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含油废水处理的最新进展：进展，挑战和未来的机会
摘要：含油废水对土壤、水、空气和人构成了严重的威胁。这篇论文是为了突出最近开发的用于含油污水如油、油脂、润滑脂和无机物的处理方法。这些方法包括电化学处理系统、膜过滤、生物处理、混合技术和表面活性剂等等。这篇论文包括含油废水处理中最新出现的方法，并为今后的工作提供科学的背景，旨在减少含油废水排放到环境的不良影响。并就对未来含油废水处理方法这一领域的研究发展进行了讨论。

简介：含油废水是一种在大范围的浓度范围内混合油的废水。在水中溶解的油可以是脂肪，碳氢化合物和石油馏分，如柴油，汽油和煤油。如今，许多行业产生大量的含油废水，其将对周围环境产生各种不利影响，如油和水的蒸发造成严重的空气污染。此外，它们还会影响地下水，海水，或饮用水，含油污水还将进入水资源并渗入到土壤。很多处理方法都可以用来去除油脂中的杂质，以减少或避免含油废水的不利影响。比如电化学处理，膜过滤，利用生物介质除油，吸附、浮选和化学混凝处理、采用超声波和天然矿物，以及混合技术等等。其中，电化学方法可以用来通过电流不稳定去除废水中的乳化液。我们在处理含油废水时选用了电絮凝和电化学浮选的方法。膜过滤涉及一种通过膜和压力的应用来去除悬浮液进行物理分离。常用的膜过滤由陶瓷和高分子材料膜构成。此外，研究反渗透膜也已用于含油废水的处理。生物处理包括生产脂肪酶的微生物，可分解含油废水中的有机物质。也可以用吸附法如使用吸附剂如聚丙烯、活性炭、壳聚糖基聚丙烯酰胺来处理含油废水。此外，浮选和凝聚两种传统的方法也应用于含油废水的处理。在浮选方法中，除去的油具有比水较低的密度，因而它浮在水面上并进行去除。在混凝中，悬浮固体、胶体、油粒子是不稳定的，所以他们开始聚集。当他们聚集形成更大的絮体时，絮凝体的密度变得比水的密度大，因此，絮体是通过沉淀去除。值得注意的是，含油污水的处理可能是困难的，复杂的，且只有一种处理方法。下面的章节强调了许多科学家应用不同的处理方法所作出的贡献。

1.含油废水处理方法的探讨

1.1 电化学方法

电化学处理是近年来最有效的含油废水处理技术。几种电化学技术已应用于处理不同来源的含油污水。这些电化学技术包括电化学和氧化过程等几种方法实现。铁、铝等电极材料已测试可用于作为电极参与反应。总结一些工程中得到的电化学技术处理效率的资料后，可以用以下三种电化学方法作为基础来研究石油废水的处理：采用硼掺杂金刚石阳极CT和间接电化学氧化；使用混合金属氧化物电极直接电化学氧化；电凝技术电极氧化。他们的研究结果表明，电凝技术电极氧化过程是最有效的方法。同时，在直接电化学氧化的操作中，研究了初始pH值的影响，用于处理石油炼油厂废水中的颗粒。他们的研究结果表明，三维多相电极的电化学反应在电压12 V，低盐度为84mu;S/cm，初始pH为6.5时，是非常有效的处理炼油废水的方法，其COD去除率为92.8%。Ngamlerdpokin等人（2011）用化学混凝与絮凝进行生物柴油废水处理，这是最初的使用无机酸，硫酸，硝酸，盐酸，在不同的pH范围在1和8之间处理废水的实验。结果表明，在pH 2.5时，比较HNO3和HCl，硫酸是非常有效的去除脂肪酸甲酯（FAME）和游离脂肪酸（FFA）的材料。这种化学物质通过混凝法、电絮凝可以有效去除油脂，将浓度从105毫克/升降低到80毫克/升。此外，化学混凝操作成本为1.11美元/立方米到1.78美元/立方米。Jaruwat等人（2010）用浓硫酸作为溶液进行研究生物柴油废水处理，随后使用Ti/SnO2电极和电化学氧化。他们的研究结果表明，生物柴油在pH范围在2和6之间时，宜选用硫酸作为质子提供来源。sekman等人（2011）从港口废物接收设施使用的铝电极产生的含油废水进行处理来研究电絮凝性能。他们表示，电流密度为16 mA/cm，电解时间为25分钟时可以去除98.8%悬浮物。此外，电解时间为20分钟，电流密度为12 mA/cm时，COD去除率的为90%。Giwa等人（2012）通过改变现有密度值（7.55 - 21.64mA/cm2）氯化钠浓度、NaCl（0.5–2 g/L），和电解时间（5–30分钟）分析石化废水处理的影响。他们的研究结果表明，在理想的操作条件下，电流为21.64 mA/cm2，氯化钠浓度为2 g / L，反应时间为30分钟时，最佳浑浊除去度为97.43%。El-Ashtoukhy等人（2013）从石油化工废水的电絮凝与电化学方法中研究了酚类化合物的去除技术。他们的研究结果确定了在pH值为7，NaCl浓度为1 g/L，电流密度8.59 mA/cm2，温度为25°C时苯酚的最大去除率为80%。Ahmadi等人（2012）尝试了在不同浓度和剂量下加入H₂O₂和聚合氯化铝时的电凝反应。他们的研究结果表明，过氧化氢的浓度和应用电流密度分别为2%和10 mA/cm2时，油和油脂含量从11781下降到4238毫克/升。在另一方面，H2O2的浓度和聚合氯化铝分别在2%和0.5 g / L时，油脂含量降低到1323毫克/升。Yang等人（2007）在NaCl浓度为100 mg／L 时加入亚铁离子并采用电絮凝处理油水，其结果表明，通入2 A的电流并加入了铁（165.8毫克/升）。在4分钟后，导致在含油污水浊度小于14。Xu和Zhu（2004）处理的含油废水时证明电极的最佳距离是10毫米。其石油和化学需氧量的去除效率分别为95%和75%，且PH值的影响不显著。Santos等人（2006）研究了稳定的阳极成分钛对含油废水组分有机物的去除效果。他们的研究结果表明，在100 mA/cm2的电流密度和温度50 C°时，COD的最佳去除率在12小时和70小时后分别达到40%和57%。El-Naas等人（2009）在进行电絮凝批量处理炼油废水实验时，用不同类型的电极对铝、不锈钢、铁在25°C和电流密度在2–13 mA/cm2的不同范围进行了去除化学需氧量和硫酸盐的评估。结果表明，铝电极是最有效的，除去了93%硫酸，超过其他电极2.5倍以上。此外，他们表明，随着电流密度的增加，硫酸盐去除率增加。此外，铝电极达到63%的化学需氧量的去除。Abdelwahab等人（2009）研究了含有13毫克/升的酚类的含油废水的去除。他们的研究结果表明，在NaCl浓度为2 g/L 和pH值为8时，应用电流密度为19.3 mA/cm2并且经过2小时的去除时间，酚的浓度降低到1毫克/升（去除了92.3%）。

1.2 膜过滤处理

近年来膜过滤法已被广泛用于含油废水处理中。通过几种膜技术对含油废水中污染物的去除性能研究研究，一些测试的膜材料如聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、陶瓷材料、莫来石、莫来石陶瓷材料，TiO2，碳水化合物在一些工程中获得了良好的处理效果。Sun等人（2010）研究了船舶污水的处理，并采用生物膜和陶瓷平板生物膜反应器污水循环侧流配置。他们的研究结果表明，一个良好的渗透性均配置为5 mg/L 。Soltani等人（2010）还研究了采用膜生物反应器（MBR）处理含油废水。他们表明，菌群降解碳氢化合物，十六烷等效果显著。此外，他们的研究结果表明，生物降解油水力停留时间（HRT）约为10至15小时。Salahi等人（2010）评价并比较五种聚合物膜处理工业含油废水的效率，两种微滤膜：PS（0.1mu;m）和PS（0.2mu;m）和三种超滤膜：PAN（20 kDa），PAN（30 kDa），PAN（100 kDa）。他们的结论是：PAN（100 kDa）的表现最佳，去除了97.2%的油和油脂含量。Nandi等人（2010）用低成本的合成陶瓷微滤膜处理无机盐（高岭土、石英、长石、硼酸、硅酸钠）制备的含油废水。他们使用了人工神经网络模型来比较评估油和水乳液的渗透通量以及2个不同的进料油浓度（125和250毫克/升）和跨膜压力（68.95和275.8 kPa）的影响。他们的研究结果表明，渗透通量为5.36times;10minus;6 m3/（m2·秒）且时间为60分钟时在68.95 kPa的跨膜压力下，该膜去除了98.8%的油脂。Abbasi等人（2010）研究了不同的操作条件的影响。在压力（0.5 - 4Pa），交叉流速（0 - 2米/秒），温度（15 - 55摄氏度），油浓度（250 - 3000毫克/升），和盐浓度高达（200 g/L）下对渗透通量、抗污染性、及莫来石和莫来石陶瓷微滤膜的抑制进行了研究。Abbasi 等人（2010）的结果表明，在最佳操作下，35°C时莫来石陶瓷膜具有最高的污染和拒绝率，为93.8%，而最低的污染阻力为28.97%。然而，莫来莫在陶瓷膜中，氧化铝具有较高的渗透通量，为75%。Yang等人（2011）使用涂层表面的膜来处理含油废水。他们发现高岭土/二氧化锰的双层复合动态膜对于含油废水的处理非常有效，高岭土和kmno2浓度为0.40.1克/升时，去除率为99%。另外，他们观察到了在渗透通量从120.1增加到153.2升/（m2·HR）并随着温度从283升高到313 K时。采用陶瓷膜（alpha;Al2O3）微滤处理含油废水达到最佳属性。Rahimpour等人（2011）对膜序批式反应器对石油废水处理的影响。他们的结论是，在所有的水力停留时间（8，16和24小时）生物减少降解碳氢化合物和空气剥离达到97%。Pendashteh等人（2012）评估高盐处理含油废水的膜生物反应器性能时研究了几个影响条件，如有机负荷或负荷（0.281，0.563，1.124，2.248，和3.372 kg COD/（m3·天）），周期时间（12，24，和48小时），和总溶解固体（TDS）（35000；50000；100000；150000；200000；和250000毫克/升）。他们的研究结果证明，在OLR 1.124 kg COD/（m3·天），水力停留时间为48小时，和TDS 35000 mg/L时，COD去除率、总有机碳、石油合成含油废水的增加分别为97.5%、97.2%、98.9%。此外，在最高的TD（250000毫克/升），合成和实际生产的水的化学需氧量分别减少到90.4%和17.7%。Yuliwati等人（2012）研究了气泡流动速率的影响（abfr）（1.2–3毫升/分钟），水力停留时间（120–300 min），混合白酒类悬浮固体的浓度和pH值，并控制在4.5 g/L和6.5g/L分别对性能的改性聚偏氟乙烯在浸没式UF膜。他们的研究结果表明，在2.25毫升，93分钟的同时提高水通量达到145.7 L/（m2·HR）时，COD去除达到90.28%。Yang等人（2012）研究了一种新型聚合物电解质：二氧化钛/碳膜，其用于处理含油废水的催化。结果表明，随着分解速度的降低，油去除率逐渐增加。在200毫克/升含油废水处理过程中，去除率发到7.2升/小时。然而，COD去除率达到87.4%时，速度为21.6升/小时。Noshadi等人（2013）结果表明，跨膜压差、错流速度和温度是影响超滤膜污染的一些因素。此外，其认为这些材料具有较高的去除油脂（97%），总悬浮固体（100%），浊度（99%）、TDS（23%）。Duong等人（2014）研究了一种新的双皮正渗透膜，减少乳化油污染的处理膜。当他们使用0.5摩尔/升的氯化钠时，双皮的膜表现出高水通量为17.2升/（平方米）。Ghidossi等人（2009）研究了不同的膜（0.1mu;m和300 kDa）与单独的碳氢化合物的能力。他们的研究结果表明，分子量为300 kDa的膜是非常有效的，与膜通量大于100升/（HR·M2）有小于1毫克/升的烃浓度（97%的去除）。超滤膜去除油和润滑油，铜，和悬浮物分别为98%，99%，和100%。

1.3 微生物的生物处理

最近对于含油废水处理取得了一些令人印象深刻的结果。在许多情况下，微生物被用于去除有害污染物的含油废水。虽然生物不同环境条件下微生物的多样性和行为都会干扰处理含油废水的能力，近年来这方面的研究已取得了很好的发展，含油废水的污染物去除率值得关注。Song等（2011）结合解脂耶氏酵母和含油废水的处理。他们的研究结果表明，在整个长达的72小时处理时间内，96.9%的油和97.6%的COD被移除。然而，当只有菌种的加入，对COD的油去除只有91.8% 和87.1%。此外，在没有细胞的添加时，只有45.1%的油和67.5%的COD在72小时被移除。Mukhopadhyay等人（2012）从合成含油废水的除油和润滑脂的使用固定化脂肪酶，他们的结果表明，用0.3 g/L的固定化脂肪酶可以去除47% 的COD和48%的油脂。Triacylglycerin等人（2012）用生物放大器来处理含有脂肪、油脂废水。他们的研究结果表明，除去40%的油脂后，加入生物添加剂。COD，总氮、总磷和总脂肪酸含量分别降低了39%、33%、56%和59%。Nopcharoenkul等人（2013）用rn402降解柴油、原油、正十四烷，和正十六烷。他们的研究结果表明rn402进行高效降解柴油、原油、正十四烷和正十六烷近似分别自89%，83%，92%，和65%。Chanthamalee等人（2013）检查聚氨酯泡沫塑料（PUF）固定戈登氏菌为舱底污水处理。PUF在除油方面比细菌更有效地执行，能够去除40%–50%的润滑剂。Chanthamalee等人（2013）研究废植物油预处理的残基和猪粪便共消化。他们发现，不添加化学物质，可以不加化学物质，通过共消化的植物废料处理含高浓度氨氮和碱性的底物。Shokrollahzadeh等人（2008）采用活性污泥法处理伊朗石化工业废水的处理含有67氧菌如铜绿假单胞菌、丛毛单胞菌、鞘氨醇单胞菌和不动杆菌属、噬纤维菌。他们的研究结果表明，活性污泥吨处理去除89%的COD，99%的二氯乙烷，92%的氯乙烯和80%的总烃。Zhao等（2006）研究了一种用于含油废水的预处理方法固定化微生物，b350m和B350，在一对曝气生物滤池（BAF）反应器。生物降解是运行142天4小时HRT。他们的研究结果表明，B350和B3.5是处理，N和P低含油废水有效（C：N：P 100:2.58:

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