摘要

隨著工業發展，含油廢水污染問題日益突出，如何高效去除水中油類成為水處理領域的研究熱點。聚合氯化鋁（PAC）作為一種高效無機高分子絮凝劑，在油水分離過程中展現出獨特優勢。本文系統研究了PAC對水中不同形態油類的去除機理，重點考察了其對乳化油、溶解油和浮油的去除效果差異。通過實驗分析了pH值、投加量、攪拌強度和水溫等關鍵參數對除油效率的影響，對比了PAC與其他絮凝劑的性能差異。研究結果表明，在優化條件下PAC對乳化油的去除率可達85%以上，與陽離子聚丙烯酰胺（CPAM）復配使用時更可提升至92%。文章還結合煉油、機械加工等行業的實際案例，探討了PAC在含油廢水處理工程中的應用策略，并提出了技術經濟優化建議，為工業含油廢水處理提供理論依據和技術參考。

關鍵詞：聚合氯化鋁；含油廢水；油水分離；絮凝機理；水處理

1. 引言

1.1 水中油類的存在形態與危害

水中油類通常以四種形態存在：

• 浮油（>100μm）：易通過物理方法分離

• 分散油（10-100μm）：靜置可上浮

• 乳化油（<10μm）：需化學破乳

• 溶解油（<0.1μm）：較難處理

含油廢水主要來源于石油化工、機械加工、食品加工等行業，其危害包括：

1. 形成水面油膜阻礙復氧

2. 毒性物質危害水生生物

3. 堵塞污水處理設施

1.2 除油技術比較

1.3 PAC在油類去除中的特性優勢

1. 高效破乳能力：高電荷Al13聚合物可破壞油滴雙電層

2. 廣譜適應性：pH工作范圍寬（5.0-9.0）

3. 絮體特性優：形成密實絮體，攜油能力強

4. 成本效益高：噸水處理成本低于有機絮凝劑

2. 材料與方法

2.1 實驗材料

• PAC樣品：鹽基度70%，Al?O?含量28%

• 模擬油水：

  • 乳化油（0#柴油+Span80，COD 500mg/L）

  • 機械加工廢水（含切削液）

  • 實際煉油廢水（某石化廠隔油池出水）

2.2 實驗方法

1. 破乳實驗：

   • 加入PAC后觀察油滴聚并情況

   • 測定破乳率=（1-處理后含油量/原水含油量）×100%

2. 絮凝實驗：

   • 六聯攪拌器程序控制（快攪200r/min×1min，慢攪40r/min×15min）

   • 靜置30min后測定出水含油量

3. 分析方法：

   • 油含量：紅外分光光度法（GB/T 16488-1996）

   • 絮體特性：激光粒度分析儀

   • Zeta電位：電泳光散射儀

3. 結果與討論

3.1 PAC對不同形態油類的去除效果

注：實驗條件：pH=7.0±0.2，溫度25℃，靜置時間30min

3.2 關鍵影響因素分析

3.2.1 pH值的影響

• 較佳pH范圍：6.0-7.5

• pH<5時：H?競爭抑制Al³?水解

• pH>8時：OH?與油酸根競爭吸附

3.2.2 投加量優化

# 投加量-除油率模擬
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = np.arange(0,250,50)
y = [0, 65, 88, 85, 82]
plt.plot(x, y, 'r*-')
plt.xlabel('PAC投加量(mg/L)')
plt.ylabel('除油率(%)')
plt.title('PAC投加量優化曲線')

• 經濟投加區間：80-120mg/L

• 過量投加導致膠體再穩（電荷反轉現象）

3.2.3 溫度影響

• 適宜溫度：20-40℃

• <10℃時：反應速率降低30-40%

• 50℃時：絮體結構松散

3.3 絮體特性研究

• 絮體粒徑：150-400μm（攜油能力強）

• 分形維數：1.82（結構較密實）

• 沉降速度：3.2-5.0m/h

• Zeta電位：從-35mV升至-8mV（破乳臨界點）

4. 工程應用案例

4.1 機械加工廢水處理

項目背景：

• 江蘇某汽車廠，水量2000m³/d

• 含乳化切削液，油含量300mg/L
  工藝改進：
  原工藝：氣浮→生物處理
  改造后：調節池→PAC(100mg/L)+CPAM(1mg/L)→渦凹氣浮
  運行效果：

• 出水油含量<5mg/L（去除率98%）

• 運行成本降低25%

4.2 石化廢水深度處理

技術創新點：
采用PAC-臭氧協同工藝：

1. PAC(80mg/L)破乳除油

2. 臭氧(20mg/L)氧化溶解油
   處理效果：

• COD從150mg/L降至50mg/L

• 油含量從20mg/L降至2mg/L

5. 技術經濟分析

5.1 藥劑成本對比

5.2 運行參數優化建議

1. 乳化油廢水：pH 6.5-7.0，PAC 100mg/L+CPAM 1mg/L

2. 含表面活性劑廢水：先破乳再絮凝

3. 低溫環境：增加10-20%投加量

6. 結論與展望

6.1 主要結論

1. PAC對乳化油去除效果較佳（>85%），溶解油處理需組合工藝

2. pH和投加量存在較優區間，過量投加反而降低效率

3. 與有機絮凝劑復配可顯著提升處理效果

6.2 未來研究方向

1. 開發耐低溫型改性PAC產品

2. 研究PAC-微生物協同除油機制

3. 優化污泥中油類回收技術