一種粉煤灰改性吸附劑及其制備與處理含油污水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種吸附劑及其方法與用途，更具體地涉及一種粉煤灰改性吸附劑及 其制備方法，以及使用該改性吸附劑來處理含油污水的方法，屬于污水處理及環(huán)境保護(hù)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 含油污水主要來自于石油工業(yè)的采油、煉油、貯油、運(yùn)輸過程以及石油化學(xué)工業(yè)的 生產(chǎn)過程，進(jìn)入水體后在水面會形成油污薄膜，造成水體缺氧而引起水中生物死亡和水質(zhì) 急劇惡化、危害人體健康、影響農(nóng)作物生產(chǎn)，甚至有可能因?yàn)榫劢Y(jié)的油品燃燒而產(chǎn)生安全問 題。
[0003] 根據(jù)含油廢水中油粒直徑的大小，可分為粒徑大于IOOym的浮油、粒徑為 ΙΟ-100μπι的分散油、粒徑為0. 1-1μηι的乳化油和粒徑小于0. Ιμπι溶解油四類。其中：分 散油懸浮分散在水相中，如果有足夠的時間靜置，會聚集合并成較大的油粒而上浮到水面， 也可能進(jìn)一步變小，轉(zhuǎn)化為乳化油；乳化油粒表面存在雙電層或受乳化劑的保護(hù)，可以長期 穩(wěn)定存在，必須首先破乳轉(zhuǎn)化為浮油，才可以加以分離；溶解油以分子狀態(tài)分散于水體中， 形成非常穩(wěn)定的均勻體系，很難用一般的技術(shù)去除。
[0004] 含油污水的處理目標(biāo)是既要去除水中的大量油類，同時去除水中溶解的有機(jī)物、 懸浮物、皂類、酸堿、硫化物和氨氮等。目前常用的去除方法有化學(xué)法、物理法和生物法?；?學(xué)法包括化學(xué)混凝法、電解法和化學(xué)氧化法；物理法包括氣浮法、吸附法；生物法包括好氧 生物法、生物膜法、自然處理法、厭氧生物法、生物強(qiáng)化技術(shù)。具體如下：
[0005] 化學(xué)混凝法是指向廢水中投加某些化學(xué)藥劑，使之與廢水中污染物直接發(fā)生反 應(yīng)，形成難溶的固體物，然后去除的一種方法。張揚(yáng)等（張揚(yáng)、薛軍、戚愛華等，"高效絮凝 劑處理稠油采出水的應(yīng)用研宄"，《遼寧化工》，2006,35(8):第467-46頁）研宄用自制絮凝 劑Ρ-3處理稠油采出水，并與聚合氯化鋁（PAC)和聚合硫酸鐵（PFS)進(jìn)行了比較。結(jié)果表 明，Ρ-3對油、0?&及SS (固體懸浮物）的去除率分別達(dá)到97. 7%、87. 0%和96. 9%，處理 后的水質(zhì)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。范洪波（范洪波，"改性淀粉絮凝劑的研制及在含油廢 水中的應(yīng)用"，《江蘇工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)》，2003,15(4):第25-27頁）以玉米淀粉為原料，通過共 聚反應(yīng)合成了玉米淀粉改性絮凝劑CSF，將合成的絮凝劑CSF與無機(jī)絮凝劑聚合鐵PFS復(fù) 配使用處理含油廢水。結(jié)果表明：在最佳反應(yīng)條件下，處理后廢水的透光率和COD去除率 分別為91. 9%和61. 4%，表明絮凝劑CSF具有良好的絮凝除油性能。陳進(jìn)富等（陳進(jìn)富、 李忠濤、李海平等，"采油廢水的有機(jī)構(gòu)成及其COD的處理技術(shù)研宄"，《石油與天然氣化工》， 2001，30 (1):第47-49頁）采用聚合鋁（PAC)、陰離子聚丙烯酰胺（HPAM)和陽離子聚丙烯 酰胺（YPAM)復(fù)配處理綏中某油田采用廢水，發(fā)現(xiàn)PAC與HPAM或YPAM復(fù)配去除COD較單獨(dú) 使用PAC的效果好。
[0006] 電解法是利用電極的氧化還原反應(yīng)將難降解的有機(jī)物或者對生物有毒的污染物 轉(zhuǎn)化為可生化物質(zhì)。該方法對于去除乳化油及一些高分子的有機(jī)物質(zhì)的效果良好。李海濤 等（李海濤、朱其佳、祖榮，"電化學(xué)氧化法處理海洋油田廢水"，《工業(yè)水處理》，2002, 22 (6): 第23-25頁）用鈦基釕銥錳錫鈦多元氧化物涂層電極作陽極，鈦?zhàn)麝帢O對某海洋油田有機(jī) 污水進(jìn)行電化學(xué)氧化處理，其降解的最終產(chǎn)物是〇)2和1〇,對環(huán)境不造成二次污染，廢水的 COD值可以降低到國家規(guī)定的一級排放標(biāo)準(zhǔn)以下。胡燁等（胡燁、張翼，"油田污水中油和 COD的電化學(xué)降解脫除實(shí)驗(yàn)"，《大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)》，2009,33(4):第76-80頁）以鐵、鋁交 替作陽極，電解模擬油田采出污水，在污水中油的初始濃度為637. Omg · L' pH = 3-4、電 流密度為75mA · cm_2的條件下，2500mL模擬油田采出污水電解處理60min后的油去除率大 于95%，C0D&的去除率大于86%，聚合物被脫除。范洪富等（范洪富、王磊、關(guān)杰等，"稀 土摻雜Pb02i極的制備及催化性能研宄"，《中國稀土學(xué)報(bào)》，2007, 25(3):第299-304頁） 制備了稀土摻雜的PbO2電極，當(dāng)中間層摻雜稀土 La，摻雜比為Sn:Sb:La = 100:6:1時，對 含油污水催化降解活性最高，在60min時，C0D&去除率達(dá)到91. 90% ;中間層摻雜稀土 Nd， 最優(yōu)摻雜比為Sn: Sb:Nd = 100:6:2,對含油污水的處理效果最好，60min時0?&去除率為 90. 93%。而中間層不摻雜稀土?xí)r，在電解60min時污水C0D&去除率僅為83. 60%。表明 稀土的摻雜有利于電極催化性能的提高。
[0007] 化學(xué)氧化法一般是作為預(yù)處理技術(shù)或者與其他方法聯(lián)用。熊德琪等（熊德琪、汪 梅華、白希堯，"應(yīng)用臭氧氧化技術(shù)深度處理油船含油壓載水的實(shí)驗(yàn)研宄"，《環(huán)境污染治理 技術(shù)與設(shè)備》，2005,6(2):第59-61頁）應(yīng)用臭氧氧化方法來深度處理含油壓載水，模擬實(shí) 驗(yàn)表明在臭氧投加濃度達(dá)到120mg/L,在較短的接觸時間（2min)內(nèi)，臭氧對不同濃度的含 油壓載水中的油去除率可達(dá)到50%以上，同時使芳香族類物質(zhì)顯著減少，降低含油污水的 生物毒性，處理方法具有可觀的應(yīng)用前景。
[0008] 氣浮法的使用主要是結(jié)合其他工藝進(jìn)行，為確保氣浮法最佳的除油效果，一般和 絮凝劑法結(jié)合使用。同時氣浮法具有降溫、充氧的功效，能夠提高微生物的生化降解性能， 可作為生化法的預(yù)處理技術(shù)。龔爭輝等（龔爭輝、呂興東、周雅芳等，"氣浮一生物接觸氧 化技術(shù)在采油廢水處理中的應(yīng)用"，《黑龍江環(huán)境通報(bào)》，2000,24(4):第26-27頁；王吉叢、 龔爭輝、王林梅，"采油廢水氣浮-生物處理方法研宄"，《油氣田環(huán)境保護(hù)》，2002,（1):第 22-24頁）采用氣浮-生物處理方法對油田采油廢水進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)研宄。結(jié)果表明：直 接投加菌液方法和生物接觸氧化法都能有效去除采油廢水中的超標(biāo)污染物，處理后的水質(zhì) 指標(biāo)全部達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，相比較，生物接觸氧化法 工序運(yùn)行穩(wěn)定，易于實(shí)施。在氣浮法的使用過程中，將電解與氣浮結(jié)合起來，形成了電解氣 浮法。電解氣浮法就是利用電場的作用使乳化液破乳，同時陰陽極產(chǎn)生的微小氣泡可作為 浮選的載體，使得油珠上浮與水分離，達(dá)到除油的目的。侯士兵等（侯士兵、玄雪梅、賈金平 等，"不溶性陽極電解氣浮法處理含油廢水的試驗(yàn)研宄"《工業(yè)用水與廢水》，2004, 35 (2):第 44-47頁）采用石墨作陽極對含油廢水進(jìn)行電解氣浮處理研宄。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電解時間是 影響廢水除油率的最顯著因素。在電流強(qiáng)度為〇. 38A，電解時間為28min，極間距為I. 5cm， 原水pH值為7. 1的條件下進(jìn)行電解氣浮實(shí)驗(yàn)，廢水除油率達(dá)到93. 59%。王車禮等（王 車禮、張登慶、陳毅忠等，"電解絮凝浮選法處理油田廢水"，《水處理技術(shù)》，2003, 29 (3):第 163-165頁）采用電解絮凝浮選法處理油田含油廢水，建立了廢水電解絮凝浮選法脫油動 力學(xué)方程。在實(shí)驗(yàn)條件下電解lOmin，廢水中可脫除油的去除率大于90%。隨著電流密度 的增加，廢水中不可脫除油含量下降，但脫油速率常數(shù)k值增加不多。
[0009] 吸附法是利用多孔性固體物質(zhì)吸附廢水中的某些污染物。周琰等（周琰、金曉英、 王清萍等，"高嶺土處理油田廢水的試驗(yàn)研宄"，《金屬礦山》，2009,1 (10):第144-147頁） 研宄了高嶺土對油田廢水中原油的吸附性能。研宄結(jié)果表明：高嶺土對油田廢水中原油的 吸附是一個自發(fā)的吸熱過程。在實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)油田廢水含油濃度不超過1350mg/L時，高 嶺土對廢水中原油的去除率接近80%。
[0010] 活性污泥顯示生物化學(xué)活性，具有降解廢水中有機(jī)污染物的能力。趙天亮等（趙 天亮、秦芳玲，"活性污泥法處理高含鹽采油廢水研宄"，《西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)》，2008, 23 (2): 第63-66頁）采用好氧活性污泥法處理中原油田高含鹽采油廢水。研宄不同曝氣時間條件 下，好氧活性污泥法對高含鹽采油廢水化學(xué)需氧量（COD&)的去除效果。結(jié)果表明：經(jīng)馴化 的活性污泥可適應(yīng)高