CN102381800B

CN102381800B - 一种处理船舶舱底含油污水及制备其除污用磁性活性炭的方法

Info

Publication number: CN102381800B
Application number: CN 201110279333
Authority: CN
Inventors: 任芝军; 齐辉; 刘桂芳; 赵烨
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: CN102381800A

Abstract

本发明的目的在于提供一种处理船舶舱底含油污水及制备其除污用磁性活性炭的方法，其中一种处理船舶舱底污水的方法是：在混合池内投加磁性活性炭，通过高梯度磁过滤器过滤截留舱底污水中的悬浮颗粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭，在超滤膜反应池中投加磁性粉末活性炭，通过磁性粉末活性炭和超滤膜联合除油；一种磁性活性炭的制备方法是：将粉末活性炭用清水浸泡不小于24小时后取出，在不小于105℃下干燥2小时；然后将其和四氧化三铁颗粒在室温条件下超声分散1小时，经筛网过滤后，在不小于105℃下干燥2小时。本发明在超滤膜表面形成更加疏松的泥饼层，大大改善了可过滤性，提高了膜通量，可有效防止膜污染。

Description

一种处理船舶舱底含油污水及制备其除污用磁性活性炭的方法

技术领域

本发明涉及的是一种处理污水的方法，具体地说是处理船舶舱底污水的方法和制备其专用介质的方法。

背景技术

船舶舱底油污水主要包括船舶正常操作过程中产生的含油压载水、含油洗舱水和机舱舱底水，典型的污染物包括燃料油类、润滑油类、清洁剂和发泡剂(AFFF)、油漆等。其水质主要特点是(1)水质和水量的变化较大；(2)船舶油污水中只有油和一部分悬浮固体超过规定的排放标准，其它污染物则较少，基本不超标；(3)成份极其复杂，所含油种多，且由于使用很多活性剂等化学试剂，导致其乳化程度高。传统的油污水分离装置单纯的对浮油和分散油的分离已经不能满足新的防污染规则，必须对原有油污水分离装置进行改进，提高其分离乳化油的能力，严格限制含有污水中乳化油的排放，达到国际海事组织规定“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”的排放标准。

在众多舱底含油污水处理技术中，超滤膜分离技术由于具有操作简单、分离效果良好、化学添加剂用量少、无相变、能耗低等优点，在含油污水处理中获得越来越广泛的应用。超滤膜是涂在多孔材料制成的烧结空心管表面上，一般超滤膜孔径＜0.05μm，比乳化油的粒径(直径为0.1μm-0.3μm)小得多，使得乳化油分离效果更为显著，可达到出水中乳化油含量小于5ppm。专利“一种含油污水再生利用装置，CN200520057645.5”提供了一种采用吸油过滤、UF超滤、臭氧氧化工艺集成一体的一体化含油污水再生利用装置，该装置具有净化处理速度快、净化效果好，效率高，体积小，流程短等特点。专利“含油污水处理工艺及处理设备(CN200510066275.6)”采用气浮与膜技术结合对含油污水进行深度处理，首先采用溶气气浮工艺处理污水后，再经超滤膜系统处理可得到高品质回用中水。专利“一种含油污水回收装置，CN00234559.5”由平衡水箱、油水箱及膜组件和相关的阀、水泵及流量计组成，含油污水经膜组件过滤后，出水含油小于0.2mg/L。

但在超滤膜分离过程中，膜表面会形成附着层或膜孔被堵塞，从而导致膜通量的下降。污染严重的膜，一旦膜表面污染加剧，会导致膜通量较低，其通量可下降达80％。膜污染严重影响了膜的分离效率，缩短了膜的使用寿命，导致出水水质经常恶化和清洗频繁等一系列严重问题。

发明内容

本发明的目的在于提供能保证国际海事组织规定“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”的排放标准、处理水量大、除油效能高、有效延长膜工艺运行周期、操作简单的一种处理船舶舱底含油污水及制备其除污用磁性活性炭的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：

(1)将舱底污水注入混合池，在混合池内投加磁性活性炭；

(2)通过搅拌保持磁性活性炭呈悬浮态进行吸附除油，然后通过高梯度磁过滤器过滤截留舱底污水中的悬浮颗粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭；

(3)将步骤(2)处理后的污水注入超滤膜反应池；

(4)在超滤膜反应池中投加磁性粉末活性炭，通过磁性粉末活性炭和超滤膜联合除油，完成除污。

本发明一种磁性活性炭的制备方法，其特征是：

(1)将粉末活性炭用清水浸泡不小于24小时后取出，在不小于105℃下干燥2小时；

(2)将步骤(1)处理后的粉末活性炭和四氧化三铁颗粒在室温条件下超声分散1小时，经筛网过滤后，在不小于105℃下干燥2小时，得到磁性活性炭。

本发明还可以包括：

1、所述的磁性活性炭的制备过程为：将粉末活性炭用清水浸泡不小于24小时后取出，在不小于105℃下干燥2小时；将处理后的粉末活性炭和四氧化三铁颗粒在室温条件下超声分散1小时，经筛网过滤后，在不小于105℃下干燥2小时，得到磁性活性炭。

2、所述的活性炭的颗粒粒径为100-200目活性炭。

3、所述的高梯度磁过滤器采用钢毛基质。

4、所述的超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，超滤膜表面与水形成氢键。

本发明的优势在于：

(1)粉末活性炭负载纳米四氧化三铁后，其表面的正电荷增加，可以有效增加活性炭吸附除油的速率。这是由于原油中的一些界面活性物，如环烷酸，皆为阴离子型，所以污水体系中的油珠表面带有负电荷。而Fe₃O₄颗粒带有正电荷，且其粒径小，比表面积大，表面能高，易通过电荷作用与油珠发生强烈的吸附作用。

(2)将四氧化三铁负载于粉末活性炭上，合成一种吸附性能良好的磁性油吸附剂，能有效吸附水中的油，并可用磁分离技术加以回收。这种对活性炭吸附剂的磁性修饰不仅具有创新性，同时也对吸附法在除油方向上的广泛应用具有推进作用和重大的实际意义。

(3)在超滤膜反应器中投加磁性粉末活性炭，可降低膜内、外浓度差，减小浓差极化层的厚度和水力边界层的厚度，提高过滤物质的传递速率，同时在膜表面形成更加疏松的泥饼层，大大改善了可过滤性，提高了膜通量，可有效防止膜污染。

(4)联合处理工艺占地面积少，容易实现自动化控制，操作简单等特点。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1，本发明一种处理船舶舱底污水的方法采用两次投加磁性粉末活性炭的方式与超滤膜技术相结合处理船舶舱底含油污水。

第一次投加磁性粉末活性炭是在舱底含油污水进入混合池时，在混合池内连续投加一定量的磁性活性炭，通过机械搅拌保持粉末活性炭呈悬浮态进行吸附除油，然后通过高梯度磁过滤器过滤，截留舱底污水中的悬浮颗粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭。在高梯度磁过滤步骤之后，采用超滤膜进一步处理船舶舱底含油污水，并在超滤膜反应池中一次性投加一定量的磁性粉末活性炭，通过磁性粉末活性炭和超滤膜联合除油，可提高其分离乳化油的能力，严格限制含有污水中乳化油的排放，达到国际海事组织规定的“排放水水中乳化油含量不得高于15ppm”排放标准。

1、粉末活性炭颗粒粒径为100-200目活性炭，活性炭粒径的选择主要是考虑能更好的减缓膜污染，维持较高的膜通量，延长运行周期长，如果粒径过小的活性炭会使反应器膜污染加速；而粒径过大的活性炭则会产生沉淀，从而不能发挥减阻作用。

2、取一定量的100-200目活性炭，用清水浸泡24小时后取出，在105℃下干燥2h后取出备用，取一定比例的上述粉末活性炭和四氧化三铁颗粒，室温条件下超声分散1小时，得到磁性活性炭。经筛网过滤后，在105℃下干燥2h后，备用。

3、高梯度磁过滤器由励磁线圈、导磁轭铁、磁极、添装钢毛的圆筒和接线装置构成。采用钢毛基质的高梯度磁分离器可以分离一般磁分离器不能分离的磁化率低、体积小的弱磁性细颗粒物，具有钢毛基质添装率低(4-6％)，磁场梯度高(高达1000高斯/微米)的特点。

4、超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，由于膜表面与水形成氢键，这种水处于有序结构，当疏水溶质要接近膜表面，必须破坏有序水，这需要能量，不易进行，故膜面不易污染。

磁性粉末活性炭的制备方法如下：

(1)取一定量的100-200目活性炭，用清水浸泡24小时后取出，在105℃下干燥2h后取出备用。

(2)取一定比例的上述粉末活性炭和四氧化三铁颗粒，室温条件下超声分散1小时，得到磁性活性炭。经筛网过滤后，在105℃下干燥2h后，备用。

本实施方式是依次通过下述步骤实现：

首先，舱底污水进入混合池，投加一定量的磁性粉末活性炭，粒径为80-100目，投量为30-100mg/L，采用机械搅拌混合，然后经高梯度磁过滤器过滤，污水从高梯度磁过滤器顶部进入磁滤区，在磁场作用下，磁性絮体被捕集在磁滤颗粒上磁化后的钢毛介质上，水经过磁粒介质缝隙后从底端流出。经高梯度磁过滤器过滤后的含油污水进入膜分离装置，投加磁性粉末活性炭，其投量为50-200mg/L，通过曝气装置进行曝气混合，从而进一步去除水中的尺寸较小的乳化油等。

Claims

1.一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：

（1）将舱底污水注入混合池，在混合池内投加磁性活性炭；

（2）通过搅拌保持磁性活性炭呈悬浮态进行吸附除油，然后通过高梯度磁过滤器过滤截留舱底污水中的悬浮颗粒和已吸附部分油的磁性粉末活性炭；

（3）将步骤（2）处理后的污水注入超滤膜反应池；

（4）在超滤膜反应池中投加磁性粉末活性炭，通过磁性粉末活性炭和超滤膜联合除油，完成除污。

2.根据权利要求1所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的磁性活性炭的制备过程为：将粉末活性炭用清水浸泡不小于24小时后取出，在105℃下干燥2小时；将处理后的粉末活性炭和四氧化三铁颗粒在室温条件下超声分散1小时，经筛网过滤后，在105℃下干燥2小时，得到磁性活性炭。

3.根据权利要求2所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的待清水浸泡的粉末活性炭的颗粒粒径为100-200目活性炭。

4.根据权利要求1或2所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的高梯度磁过滤器采用钢毛基质。

5.根据权利要求3所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的高梯度磁过滤器采用钢毛基质。

6.根据权利要求1或2所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，超滤膜表面与水形成氢键。

7.根据权利要求3所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，超滤膜表面与水形成氢键。

8.根据权利要求4所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，超滤膜表面与水形成氢键。

9.根据权利要求5所述的一种处理船舶舱底污水的方法，其特征是：所述的超滤膜是亲水性的聚丙烯腈膜，超滤膜表面与水形成氢键。