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近期含油废水处理的改进：进步，挑战和未来的机遇

Sanaa Jamaly，Adewale Giwa，Shadi Wajih Hasan
⁎
研究院水环境研究所，化学与环境工程系，马斯达尔理工学院，
阿拉伯联合酋长国阿布扎比

摘要：油污水对土壤，水，空气和人类构成重大威胁。本篇文章的目的是强调目前和最近开发的油性废水处理方法，污染物如油，脂肪，油脂和无机物可以被去除以便安全应用。这些方法包括电化学处理，膜过滤，生物处理，混合技术，使用生物表面活性剂，通过真空紫外线辐射处理，以及通过使用沸石和其他天然矿物使乳液不稳定。本篇文章介绍了创新和新颖的油性废水处理方法，为今后工作的科学研究提供科学依据，旨在减少将油性废水排入环境产生的不利影响。提出了影响当前油性废水处理方法的最佳性能的挑战，还讨论了这一领域未来研究发展的机会。

copy;2015中国科学院生态环境科学研究中心。由Elsevier B.V.

关键词：油性废水 电化学 生物膜 治疗

简介：油性废水是油水混合的废水浓度范围。 混合在水中的油可以是脂肪，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油性废水，对周围环境有各种不利影响，如空气污染由油和碳氢化合物的蒸发引起的污染。另外，它们可以影响地下水，海水或饮用水。由于渗滤的作用生产水中的污染物进入水资源，在土壤下面各种治疗方法可以使用去除油杂质来最小化或避免油性废水的不良影响。例子是电化学处理，膜过滤，吸附，浮选和化学凝结，使用超分散纳米级零价治疗铁颗粒，二氧化钛，真空紫外线和天然矿物和混合技术等。

电化学方法可用于使稳定化通过电流在废水中的油乳液。最常用的电化学方法在作用于油性废水是电凝和电浮选。膜过滤涉及物理分离通过膜和悬浮液的液体含量通过施加压力。常用的膜是超滤（UF）和微滤（MF）由陶瓷和聚合材料制成的膜。此外，反渗透（RO）膜已被用于油性废水的处理。 生物处理使得产生脂肪酶的微生物的使用，其分解油性废水中的可生物降解的有机物质。

在通过吸附处理油性废水时，油是使用吸附剂如聚丙烯除去，活化碳，壳聚糖基聚丙烯酰胺去除。 此外，应用两种常规方法用于处理油性废水。在浮选方法中，油（密度低于水）被除去使其浮在水面上。 在凝血中，悬浮固体，胶体和油颗粒不稳定，所以他们开始聚合。当他们聚集形成更大絮状物，絮状物的密度变得高于水的密度，因此，絮凝物沉淀下来，被除去沉降。 值得注意的是油性的处理可能是困难和复杂的，并不是只有一种处理方法。 以下部分突出显示许多科学家应用的几个机理不同的处理方法。

1.最近的油污水处理方法

1.1电化学处理

化学方法是近日最有效的油性废水处理方法之一。 几种电化学技术已被应用于处理来自不同来源的油污水。 这些电化学技术包括电化学氧化工艺和电 -
芬顿实现了几个电极。 电极材料例如铁，铝，硼掺杂金刚石，铂 - 铱和铷铷已经过测试。 总结的电化学技术的处理效率在一些旨在清除污染物的作品中获得
不同来源的油性废水如表1所示。

Yavuz等人（2010）调查了石油的处理炼厂废水采用三种电化学方法：

直接和间接电化学氧化使用硼 - 掺杂金刚石阳极;直接电化学氧化使用a钌混合金属氧化物电极;和电芬顿并使用铁电极进行电凝。他们的结果表明电芬顿和电凝过程使用铁电极是最有效的方法，报道中去除苯酚和化学氧去除率分别为98.74％和75.71％，需求时间（COD）分别为6和9分钟。另外，直接电化学氧化作用在5mA / cm2，去除了酚类和COD的96.04％和99.53％。Kouml;rbahti和Artut（2010）研究了运营的影响条件（电流密度和反应温度）上使用铂金处理和净化舱底水，铱电极在间歇式电化学反应器中。其结果表明，电流密度为12.8mA / cm2和32℃反应温度去除了99.2％，93.2％和91.1％COD，油和油脂，浊度分别为平均耗能33.25 kw / kg来去除COD 。（2011）研究了初始pH，电池电压和使用细铁（Fe）颗粒在治疗中的适用性炼油厂废水。他们的结果表明，电化学电池具有三维多相电极，其将Fe颗粒和空气引入传统的二维反应器，石油炼厂废水处理效率非常高，电池电压为12V，并加入一些细颗粒铁，COD为92.8％。为初始pH时报告去除和低盐度84mu;S/ cm的6.5倍，。Ngamlerdpokin等人（2011）已经比较了化学品凝血用电凝治疗生物 - 柴油废水，最初被酸性处理使用三种无机酸，H2SO4，HNO3，和HCl，p H在1和8之间。结果表明H2SO4在酯（FAME）和游离脂肪酸（FFA）在p H为2.5，持续7分钟时对于去除脂肪酸甲基非常有效。使用H2SO4除去24.5m L / L FAME / FFA2。而15.1使用HNO报告了21.2米的L / L3去除率和HCL分别。化学凝结和电凝 - 润滑脂在除油和除油有效，减少了浓度为105〜80mg / L。而且，操作化学凝结成本为1.11美元/米3相比1.78美元/米3用于电凝更加便宜。 Jaruwat等人（2010）通过化学研究了生物柴油废水的管理使用H2SO4作为质子供体，随后天然相分离和电化学氧化使用Ti / Ru O2电极。他们的结果表明生物柴油通过质子化反应以6％-7％（W / W）回收H2SO4在p H范围在2和6之间。另外，87％-98％，13％24％和40％-74％的油脂，COD和BOD的去除分别报告为低p H值。

Sekman等人（2011）研究了电 - 凝结在处理产生的油性废水中从港口废物接收设施采用铝电解 - 特洛伊德他们表示，98.8％的悬浮固体的去除以16mA / cm 2的电流密度获得和电解时间5分钟。此外，报告了90％的COD去除电流密度为12mA / cm2和电解时间20分钟然而，观察到80％的油和油脂的去除在电解时间之后的所有测试的电流密度10分钟Giwa等人（2012）分析了石油 - 化学废水受到变化的影响的电流密度（7.55-21.64m A / cm2），氯化钠，氯化钠（0.5-2g / L）和电解时间（5-30分钟）。他们的结果表明理想的运行去除最大浊度的条件为97.43％为21.64米A / cm2，2g / L和30min。 El-Ashtoukhy等人（2013）调查了酚类化合物的去除石化废水采用电凝法固定床电化学反应器。他们的结果确定了最大去除苯酚（80％）在p H 7，Na Cl浓度 - 追踪1 g / L，电流密度8.59 m A / cm2，并在25℃。此外，100％去除酚类化合物在初始酚浓度为2小时后达到3 mg / L，后续获得最佳操作条件。

Ahmadi等（2012）尝试添加H2O2和聚电解质电池中的聚氯化铝，不同的浓度和剂量。他们的结果表明油脂含量从11,781减少到4238 mg / L时浓度为H2O2并应用电流密度为2％和10mA / cm2分别。另一方面，油脂含量降低到了1323 mg / L时浓度为H2O2和polyalu-氯化铝分别为2％和0.5g / L。杨（2007）调查了使用电 - 在电极中与亚铁离子凝结加入100mg / L的NaCl。入口水的浊度是1800 FAU。结果表明，4分钟后治疗用电流为2A，加铁量较多（165.8 mg / L）导致浊度低于14 FAU。根据Xu和Zhu（2004）的最优电流密度食用油污水为10〜14 A / m2，30分钟内此外，电极的最佳距离被证明是10毫米。油和COD的去除效率分别为95％和75％。 p H的影响是在3到10的范围内不显著。

Santos等人（2006）研究了尺寸的影响，组成Ti / Ru的稳定阳极0.34钛0.66 O2从含油废水中去除有机成分。其结果表明，最佳去除COD电流密度为100mA / cm2温度为50℃，12小时后达到40％，70小时后达到57％。El-Naas et al。（2009）进行了批量电凝实验石油炼厂废水处理。他们评估通过使用不同类型的COD和硫酸盐的去除电极：铝，不锈钢和铁在25°C和不同的电流密度在2-13 m A / cm2的范围内。其结果表明，铝电极最多有效，除去了93％的硫酸盐，超过2.5倍于其他电极。而且，他们表明随着电流密度的增加，折痕另外，报告使用了63％的COD去除铝电极Abdelwahab et al。 （2009）调查除去含有13mg / L的phe-诺尔斯他们的结果表明，酚的浓度施用电流后降至1 mg / L（去除率为92.3％）密度为19.3 m A / cm2超过2小时的处理时间为2g / L NaCl和p H 8的浓度。

1.2 通过膜过滤处理

最近膜过滤已被广泛应用油性废水处理。 研究表明膜技术可以从中去除污染物油性废水。 一些测试膜材料包括聚偏氟乙烯（PVDF），聚砜（PS），聚丙烯腈（PAN），陶瓷材料，莫来石，莫来石 - 氧化铝陶瓷材料，TiO2/碳和陶瓷 - 聚合物复合材料。膜技术从中去除不同来源污染物的油性废水。

孙等人（2010）研究了船上废水处理情况，水包括灰水，黑水和舱底水生物膜生物反应器和平板陶瓷mem-brane（由Kera Nor提供）在死端和再循环侧流配置。他们的结果表明两种结构都获得良好的渗透质量，含油量为5 mg / L。 Soltani等（2010）使用膜生物反应器门控油性水的处理，（MBR）。他们表明细菌联盟可以降解碳氢化合物，十六烷和菲盐的存在。另外，他们的结果表明
生物降解油的水力停留时间（HRT）约为10至15小时，达到100％的去除效率。 Salahi et al。 （2010）评估和比较了五种类型的聚meric膜处理工业油性废水，二微滤膜：PS（0.1mu;m）和PS（0.2mu;m）和三个超滤膜：PAN（20kDa），PAN（30kDa），和PAN（100kDa）。他们得出结论，PAN（100 kDa）通过去除97.2％
油脂含量96.4％，浊度94.1％固体和31.6％的总溶解固体，96.2 L /（m
2·hr），污垢减少60％抵抗性。

Nandi等人（2010）使用低成本陶瓷MF膜处理合成油性废水无机前体（高岭土，石英，长石，硼酸，硼酸和偏硅酸钠）。他们用了孔阻塞和人工神经的比较评估网络（ANN）模型来估计油的渗透通量水乳剂。两种不同的饲料油浓度（125和250 mg / L）和跨膜压力（68.95和275.8 k Pa）。他们的结果表明膜去除了98.8％的油和油脂，以及渗透物通量为5.36times;10-6m3/（m2·sec），在68.95kPa跨膜压力的60分钟后。合成油性的处理莫来石和莫来石 - 氧化铝陶瓷MF的废水膜已被研究（Abbasi等，2010）。的不同操作条件如压力（0.5〜4巴），叉流速（0-2米/秒），温度（15-55℃），油浓度（250-3000mg / L）和盐浓度（高达200g / L）对渗透通量，耐污染性和莫来石和莫来石 - 氧化铝陶瓷MF mem-
研究了麸皮（Abbasi et al。，2010）。结果表明在3巴，1.5米/秒的最佳操作条件下，和35℃，莫来石陶瓷膜最高污泥排污率达93.8％，污染最少阻力位28.97％。然而，莫来石 - 氧化铝陶瓷具有75％氧化铝的膜具有高的渗透通量
244 L /（m2·hr），低污染和拒收率为81.3％。

杨等（2011a）将膜的表面涂覆到处理油性废水。他们发现高岭土/MnO2双层复合动态膜非常有效处理油性废水时，除去99％高岭土和KMn O的浓度
2分别为0.4和0.1 g / L分别。此外，他们观察到，约120.1〜153.2 L /（m
2·hr）作为温度从283增加到313 K. Abadi et al。 （2011）调查使用一个德黑兰炼油厂处理含油废水陶瓷膜MF（alpha;-Al2O3）。他们发现系统去除85％的油脂含量，100％总悬浮固体，98.6％浊度和95％总有机碳工作在1.25巴，2.25米/秒和32.5℃的反式 - 膜压，交叉流速和温度分别。 Rahimpour等人（2011）评估自制纳滤（NF-5）和商业（NF-2）膜汽油预处理油性废水坦克使用MF膜进行预处理油性废水他们发现NF-2去除了84％分别为88％的COD和电导率（EC）
NF-5分别去除79％和93％的COD和EC。也，他们得出结论，最佳的压力和温度
COD和EC的清除量在15-20巴的范围内和20-30℃。

Pendashteh等人（2011）以膜为特征MBR中的污垢处理超级油性废物 -
水。他们的结果表明傅立叶变换红外光谱表明，有机物质由细胞外聚合物组成
物质和烃类物质。原子力微 - 复制显示膜的表面覆盖为污垢机制。扫描电子显微镜显示细菌是形成蛋糕的主要原因层在膜表面。另外，能量分散X射线结果显示出一些主要的金属诸如Mg，Al，Ca，Na，K和Fe之类的污垢成分。膜顺序批次的处理性能反应器使用ANN进行建模（Pendashteh等，2011）。一个对193套操作数。据进行了分析。他们的结果dem-表明COD的平均去除率为98％
平均出水浓度小于100mg / L。米塔尔et al。 （2011）研究了低成本的亲水陶瓷 - 聚合复合膜用于油性处理废水。膜的孔径介于两者之间0.56和28nm，同时分离较少的油浓度超过250 mg / L。他们的结果表明，93％的去除的油在41分钟内达到初始油浓度，在138 k Pa的Shariati等人进行200 mg / L的培养（2011）分析膜间歇反应器的HRT的影响在合成石油废水处理中。他们得出结论，生物降解和空气抽吸有助于在所有HRTs观察

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