电厂含油污水的处理技术研究

电厂含油污水的处理技术研究

胡长海

安徽新力电业高技术有限责任公司

摘要：近年来，电厂含油污水的合理、有效处理已成为不可忽视的环保问题，逐步受到社会各界的广泛关注。含油污水的处理质量与电厂环保指标控制息息相关。为此，要创新应用有效的技术手段来提高电厂含油污水的处理质量和效率。因此，文章阐述了电厂含油污水处理技术的特点和发展现状，包括物理法、化学法和生物技术法等，并研究了相关处理技术的创新应用。

关键词：电厂；含油污水；物理法；化学法；生物技术法

我国的电厂建设与普通生产和日常生活息息相关，不论是在经济发展还是社会稳定中都起着重要作用。由于国内经济社会发展的需要，生态环境状况面临着工业化、城镇化建设产生的环境破坏的严峻挑战，近年来，生态环境局部虽有所改善，但整体仍有恶化，治理能力赶不上破坏速度。随着公众的环保意识不断提高，对环境问题的关注度越来越高。政府制定出了一系列环保法律法规，对环境违法行为的处罚力度空前，对企业的污染物排放要求越来越严苛。火力发电产生的废水排放及再回收利用也受到了广泛的关注。截止2023 年，火电发电量占据我国发电总量69.95%，排在第1位，实现资源集约化，污染物质零排放是火电企业走向绿色发展的必由之路。积极提高水资源的利用率，逐步减少排放废水中的污染物，电厂污水处理技术的研究越来越受到大家的重视[1]。

电厂化学水污染主要来自机组生产运行过程中的各种排放和冲洗废水，其中包括大量的有机物、重金属离子、氯化物、氮、磷等。这些化学物质会对环境造成严重的污染，对水质和土壤产生不可逆转的影响。此外，电厂化学水污染还存在着复杂的组成和高浓度的特点，给处理工艺带来了一定的难度。为了既能达到废污水水质处理效果，又能控制废污水处理系统的建设和运行成本，在电厂内需要根据水质污染性质严格区分排污水类别，对不同类别的废污水采取不同的处理工艺。电厂废污水主要包括循环冷却水排水，化学水处理系统排水，机组清洗冲洗排水，输煤系统冲洗排水，垃圾焚烧发电厂的渗滤液及冲洗水，电厂油系统的排污和冲洗水，电厂生活污水等，不同区域的废污水水质的性质不同，需要采取相应的净化处理工艺[2]。近年来，环境问题日益突出，国家相关部门不断升级水污染防控的标准，环保市场竞争激烈，火电行业的环保工作也不例外。火电厂自身用水的需求很大，国家对于污水排放标准的不断变化，因此电厂污水处理领域的工作十分艰巨。本文主要对电厂含油水污染处理技术方面进行相关的研究。

1. 含油污水的来源及特点

电厂在生产过程中产生的含油污水来自以下几个方面：重油处理过程中排放的油渣和污水，油罐区排污水，燃机冲洗水，设备检修区的冲洗水。污水中含有悬浮油、乳化油、溶解油等。

含油污水具有以下几个主要特点：1）污染物种类多样：含油污水中除了油类物质外，还可能含有重金属、有机物、溶解气体等其他污染物质，使得废水的处理难度增加。2)浊度高：油类物质会使水体变得浑浊，影响废水的透明度和观感，同时也会对水生态系统造成影响。3) COD 和 BOD 高：含油污水中的有机物质(如石油类、脂肪类等)会导致废水的化学耗氧量(COD)和生物耗氧量(BOD)较高，需要进行有效处理才能达标排放。4)对生物和环境影响大：油类物质会阻碍水中氧气的溶解，影响水生物生存和水体生态平衡，严重时会导致水体富营养化、水生物死亡等问题。5)处理技术复杂：由于含油污水的特殊性质，需要采用适当的处理技术，如物理方法(分离、吸附)、化学方法(氧化、沉淀)、生物方法(生物降解)等，通常需要综合运用多种技术手段。

2. 含油污水的处理技术

2.1 物理法

物理法的重点是去除含油污水中的大部分油类和固体悬浮物等。物理法主要包括重力分离法、吸附法、膜分离法、气浮法等[3]。

重力分离法主要应用于含油污水中浮油、分散油的去除，对于乳化油的分离并不适用。该方法操作简单、成本低、处理量大，但具有占地面积大、分离能力有限等缺点。

吸附法则适用于溶解油的处理， 常用的吸附剂有颗粒活性炭、 有机高分子、 膨胀石墨等。林鑫等[4] 利用热活化的镁砂处理含油污水，取得了较好的效果。 陈晓玲[5] 利用活性炭处理含油污水，油类物质去除率可达 88％以上。李安婕等[6] 利用果壳类活性炭处理含油污水，可以取得100％的石油去除率。采用吸附法处理油田含油污水，出水效果好，操作简单，缺点是吸附剂制备成本较高且难以回收利用。

膜分离法是一种低能耗的清洁技术，它取代了过滤、蒸馏、离子交换等传统工艺，因此具有广泛的工业和环境应用前景。它允许在温和的条件下进行连续分离，实现了易于升级的混合处理，并且膜的性能可以调整到预期的结果。比如该技术虽然存在浓度极化、膜污染、膜寿命低、选择性和通量低等缺点，但这些障碍可以通过设计不同形态的膜来克服[7]。Zhou等人[8]使用 TiO2 改性 PVDF 超滤膜，用于去除水中的磺胺嘧啶。结果表明，其去除率为91.4%左右，去除率较高。Noamani 等

[9] 研究了碳基纳米材料在制备油水分离纳米复合膜中的应用情况，使用碳纳米管、石墨烯和纤维素纳米纤维可以显著改善膜的渗透、防污和自清洁性能，与其他材料相比，碳纳米管具有更高的渗透通量。

气浮法是利用在油—水悬浮液中释放出大量直径为10～120μm的微气泡，借助于表面张力作用，将分散于废水中的微小油滴粘附在微气泡上，使气泡的浮力增大上浮，实现油/水有效分离。目前已有的气浮除油技术有诱导气浮、加压溶气气浮、旋流气浮一体化技术、涡凹气浮、电气浮和超声波气浮等多种类型。每类技术也都有其各自不同的特点及适用范围。如电气浮法在处理含油污水时，水中的油滴和固态颗粒在界面张力、气泡（氢气、氧气和氯气）上浮力、静水压力和其他力的共同作用下，上浮到水面，达到分离、净化的目的[10,11]。气浮法对于粒径在 25-100 μm的分散油有较好的去除效果，蔡宏镇等[12]采用环流气浮法处理含油污水，在最佳条件下，除油率可达 90.48％。传统气浮法对于含油量高、悬浮物浓度高以及乳化程度高的污水处理效果甚微。因此，开发工艺简单高效的气浮处理技术成为未来研究的重点。目前在电厂含油污水处理中气浮法得到较多应用。

2.2 化学法

化学法是通过向含油污水中投加化学药剂，如絮凝剂、破乳剂、氧化剂，使得难以去除的乳化油、溶解油发生絮凝、破乳或氧化降解等反应而被去除。目前常用的化学法有化学氧化法、絮凝法、破乳法、电化学法和高级氧化技术等。

化学氧化法可以对含油污水中的乳化油、溶解油取得较好的处理效果。常用氧化剂：①氯类，有气态氯、液态氯、次氯酸钠、次氯酸钙、二氧化氯等；②氧类，有空气中的氧、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。氧化剂的选择应考虑：对废水中特定的污染物有良好的氧化作用，反应后的生成物应是无害的或易于从废水中分离，价格便宜，来源方便，常温下反应速度较快，反应时不需要大幅度调节pH值等。高铁酸钾作为水处理剂时，不仅能作为氧化剂和杀菌剂快速氧化去除水中的有机物和杀灭水中的微生物和藻类，还可以用作絮凝剂将重金属离子和悬浮物等絮凝去除，起到氧化、消毒、除臭、絮凝作用；同时，高铁酸钾本身及其分解产物无毒无害，是一种新型、高效、多用途和绿色环保的水处理剂，目前已应用于含油污水等废水在内的各类水处理工艺中[13-15]。

利用化学氧化法或物理法均难以除去，需要加入破乳剂，通过破坏油水界面性质和界面膜强度使之聚结沉降。常用的破乳剂可分为无机破乳剂（如硫酸铝、 聚合氯化铝等）和有机破乳剂（如聚醚型、聚酰胺型等）。在实际应用中，通常是多种破乳剂联合使用，么瑞静等[16] 考察联合投加药剂氯化钙－PAC－APAM 的效果，结果表明投加药剂后油水分离效果明显、絮体大且分层、沉降速度快，再经芬顿氧化后，COD去除率可达 88.71％，不足之处在于破乳法的药剂用量较大且容易造成二次污染。

絮凝法是通过加入适用的絮凝剂，在污水中形成大量高分子絮状物，通过吸附、架桥、电中和、网捕等作用去除染物质的方法。该技术是含油污水处理领域的一种常用技术，在污水处理领域中占有十分重要的地位。该方法的适用范围广，除油效果好，但稳定性不足，不能满足气浮操作中絮凝体与气泡附着剪切力的要求。常用的絮凝剂有无机絮凝剂（如硫酸铝、聚合硫酸亚铁等）和有机絮凝剂（如聚丙烯酰胺）。Sun 等[17] 以聚合硅酸铝铁为絮凝剂处理高浓度含油废水，油去除率高达 98．4％。絮凝剂的加入易造成二次污染，特别是有机絮凝剂的加入，与无机絮凝剂相比虽然具有pH值应用范围广、絮凝能力高等优点，但其生物降解性差，易对环境造成危害。

电化学法常用的是电絮凝技术，主要使用可溶性阳极（金属铁或铝）作为牺牲电极，通过电化学反应，阳极产生絮凝剂，阴极产生气泡，通过絮凝沉降、气浮综合作用去除污染物的方法。

高级氧化技术是通过化学方法，将污水中的有机物直接氧化成无机物或易生物降解的有机物的方法。在各种高级氧化技术中，其中光催化氧化技术和臭氧氧化技术具有良好的应用前景。光催化氧化技术主要用于低含油量的污水处理。张海燕等[18]提出了用光催化氧化技术处理含油污水，采用光催化处理油田采油污水获得了良好效果，油的去除率达到98%以上。

2.3 生物技术法

生物技术法主要利用通过环境中的微生物将水中的有机污染物代谢分解为无机物质，从而达到净化水体的目的。因其拥有稳定、节能、高效、二次污染小以及成本低廉等诸多优点，被广泛用于污水处理。目前生物处理技术中的常见技术是 EB1 和 EB2 菌株的处理，在该技术应用中，需要确保温度在25-30 ℃之间。在具体的净化过程中，使用生物处理可以基本降低返排液中的 COD 成分从而达到净化水质的作用，具有成本低和使用方便快捷的特点[19]。Zhou[20]等人综述了基于微藻技术去除药物化合物，主要通过生物吸附、生物积累、生物降解、光降解和共代谢。结果表明，基于微藻的水处理技术有望作为一种可持续的油性污染物去除策略而得到推广。有些垃圾焚烧发电厂采用将含油污水排入垃圾库，再由渗滤液系统进行生化和物化处理，效果良好。

3. 结语

本文中出现的关于含油污水处理的方案，是从实际入手，解决含油污水处理问题的有效措施。但是除了技术工艺之外，也要注意机器设备的升级换代，同时紧跟当今科技的发展水平以及我国行业标准的需求，依旧要求在前进中寻求发展，在改革中寻求革新，我们要扩散思维，推陈出新与时代一起前进。设备需合理布置，科学化管理等，在充分考虑经济性、可靠性和效率的基础上，应探索和开发新型含油污水处理组合工艺，研究含油污水处理的新技术，发挥不同技术的协同作用，以期取得更好的含油污水处理效果，满足电厂持续绿色发展的要求。

参考文献：

[1] 鲁锐 电厂污水处理EPC项目关键成功因素分析[D]．[硕士学位论文]．南京：东南大学，2022年。

[2] 高华 水电工程EPC 项目管理协同度评价研究[D]．[硕士学位论文]．西安：西安理工大学，2019年。

[3] 刘建兴，袁国清．油田采出水处理技术现状及发展优势［J］．工业用水与废水， 2007，38（5）：20-23。

[4] 林鑫，胡筱敏．热活化镁砂的表征、吸附性能及其对含油废水的处理效果研究［J］．环境工程，2017，35（5）：30－33。

[5] 陈晓玲．活性炭处理含油废水技术试验［J］．实验科学与技术，2006,（5）：27－28。

[6] 李安婕，刘红，王文燕，等．生物活性炭流化床净化采油废水的效能及特性［J］．环境科学，2006，27（5）：918－923。

[7] CEVALLOS-MENDOZA J, AMORIM C G, RODRÍGUEZ-DÍAZ J M et al. Removal of contaminants from water by membrane filtration: a review[J]. Membranes, 2022, 12(6): 570。

[8] ZHOU A, JIA R, WANG Y, et al. Abatement of sulfadiazine in water under a modified ultrafiltration membrane (PVDF-PVP-TiO2-dopamine) filtration-photocatalysis system[J]. Sep. Purif. Technol, 2020, 234: 116099. 

[9] NOAMANI S，NIROOMAND S，RASTGAR M，et al．Carbon-based polymer nanocomposite membranes for oily wastewater treatment［J］．NPJ Clean Water， 2019，2（1）：1－14。

[10] 杨雄，陈希书，洪剑．电气浮处理含油污水技术研究与应用［J］．化工管理， 2016，（17）：271。

[11] 杨萍萍，尚玲，谢亮，等．化学絮凝破胶－电化学耦合处理压裂返排液［J］． 工业用水与废水，2021，52（4）：20－24。

[12] 蔡宏镇，沈忱，任满年，等．环流气浮法处理含油水体工艺［J］．化工学报， 2015，66（2）：605－611。

[13] 石文锐, 董建勋, 卫彤, 等. 高铁酸钾的制备及其在废水治理中的应用进展 [J]. 化学通报, 2021, 84: 254-60。

[14] 韩琦, 董文艺. 新型高效水处理剂高铁酸钾的研究进展 [J]. 环境科学与技术, 2012, 35: 200-5。

[15] 练佳佳, 唐庆杰, 吴文荣, 等. 高铁酸盐处理有机废水的研究进展 [J]. 化工环保, 2017, 37: 19-24。

[16] 么瑞静，边文强，董涛，等．破乳－芬顿氧化预处理矿物油废水的研究［J］． 煤炭与化工，2017，40（10）：71－75。

[17] SUN Y， ZHU C， ZHENG H，et al． Characterization and coagulation behavior of polymeric aluminum ferric silicate for high-concentration oily wastewater treatment ［J］． Chemical EngineeringResearch ＆ Design， 2017，119（Complete）： 23－32。

[18] 张海燕，王宝辉，陈颖. 光催化氧化处理含油污水的研究[J]. 化工进展，2003，22(1):67-70。

[19] 任战平. 油田压裂返排液处理工艺的有关探讨 [J]. 中国石油和化工标准与质量, 2022, 42(16): 196-8。

[20] ZHOU T, ZHANG Z, LIU H, et al. A review on microalgae-mediated biotechnology for removing pharmaceutical contaminants in aqueous environments: Occurrence, fate, and removal mechanism[J]. J. Hazard. Mater, 2022, 130213。