劑主(zhǔ)要包括無機絮凝劑、有機絮凝劑和(hé)無機-有(yǒu)機複配(pèi)或複合絮凝劑3類。實際處理中要根據餐飲廢水的具體特(tè)性選(xuǎn)擇絮凝劑。
目前,絮凝沉澱分離技術的研究主要是開發新型絮(xù)凝劑。韓香(xiāng)雲改良了絮凝劑的組成,促使餐飲(yǐn)廢水中的(de)乳化油破乳分離。實驗表明將聚合硫酸鐵(tiě)、聚(jù)丙烯和腐植酸鈉酰胺(àn)混合起來使用,油渣與水的分(fèn)層迅速。
絮凝沉澱分離(lí)技術的(de)工藝成熟且效果較好(hǎo),但不(bú)足之(zhī)處是占地麵積(jī)大、藥劑量大以及難以去(qù)除浮渣(zhā)。
3.2電解技術
電解(jiě)分離技術指在電解過程中所釋放的(de)大量小氣泡吸附在(zài)欲去除的油(yóu)滴上表麵,隨(suí)著氣泡的上(shàng)浮將油滴帶出水麵,從而達到分離目的的方法。張鳳(fèng)娥等采用鑄鐵屑內電解分離技術進行餐飲廢水的除油,並分(fèn)別(bié)考察了(le)多(duō)種(zhǒng)反應條件對除油率的影(yǐng)響。結果表明,運用鑄鐵屑內電解分離技術可(kě)以將餐飲廢水中80%以上的油分分離。餐飲廢水的除油效果(guǒ)受溫度的影響較大,但在實際處理過程中不必特(tè)意提高溫度(dù);廢水電導率與反應時間成反比,但與(yǔ)油水分離效果無(wú)關。
電解分離技術雖(suī)然除油效率高,但(dàn)耗電量大、裝(zhuāng)置複雜。
4、生物化學分離
生化分離技術是指利用微生物將餐飲廢水(shuǐ)中的烴類物質分解氧化成為二氧化碳和水,從而去除廢水中(zhōng)的乳化油和(hé)溶解油等烴類物(wù)質。
餐飲廢水(shuǐ)生化分離技術包(bāo)括(kuò)活性汙泥分離技術和生物膜分離技術。前者是利用吸(xī)附、濃縮在流動(dòng)狀態的絮(xù)凝體(活性汙泥)表麵上(shàng)的微生物來分解有機物,後(hòu)者是使微生物附(fù)著在固定的載體(濾料)上,汙水從上而下流經濾料表麵過程中,汙水中的有機物質便被微(wēi)生物吸附和分解破壞。
生物分離技術處理餐飲廢水對油水分離有較好的處理效(xiào)果,出水水質好,但是對進水要求(qiú)較高,需要專業人員維護,而且基建費用高。
解析五種油水分離技術有哪些不同
對於油水分離處理,常用到(dào)的有油(yóu)水分離機。油水分離機也叫油水分離器,其主要原理是采用油水的比重不同,運用過濾、沉澱、浮升(shēng)等方法匯集一體(tǐ)進行油水分離的。
油水分離技術 1 氣浮分離
氣浮法是依靠水中形成微小氣泡,攜帶絮粒上浮至液麵使水淨化的一種方法。條件是附在油滴上的氣泡可形成油-氣顆(kē)粒。由於氣泡的出現(xiàn)使水(shuǐ)和顆粒之間密(mì)度差加大,且顆粒直徑比原油油滴大,所以(yǐ)用顆粒之間密度代替油密度可使上升速度(dù)明顯提高。即當1個氣泡(或多個氣泡)附在(zài)1個油滴上可增(zēng)加垂直上升(shēng)速度,從而可(kě)脫(tuō)除(chú)直徑比(bǐ)50μm小得多的油滴。
油水分離技(jì)術 2 重(chóng)力(lì)式分離
由於油、氣、水(shuǐ)的相對密度(dù)不同,組分一定(dìng)得油水混合(hé)物(wù)在一定(dìng)得壓力(lì)和溫度下(xià),當係統處於平衡時就會形成一定比例的油、氣、水相。當(dāng)相對較輕的組分處於層流(liú)狀態時,較重組分(fèn)液滴根據斯托克斯公式(shì)的運動規律沉降,重(chóng)力式沉降分離設備即(jí)根據這一基本原理進行設計。有斯托克斯公式可知,沉降速度與油中水(shuǐ)分半徑的平方成正比,與水油的密度(dù)差成正比,與油的粘度成反比。通過增大水分(fèn)密度,擴大油水密度差,減小油液粘度可以提高(gāo)沉降分離速度,從而提高分離效率。
經過進一步的探索(suǒ),1904年Hazen根據實踐經驗提出了“淺池理論”,即在重力沉降過程中,分散而非結絨顆粒的沉降效果以顆粒的沉降速(sù)度(dù)與池麵積為函數衡量,與池深、沉降時間無關,也即提(tí)高沉降池的處(chù)理能力有兩個途徑:一是擴大沉降麵積,二是提高水(shuǐ)分沉降速度。提高水分(fèn)沉降速度的措施可以通過斯托克斯公式得出(chū),擴大(dà)沉降麵積的措施(shī)是在容器內設置多層水平隔板。以這一(yī)理論為(wéi)基礎,1950年美國殼牌公司研製成功第一台平行板捕集器,其可(kě)去除水中最小為60μm的油滴。上世紀70年代Fram公司開發(fā)了V型(xíng)板分離器,上世(shì)紀80年代CE-NATCO公司開發了(le)板式聚結器,這是一種錯流式組合(hé)波(bō)紋板,經過不斷改進,這種設(shè)備在油氣分(fèn)離、油水分離和含油汙(wū)水淨(jìng)化方麵(miàn)都得到了應用。
在較為(wéi)深入研究油水分離機理的基礎上,根據相應理論(lùn)研製出了高效(xiào)蒸發設備,其按分離過程大體分為預分(fèn)離室、沉降分離(lí)室以及油室和水室3部分。預分離室內一般設有碟形轉向器和均質布液板,其原理(lǐ)是(shì)通過多次改變油水乳化液的運行方向和流速,強(qiáng)化機械破乳作用,從(cóng)而進一步加快(kuài)油水分離速度。通過活性水洗滌可以大大(dà)降低乳狀液界(jiè)麵膜強度,由於乳化液與誰層(céng)間的剪切和摩擦作用,使其界麵(miàn)膜破裂(liè),促進液滴聚並,使其粒徑變大,加速油水分離。沉(chén)降分離室主要起進一步分離淨化的作用,油水分離(lí)器是設(shè)計的關鍵。
油水分離技術 3 乳化水的粗粒化蒸發
利用油水對固體物質親和狀(zhuàng)況(kuàng)的不同,常用親水憎(zēng)油的固體物質製成各種蒸(zhēng)發裝置。用於油水分離的固態物質應具(jù)有良好的潤濕性。適合這種要求的材料有:陶瓷、木(mù)屑、纖維材料、核桃(táo)殼等。例(lì)如陶粒蒸發器,用陶粒作填料,當油水混合物流經陶粒層是,被(bèi)迫(pò)不斷改變流速和方向,增加了水滴的碰撞聚結幾率,使小液滴(dī)快速聚結沉降。
油水分離技術 4 離心分離
利用油水密度的不同,使高速旋轉的油(yóu)水混合(hé)液(yè)產生(shēng)不同的(de)離心力,從而使油與水分開。由於離心(xīn)設備可以達到非常高的轉速,產生高達幾百倍重力(lì)加速度的離心力,因此離心設備可以較(jiào)為徹底地將油水分離(lí)開(kāi),並且隻需很短的停留時間和較小的設備體積。由於離心設備有運動部(bù)件,日常維護較難,因(yīn)此目前隻應用於試驗室的分析設備和需要減小占地麵積的場(chǎng)所。
利用離心分離原理工作的一種主要(yào)設備室水力旋流(liú)器,它用於將作為連續相得液體與作為(wéi)分散相得固(gù)粒、液滴或氣泡(pào)進行物理分離(lí)的設備。分散相與連續相之間的密度差(chà)越大,兩相就越容易分離。與重力場中的情況類似,在兩相之間的密度差一定得條件下,分散相得顆粒直徑越大,在重力場中達(dá)到平衡狀態時兩相之間反向運(yùn)行的(de)速度差越大,因此(cǐ)就越容易分離。
油水分(fèn)離技術 5 電脫分離
電蒸發作為油水處理的最終手段,在油田和煉油廠得到廣(guǎng)泛應用,其原理(lǐ)是乳狀液置(zhì)於高壓的(de)交流或直(zhí)流電場中(zhōng),由於電場(chǎng)對水滴的作(zuò)用,銷弱了乳狀液的界麵膜強度,促進水滴的碰撞、合並,最終聚結(jié)成粒徑較(jiào)大(dà)的水滴,從原油中分(fèn)離出來。由於用電(diàn)蒸發處理含水量較高的原(yuán)油(yóu)乳狀液(yè)時,會產生電擊(jī)穿而無法建立極間必要的電場強(qiáng)度,所以,電脫法不能獨立使用,隻能作為其它處理方法的後序工藝。
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