（环境工程专业论文）铁路场站含油废水调查及处理工艺研究.pdf

摘要 含油废水是较难处理的一种废水，其来源广、危害大、成分复杂，进入水体后会对 生态、水环境等产生严重的影响，因而对含油废水的处理应当引起人们的重视。本论文 在对铁路含油废水现状调查的基础上，针对铁路含油废水实际的水质状况，通过单体试 验和全流程组合试验研究提出针对铁路含油废水的处理工艺及工艺参数。 本试验分为铁路含油废水水质现状调查、单体试验和全流程模型试验三部分，试验 所采用的水质因子较多，分别是c o d 、石油类、浊度、p h 值、阴离子表面活性剂、p b 、 水温、吸光度等。试验用水采用西安某场站铁路含油废水。 通过现场采集水样后检测，得到目前铁路含油废水污染物变化范围为：石油类 1 8 9 8 - 2 5 0 2 0 m g l ，c o d2 0 6 1 4 1 5 7 0 m g l ，表面活性剂3 2 7 3 - 1 7 6 0 0 0 9 9 ，p h6 7 3 7 6 6 ， 浊度2 1 8 2 8 n t u ，水温变化不大，均在2 0 左右；p b 在水样采样运回后实验室均未 检出。 单体试验部分是通过调整各个工艺单体的运行参数及条件设置，研究各种因素对油 去除率等指标去除效果的影响，确定最佳的单体组合和运行条件。在单体试验的基础上 进行全流程试验，进一步研究处理方案的可行性，最终确定最优处理工艺和工艺参数， 为大规模生产性处理工艺的设计提供可靠的设计依据。 论文主要研究沉淀、混凝、气浮和过滤四个单体。沉淀试验结果表明，静置时间对 分离效果有一定的影响，随着静置时间的延长，除p h 变化不大外，各指标去除率均有 不同程度的提高。通过烧杯试验和混凝剂配伍试验，确定混凝剂为三氯化铁和p a c 的组 合。在混凝正交试验、气浮正交试验和过滤试验基础上进行全流程模拟实验，经研究推 荐的工艺为混凝+ 气浮+ 过滤，运行工况为：混凝剂浓度7 5 m g l ，p h 为7 ，快速搅拌速率 1 2 0 r m i n ，快速搅拌时间3 0 s ，慢速搅拌速率4 5 r m i n ，慢速搅拌时间3 5 m i n ；气浮工 艺中曝气量1 0 6 l h ，曝气时间2 0 m i n ，曝气方式为2 竖排曝气；过滤工艺中滤料为无 烟煤。废水处理后石油类、c o d 和浊度达到了污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 一级 排放标准和铁路回用水水质标准( t b t 3 0 0 7 2 0 0 0 ) 的要求，但对表面活性剂的去除 率不高。 关键词：铁路场站含油废水混凝气浮过滤沉淀 a b s t r a c t o i l yw a s t e w a t e ri sv e r yd i f f i c u l tt ot r e a t 谢t 1 1 i tc o m e sf r o mm a n ys o u r c e s ，v e r yh a r m f u l ， a n dh a sv e r yc o m p l e xc o m p o n e n t s ，a f t e ro i l yw a s t e w a t e rg o e si n t ow a t e r , t h ee c o l o g ya n dt h e e n v i r o n m e n tw i l lb ei n f l u e n c e d ，s ow es h o u l dp a ya t t e n t i o nt ot h eo i l yw a s t e w a t e rt r e a t m e n t t h i sa r t i c l ei sb a s e do nt h er e s e a r c ho ft h ea c t u a l i t yr a i l w a yo i l yw a s t e w a t e r , f o c u s e do nw a t e r q u a l i t yo ft h er a i l w a yo i l yw a s t e w a t e r , p r o p o s e dt h et r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n dt h et r e a t m e n t p a r a m e t e r so ft h er a i l w a yo i l yw a s t e w a t e r t h i se x p e r i m e n ti n c l u d e ss i n g l ee x p e r i m e n ta n dt h ep r o c e s ss i m u l a t i o ne x p e r i m e n t ，a n d m a n yd i f f e r e n tw a t e rq u a l i t yf a c t o r sh a v eb e e nu s e dw i t h i nt h i se x p e r i m e n lt h e ya r e c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ( c o d ) ，c o n t e n to fo i l ，t u r b i d i t y , p h ，l a s ，p b ，w a t e rt e m p e r a t u r e ， a b s o r b a n c ea n de t c r a i l w a yo i l yw a s t e w a t e rh a sb e e nu s e da st h ee x p e r i m e n tw a t e r f o rt h e s i n g l ee x p e r i m e n tp a r t ，w ea d j u s tt h ee a c ht e c h n o l o g yf a c t o ra n ds e t u p ，t os t u d yt h ei n f l u e n c e o fe a c hf a c t o rt ot h ed e o i l i n gr a t ew i t h i nt h i st e c h n o l o g y , a n dt om a k es u r et h eb e s tf a c t o r c o m b i n a t i o n sa n dt h eo p e r a t i o nr e q u i r e m e n t ，t h e nt op r o v i d et h ec r e d i b l ed e s i g nb a s i sf o rt h e l a r g e s c a l e dp r o d u c t i v et r e a t m e n td e s i g n a f t e rd e t e c t i n gt h ew a t e rs a m p l e ，w h i c hw eh a v ec o l l e c t e d ，w eh a v eg o tt h er a i l w a yo i l y w a s t e w a t e rq u a l i t yd a t a ，p o l l u t a n t sc h a n g i n gr a n g e sa r e ：p e t r o l e u m ：1 8 9 8 - 2 5 0 2 0 m g l ；c o d ： 2 0 6 1 - 4 15 7 0 m g l ；l a s ：3 2 7 3 17 6 0 0 0 i t g ；p h6 7 3 - 7 6 6 ；t u r b i d i t y ：2 1 - 8 2 8 n t u ；w a t e r t e m p e r a t u r ed o e sn o tc h a n g eal o t ，a l la r o u n d2 0 ；p bc a n n o tb ef o u n da f t e rt h ew a t e rs i m p l e b e e nd e l i v e r e dt ot h el a b o r a t o r y t h i st e c h n o l o g yi sm a i n l ys t u d y i n go nt h ep r e c i p i t a t i o n ，c o a g u l a t i o n , a i rf l o t a t i o na n d f i l t r a t i o n t h ep r e c i p i t a t i o ne x p e r i m e n tr e s u l ts h o w st h a t ，s t a n d i n gt i m ew o u l di n f l u e n c et h e s e p a r a t i o n e x c e p tp h ，r e s tr e m o v a lr a t e sa l lr a i s e sw h e nt h es t a n d i n gt i m ee x t e n d s t h r o u g h t h eb e a k e re x p e r i m e n ta n dt h ec o a g u l a n tc o m p a t i b i l i t ye x p e r i m e n t ，w eh a v ed e t e r m i n e dt h e i r o nt r i c h l o r i d ea n dt h ep a cc o m b i n a t i o nw i l lb et h ec o a g u l a n t w eh a v eo p e r a t e dt h e p r o c e s ss i m u l a t i o ne x p e r i m e n tb a s e do nt h er e s e a r c ho fc o a g u l a t i o no r t h o g o n a le x p e r i m e n t ， a i rf l o t a t i o no r t h o g o n a le x p e r i m e n t ，a n dt h ef i l t r a t i o ne x p e r i m e n t ，w eh a v ed e t e r m i n e dt h e o p e r a t i o nr e q u i r e m e n tf o rt h i st e c h n o l o g yt ot r e a tt h eo i l yw a s t e w a t e rs h o u l db e ：c o a g u l a n t c o n c e n t r a t i o n ：15 m g l ；p h ：7 ；f a s ts t i r r i n gr a t e ：14 0 r m i n ；f a s ts t i r r i n gt i m e ：2 5 s ；s l o ws t i r r i n g i i i r a t e ：3 0 r m i n ；s l o ws t i r r i n gt i m e ：2 5 m i n f o rt h ef l o t a t i o nt r e a t m e n t ，a e r a t i o nr a t es e l e c t i o n s h o u l db elo 6 l h ，a e r a t i o nt i m es h o u l db e2 0m i n c o n s i d e r i n gt h ec o n v e n i e n c eo fu s i n g ，a n d t h ea e r a t i o nm o d eh a sb e e nc h o s e da s2t u b e sa e r a t i o n a n t h r a c i t eh a sb e e nc h o s e da st h e f i l t e rm e d i aw i t h i nt h ef i l t r a t i o n ；i tr e a c h e dt h eg o o dr e m o v a le f f e c tu n d e rt h i sc o n d i t i o na f t e r t h eo p e r a t i o n ，a n da l s od e c r e a s e dt h eo p e r a t i o nf e e t h ew a s t e w a t e ra f t e rt h et r e a t m e n t ， p e t r o l e u m ，c o da n dt h et u r b i d i t ya l lr e a c h e st h er e q u e s to f ( ( i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g e s t a n d a r d ) ) ( g b 8 9 7 8 - - 19 9 6 ) f i r s td e g r e ed i s c h a r g es t a n d a r d ，a n dt h e ( ( r a i l w a yr e c l a i m e d w a t e r ) ) ( t b t 3 0 0 7 2 0 0 0 ) i th a sav e r yf o o dr e m o v a lr e s u l t ，b u td o e sn o th a v eag o o d r e m o v a lr a t eo f t h el a s k e yw o r d ：r a i l w a ys t a t i o n ；o i l yw a s t e w a t e r ；c o a g u l a t i o n ；a i rf l o t a t i o n ；f i l t r a t i o n ； p r e c i p i t a t i o n i v 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 铁路污水概况 目前铁路含油废水的处理及回用尚未普遍进行，而我国铁路机车车辆工厂、机务段、 车辆段和洗罐站等单位是全路排放含油废水最为集中的单位，且排放量大，每年排放的 大量生产废水主要以含油废水为主，是铁路废水治理的重点和难点。 我国铁路下属有大量的机车、车辆检修企业，每年检修大量的铁路机车和车辆，在 机车、车辆的检修过程中，须对机车、车辆清洗及对拆换下来的零配件进行蒸煮、清洗， 因而产生大量含油废水。铁路检修企业所产生的含油废水的油类主要为废机械油、润滑 油，含少量乳化油，废水中的主要污染物为石油类、c o d 、悬浮物等，水质变化幅度较 大。 1 2 含油废水的来源、特点及危害 1 2 1 铁路含油废水的来源 铁路含油废水是铁路废水治理的重点和难点。铁路生产中产生的含油废水主要是机 车车辆在检修过程中排放的，废水中主要污染物质是油，根据废水的性质和来源不同大 致可以分为3 类： ( 1 ) 蒸汽机务段排放的含油废水：来自蒸汽机车检修和机车锅炉的清洗。 ( 2 ) 内燃机务段排放的含油废水：来自内燃机车定修、架修和零部件清洗。 ( 3 ) 车辆段排放的含油废水：主要来自车辆转向架的高压冲洗、油箱和零部件的 煮洗。 承担厂修任务的内燃和蒸汽机车厂排放的含油废水可分别并入前两类废水中。目前 蒸汽机车已经很少使用，故目前含油废水主要是后两类废水。 由于机车、车辆在运行过程中，有大量的砂粒，尘土等污物粘附在有油的机车车辆 零部件上，在进行清洗时其带着油污_ 起进入废水中。因此在铁路排放的含油废水中包 含有大量的吸附油的悬浮物固体颗粒。 1 2 2 含油废水的特点 含油废水的特点是c o d 、b o d 高，有一定的气味和色度、易燃、易氧化分解，一般 比水轻、难溶于水。 铁路含油废水中油的存在形式有五种： ( 1 ) 游离状态的浮油，d l o o p m 粒径大，易于上浮至水面； 第一章绪论 ( 2 ) 吸附在悬浮物和泥沙上的吸附油，随着悬浮物和泥渣运动，在水下还可释放出 油珠； ( 3 ) 粗颗粒的分散油，油的颗粒粒径l o p m d 1 0 0um ，粒径较大较易上浮； ( 4 ) 粒径d 1 0 um 的细分散油，粒径较小，难于上浮； ( 5 ) 浮化油，在乳化剂作用下形成比较稳定的油水体系，不经破乳油难于从水中分 离； ( 6 ) 小于0 1i lm 溶胶状态的“溶解油”，量很少。 1 2 3 含油废水的危害 含油废水是一种量大面广且危害严重的工业废水，会造成水质的恶化、危害水产资 源、危害人体健康、污染大气、影响农作物生产、影响自然景观和洁净的自然水源等， 如果直接排放，会严重污染人们的生产生活环境。 含油废水对环境的危害主要表现在： 1 含油废水被排到江河湖海等水体后，会在水体表面形成一层油膜，阻断了空气 和水体间的气体交换，导致水体中溶解氧减少，致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡， 同时影响水生植物的光合作用，进而影响水体的自净功能，甚至使水体变臭，破坏水资 源的利用价值。 2 鱼、虾、贝类长期在含油污水中生活将导致其肉内含有油味或毒性，不宜食用， 严重时由于油膜蒙在鱼鳃上影响其呼吸，会直接导致其窒息死亡。 3 含油废水流入土壤，会由于土层对油污的吸附和过滤作用，在土壤中形成油膜， 使空气难以渗入，影响到土壤微生物的增殖，破坏土层团粒结构。 4 通常浓度大于3 0 m g l 的含油污水进入生物处理系统中时，就会影响到活性污泥 和生物膜的正常代谢活动。 5 水体表面的聚结油，还有可能燃烧而产生安全问题。 1 3 含油废水常用处理方法 含油废水的处理方法多种多样，按照处理方法的原理可以归纳为四大类：物理法、 化学法、物理化学法和生物法。 1 3 1 物理法 常用的物理法有膜分离法、粗粒化法、离心分离法。 膜分离法是近些年来发展起来的一种新的分离技术，主要包括微滤、超滤、纳滤和 2 长安大学硕士学位论文 反渗透，都是利用液一液分散体系中的两相与固体膜表面亲和力的不同，从而达到分离 的目的。运用膜分离技术处理废水具有工艺简单易操作、分离效果好、效率高、可回收 油和能耗低等特点。膜组件紧凑、简洁、易于自动化操作、维修方便。但膜分离法存在 膜易被污染且不易清洗、运行费用高、不耐腐蚀、热稳定性差等缺点。 粗粒化法即聚结法，是含油废水通过填有粗粒化材料的装置，使污水中的微细油珠 聚结成大颗粒，从而达到油水分离的方法。粗粒化法利用油水两相对聚结材料亲和力的 不同来进行分离，其技术关键是粗粒化材料。粗粒化除油装置优点在于一般体积较小、 结构简单、效率高，不需要加药、投资省，但缺点是出水油含量较高，填料容易堵塞， 而且当水中含有表面活性剂时处理效果会受到影响，通常在粗粒化法处理后还需要再进 行深度处理。 1 3 2 化学法 常用于处理含油废水的化学法有絮凝法、高级氧化法、酸化法。 絮凝法是处理含油废水中常见的处理方法，通常与气浮法联合使用。絮凝剂一般分 为无机絮凝剂、复合絮凝剂以及有机絮凝剂。常用的无机絮凝剂有铝盐和铁盐，无机高 分子絮凝剂主要是铝赫和铁盐的聚合体系，如聚氯化铝( p a c ) 、聚硫酸铁( p f s ) 等，具有 效率高、用量少的特点，使用时最佳p h 值较宽。无机絮凝剂处理速度较快，但投药量 大，污泥生成量多。常见的有机絮凝剂是聚丙烯酰胺、z b 型阳离子有机絮凝剂等。有机 高分子絮凝剂对含油废水有较好的除油效果，并且可以作为处理染料废水的脱色剂，但 是药剂成本高，因而在含油废水处理方面主要是作为其他方法的辅助剂。 近年来得到迅速发展的高级氧化法主要有超临界水氧化技术和光催化氧化降解法。 超临界水氧化技术是一种快速高效的有机废弃物处理技术，能够处理一些其他方法不能 有效去除的污染物，达到环境可接受的程度。其原理是将水体中有机污染物在超临界水 中氧化分解为c o ：、h z o 等无害的小分子化合物。光催化氧化降解法是目前研究处理含油 废水的另一项氧化技术，半导体催化氧化法具有很强的氧化功能。陈士夫等利用空心玻 璃球负载t i o 。清除水面漂浮的油层，去除率达到9 0 以上；通入空气或是h 。0 2 还可以大 大提高光催化的效果。 1 3 3 物理化学法 常用的物理化学法主要有气浮法、吸附法、磁吸附分离法。 气浮法又称浮选法，是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理技术。气浮法 3 第一章绪论 是将空气或其他气体以微小气泡的形式注入水中，使气泡与水中细小悬浮油珠及固体颗 粒粘附，随气泡一起上浮至水面形成浮渣( 含油泡沫层) ，然后将油撇去，对于去除乳 化油有特殊功效。 吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的溶解油和其他溶解性有 机物吸附到表面，从而达到油水分离的目的。常见的吸附剂是活性炭，其对油的吸附容 量为3 0 - - 8 0 m g g ，但活性炭成本较高，再生困难，因而选择高效、经济的吸油剂是工艺 的重点。 1 3 4 生物化学法 生化法是利用微生物的生物化学作用，使废水中的有机物分解成简单的无机或有机 物质，从而使废水得以净化。生化法常用于去除含油质量浓度在3 0 - - - - 5 0 m g l 以下、含 有其他可生物降解的有毒、有害物质的废水，特别适用于溶解油的去除。 根据氧气的供应与否，可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种。根据微生物的 存在状态，生化法又可分为活性污泥法和生物膜法。 活性污泥法主要用于处理要求高而水质稳定的废水。在处理含油废水方面，存在对 水质变化和冲击负荷的承受能力较弱、易发生污泥膨胀等缺点。 生物膜法是使生物膜附着于填料载体表面，构成稳定的生态系统后使废水得到净化 的一种方法。生物膜法几年来取得了较大的进展，如采用了高孔隙率、高附着面积和二 次布水性能的新型塑料模块，生物滤池的效率得到了很大提高；取消了滤池回流系统， 采用膜泥法a o 工艺、厌氧一好氧高性能生物滤池组合工艺等；出现了微孔膜生物反应 器，用无机微孔膜组件替代沉淀池实现泥水分离，大大提高了反应装置内的污泥浓度， 具有处理效果稳定、抗冲击负荷能力强、操作简便、占地面积小等优点。 生化法与物理或化学法相比较，具有投资少、成本低、无二次污染、效率高等优点， 但因为其运行费用高、占地面积大而在应用上受到一定限制。 1 3 5 展望 含油废水处理技术的研究和应用得到迅速发展，利用工业废弃物或其改性后可制成 较好的除油剂，在工程实例中加以运用达到了较好的以废治废的目的。今后含油废水的 发展趋势主要是采用物理化学法，目前正在快速发展的新方法有： 1 磁吸附分离法 借助磁性物质作为载体，利用油珠的磁化效应，将磁性颗粒与含油废水相结合，使 4 长安大学硕士学位论文 油吸附在磁性颗粒上，再通过分离装置，将磁性物质及其吸附的油留在磁场中，从而达 到油水分离的目的。 2 超声波法 超声波一般用来破乳，有研究表明超声波和破乳剂具有良好的协同作用，它可以提 高破乳剂的效率，减少破乳剂的用量，特别是对那些用常规脱水方式难以奏效的原油乳 状液破乳脱水具有较好的效果。超声波与破乳剂结合用于乳化原油脱水有着良好的发展 前景，但是与其他方法相比，仍存在处理量小、费用高等问题。 3 新型聚结法 聚结法就是将材料填充于粗粒化装置中，当废水通过时可以去除其中的分散油和部 分乳化油。该技术的关键是聚结材料，常用的亲水性材料是在聚酰胺、聚乙烯醇、维尼 纶等纤维内引入酸基和盐类，亲油性材料主要有蜡状球、聚烯系和聚苯乙烯系球体或发 泡体等，该技术不需要添加任何化学药剂，具有投资省、运行费用低、占地面积小、出 水水质高、可以实现油回收的特点，在含油废水处理中具有广阔的前景。 随着全世界范围内水资源短缺越来越严重，以及人们对环保的日益重视、对污染治 理力度的加大，含油废水处理技术发展迅速，然而这些方法都有着各自的优缺点，有些 工艺也尚未成熟，因而在含油废水处理技术方面需要关注以下几个趋势：改进传统处理 技术及工艺中的不足之处，开发新型的处理方法和系统；使用多种方法联合以发挥各处 理单元的优势，避免单独使用的局限性；加强除油机理的研究，提高含油废水处理效率、 降低处理成本；响应国家政策，重视清洁生产，从源头减少污染，减轻末端处理压力； 从经济和环保的角度出发，重视含油废水处理后的回用。 1 4 铁路含油废水处理概况 我国铁路站段产生的废水主要是以含油的生产废水为主，污水的主要污染物为石油 类、c o d 和悬浮物，目前的处理方法以物化法为主，生物法如生物转盘已逐渐被物化法 取代。 物化法普遍采用以气浮、过滤方法为核心的物理化学处理工艺。经过处理后的出水 可以在过滤工序后增加消毒工艺回用于站段。气浮净水技术广泛应用于路内含油废水的 处理中，其主要特点是易操作、适应性强、分离效率高。但由于电气浮存在消耗电极、 耗电量大、使用寿命短、电极易钝化等缺点，电气浮法很少作为一种独立的技术应用于 水处理中。沉淀一隔油一混凝一气浮是处理铁路内一般性含油废水的处理工艺。 5 第一章绪论 1 5 课题的由来 本课题源自铁路局内部科研课题车辆段含油废水的回用处理研究，处理的目标 是实现车辆段含油废水处理后回用，响应全国铁路系统号召的“节能减排”行动。 1 6 研究目的和意义 资源、环境是影响经济社会发展的重要因素。推进节能减排，加强环境保护，建设 资源节约型、环境友好型社会，对我国这样一个发展中的人口大国来说，尤为重要。我 国正处于经济发展而水污染问题仍未得到根本解决的时期，污水的治理迫在眉睫。 沉淀一隔油一混凝一气浮是处理铁路内一般性含油废水的合理工艺，但目前铁路含 油废水的处理工艺存在处理程度不高、效果不稳定、成本较高和工艺复杂等问题，不能 满足回用水要求，因而急需寻求一种适合铁路含油废水特点的处理工艺。 本论文根据铁路场站含油废水水质状况，结合当今含油废水处理技术，针对西安某 机务段含油废水，进行处理工艺流程及回用工程研究和设计，研究该工艺对含油废水的 处理效果，确定该工艺的最佳处理工况，使其更加符合实际，具有更高的经济性和实用 性，探索适合我国国情的简易、高效、低能耗的含油废水处理技术，力求实现铁路含油 废水处理的节能。 1 7 研究内容与方法 1 7 1 研究内容 1 7 1 1 水质现状调查与评价 通过对机务段和车辆段分别进行连续采样及监测，掌握机务段和车辆段现有的水质 情况，对铁路含油废水进行分析，综合多年来的水质监测记录，了解处理目标铁路含油 废水的概况、处理工艺及处理效果。 1 7 1 2 处理工艺研究 本试验以铁路含油废水为试验装置的进水，通过改变各单元的工艺参数，选取不同 的工艺单元组合，考察不同工艺流程不同工况条件对污染物的去除情况，并将混凝处理、 气浮处理和全流程处理各自的处理效果进行对比研究，以确定最优的处理工艺和最佳的 工艺参数。试验主要分为单体试验阶段和全流程试验阶段。 试验内容主要包括以下几个方面： 1 沉淀试验 通过对不同沉淀时间水样水中污染物的测定分析，研究沉淀时间对含油废水污染物 6 长安大学硕士学位论文 的去除效果。 2 混凝剂的初筛试验 参考相关资料，在常用的混凝剂范围内结合成本考虑等因素，选出几种混凝剂待选。 在相同的水质条件和实验条件下，通过投加相同量混凝剂对几种混凝剂进行初筛试验， 研究不同混凝剂在相同的投加量下各混凝剂的差异，选出处理效果最明显、絮凝速度快 且易于下沉的混凝剂。 3 混凝剂最佳配伍试验 对初筛得到的几种混凝剂做相互配伍试验，在相同的水质条件和相同的投加量下， 研究不同的组合在相同的投加量下的差异，选出最优的混凝剂组合。在选出混凝剂的最 优组合后，对组合内不同组分的比例进行调节，确定最佳组合内各组分的比例，最终确 定最佳的混凝剂。 4 混凝正交试验 综合前期试验确定的因素水平，对浓度、p h 值、搅拌速率、搅拌时间几个因素做正 交试验，研究混凝工艺在各因素的不同水平条件下，对含油废水中污染指标的处理效果， 分析不同因素对污染物去除效果的影响程度，最终确定最佳的混凝工艺参数。 5 曝气正交试验 在气浮单元，先在曝气量一定的情况下，通过对水样中污染物指标的测定，研究一 定曝气量下不同曝气时间对污染物的去除效果，从而确定最佳曝气时间范围。同时对曝 气方式进行筛选和对比，确定处理效果较好且曝气相对均匀、试验装置易于实现安装调 试和放大推广的几种曝气方式组合，并通过对曝气量、曝气时间、曝气方式几个因素做 正交试验，研究不同因素对污染物去除效果的影响，最终确定最佳的曝气工艺参数。 6 过滤试验 确定过滤最佳工艺参数。结合成本等因素筛选出处理效果较好的滤料或滤料组合， 通过对单独滤料及滤料组合进行过滤试验，确定最佳的过滤工艺参数。 7 全流程试验 研究全流程情况下对含油废水中目标污染物的去除效果。将不同单体串联组合，通 过比较单体单独使用情况和全流程不同单体顺序情况下对污染物去除率的不同，确定该 工艺的最佳单体组合、顺序及最佳运行工况。 8 分析本工艺流程处理含油废水的效果，对处理流程进行优化或建议，使得本工 艺流程在处理效果和处理成本间找到平衡点。 7 第一章绪论 1 7 2 研究方法 本课题研究是在广泛查阅国内外文献及前期研究基础上，通过对反应流程及单体装 置试验运行数据的综合分析，比较不同工况条件下的处理效果，得出适合铁路含油废水 的处理工艺及最佳运行工况。研究不仅可增强处理的针对性，提高处理效率，还可对铁 路场站废水处理实际应用提供借鉴性经验。 8 长安大学硕士学位论文 第二章铁路含油废水水质调查与评价 2 1 研究区内铁路含油废水的研究 2 1 1 研究区内含油废水的来源 本研究的目标站段为西安某机务段和某车辆段。目标机务段日常承担机车的清洗、 维修与维护，排放的含油废水主要来自来自机车定修、架修和零部件清洗。目标车辆段 日常承担车辆的清洗与维护，排放的含油废水主要来自车辆转向架的高压冲洗、油箱和 零部件的煮洗。铁路含油废水中的主要污染物为石油类、c o d 、悬浮物等，水质变化幅 度较大。铁路检修企业所产生的含油废水的油类主要为废机械油、润滑油，含少量乳化 油。 2 1 2 研究区内现有处理方法 机务段主要采用混凝工艺处理含油废水。污水经过格栅后进入污水调节池，经过初 沉池沉淀后进入混凝设备投加药剂进行混凝反应，出水进入气浮工艺处理，处理后的出 水经过砂滤器后，一部分加氯消毒后回用做冲洗场区内卫生间冲水，一部分直接排放， 如流程图2 1 所示。 污水j 图2 1 机务段水处理流程图 车辆段主要采用气浮工艺处理含油废水。污水经过格栅后进入污水调节池，经水泵 和加药机加药后进入气浮设备，经过气浮工艺处理后出水经过过滤器过滤排入净水池后 排放，净水池中部分水回用做反冲洗水。气浮设备的浮渣和过滤器的反洗水排入干化 池，如流程图2 2 所示。 9 第二章铁路含油废水水质调查与评价 2 2 样品采集 图2 2 车辆段水处理流程图 2 2 1 采样点选取 采样地点的选取满足具有代表性和检测分析便利性两个要求。 在本课题研究中选择西安某机务段和某车辆段含油废水为采样对象。 从代表性而言，西安铁路局地处陇海铁路西端，连接宝成、宝中、宁西、西康铁路 和沪汉蓉大通道等重要干线，铁道线路纵贯南北、横跨东西、覆盖陕西全省，辐射到甘 肃、宁夏、河南、山西、四j i i 、湖北、重庆等省市的部分地区，是承东启西、连接南北 的咽喉要道，是进出川、渝、滇、黔西南地区的重要运输通道。较大的交通量降低了偶 然事件对引起含油废水水质波动的影响，一定程度上保证了含油废水水质的稳定。另一 方面机务段负责列车的牵引和负责机车头的维护，车辆段负责列车车体硬件的有关维 护，基本涵盖了产生铁路含油废水的工况，在此采集的含油废水基本可以代表日常铁路 含油废水的水质情况。 另外，选取的两个地方均连续产生废水，废水在集水池长期停留的情况较少，避免 废水在集水池中长时间沉淀导致一些悬浮物沉积，以及水中的油分上浮、水体自净的情 况发生，从一定程度上使得采集的废水更加接近实际生产出水的水质状况。 基于以上几方面原因，选择西安某机务段和某车辆段可以满足对代表性的要求。这 两个单位都位于陕西省内，交通都较为便利，距离水质分析的场所较近，能够满足样品 分析对保存和运输的时间要求。 2 2 2 采样方法 采样方法如表2 1 所示： 1 0 长安大学硕士学位论文 表2 1 采样方法 注：1 ) 术表示应尽量作现场测定。 2 ) g 为硬质玻璃瓶；p 为聚乙烯瓶( 桶) 。 3 ) 如用溶出伏安法测定，可改用l l 水样加1 9 m l 浓h c l o 。 4 ) i 、i i 、i 、表示四种洗涤方法，如下： i ：洗涤剂洗一次，自来水三次，蒸馏水一次； i i ：洗涤剂洗一次，自来水洗二次，l + 3 i - i n o 。荡洗一次，自来水洗三次，蒸馏水一 次； ：洗涤剂洗一次，自来水洗二次，l + 3 h n 0 3 荡洗一次，自来水洗三次，去离子水 一次； ：铬酸洗液洗一次，自来水洗三次，蒸馏水洗一次。如果采集污水样品可省去用 蒸馏水、去离子水清洗的步骤。 2 2 3 采样方案 采样点均选取在两单位水处理构筑物的进水口和出水口，即集水池进水口和处理构 筑物最后一个流程的出水口。每个点取三个平行样，现场测定水温和p h 值。采样和运 输保存根据国家环保局水和废水监测分析方法( 第四版) 的规定执行。 2 3 水质分析 2 3 1 监测因子 本论文研究中选择铁路含油废水作为代表性研究对象，选取c o d 、石油类、浊度、 p h 值、阴离子表面活性剂、p b 、水温、吸光度为常规检测指标。 第二章铁路含油废水水质调查与评价 2 3 2 水质分析方法 本实验分析方法根据国家环保局水和废水监测分析方法( 第三版) 、国家环保局 水和废水监测分析方法( 第四版) 执行，如表2 2 所示： 表2 2 分析方法 2 3 3 标准曲线的绘制 阴离子表面活性剂分析采用亚甲蓝分光光度法，按分析方法中“水样测定 步骤操 作，标准曲线见图2 3 。该标准曲线方程为：y = o 0 0 3 3 x + 0 0 0 3 2 ，相关系数r 为0 9 9 9 1 。 鹃 图2 3 表面活性剂标准曲线 2 3 4 水质监测结果 ( 1 ) 机务段水处理构筑物进口 此采样点的含油废水水质检测结果如表2 3 所示。 1 2 长安大学硕士学位论文 表2 3 机务段水处理构筑物进口含油废水检测结果 采样采样石油类 浊度 吸光 c o d 表面活性水温 p h 值 p b 日期点 ( m g l ) n t u 度( m g l ) 剂( p g ) 机进l 1 9 8 2 35 6 77 3 8o 1 4 72 1 4 3 l9 2 0 6 l 未 d a y l 机进22 0 0 0 65 4 67 3 2o 1 5 82 3 6 9 78 2 6 6 7 2 0 1 检 机进3 2 2 6 9 65 3 97 3 70 1 3 31 9 6 8 19 5 6 9 7出 机进1 2 5 0 2 07 2 67 4 40 3 2 44 1 5 7 01 7 6 0 0 0 未 d a y 2 机进2 2 1 4 0 96 0 87 5 10 2 3 82 2 8 4 71 5 4 7 8 82 0 0 检 机机进32 0 8 8 46 7 67 6 60 2 7 72 1 6 9 21 5 6 6 0 6出 务 机进l 8 7 5 85 6 77 6 00 8 9 31 8 8 8 31 5 0 8 4 8 未 段 d a y 3机进2 8 8 6 65 8 97 4 20 9 1 41 9 1 2 51 4 9 9 3 92 0 4检 机进3 8 4 7 65 8 5 7 4 l 0 8 1 81 8 3 0 91 6 6 6 0 6出 机进19 3 0 62 4 37 2 50 4 2 71 7 5 8 51 3 8 4 2 4 未 d a y 4 机进2 8 3 0 82 3 27 3 l0 3 7 92 1 4 6 l1 3 5 6 9 72 0 0 检 机进3 5 8 2 43 3 77 2 30 3 6 72 1 4 6 l1 3 4 1 8 2出 机进1 1 4 8 6 18 2 87 4 5 0 1 3 33 4 3 5 4 4 7 2 1 2 未 d a y 5 机进2 1 5 2 3 95 4 87 4 20 1 4 78 8 1 35 2 6 6 72 1 2检 机进3 1 4 5 6 95 6 97 3 9o 1 5 91 7 4 6 26 1 4 5 5出 国家一级排放标准 51 06 - - 91 0 05 铁路回用水标准 5 8 6 5 - - 9 5 05 ( 2 ) 车辆段水处理构筑物进口 此采样点的含油废水水质检测结果如表2 4 所示。 表2 4 车辆段水处理构筑物进口含油废水检测结果 车 采样 石油类 浊度吸光 c o d 表面活性水温 p b 辆 日期 采样点 ( m g l ) n t u p h 值 度( r a g l ) 剂( g ) 段 车进1 2 0 2 82 47 3 50 0 1 83 3 0 01 3 5 7 6 未 d a y l 车进2 2 1 3 22 17 3 80 0 2 23 0 6 l1 2 6 6 7 2 0 0检 出 车进32 1 9 62 37 3 60 0 2 33 5 7 81 3 8 7 9 车进1 3 3 2 01 0 27 1 2o 0 6 14 7 8 43 3 5 7 6 未 d a y 2 车进2 3 7 7 l 8 8 7 2 2 0 0 5 0 4 8 2 5 3 6 3 0 3 2 0 5检 车进33 2 5 21 0 47 2 8o 0 5 l4 4 5 43 7 5 1 5 出 车进l 2 2 0 94 76 7 30 0 7 63 7 0 42 4 4 8 5 未 d a y 3 车进2 2 1 5 84 1 6 9 70 0 7 74 1 9 82 3 5 7 6 2 1 0 检 出 车进32 5 5 24 87 0 20 0 7 33 3 7 52 5 6 9 7 1 3 第二章铁路含油废水水质调查与评价 车进l2 3 6 26 07 2 l0 0 5 94 5 2 63 5 7 6未 d a y 4 车进2 2 5 1 66 17 2 20 0 8 54 9 6 83 8 7 92 0 3检 车进3 2 4 9 46 77 2 50 1 1 55 0 4 23 2 7 3出 车进1 2 3 5 15 27 1 80 0 9 03 4 2 01 9 6 3 6 未 d a y 5 车进21 8 9 85 3 7 2 l0 0 9 42 0 6 l1 8 7 2 72 0 2 检 车进3 2 1 4 35 87 2 00 0 9 43 4 2 01 8 4 2 4出 匿家一级排放标准 51 06 9 1 0 05 铁路回用水标准 5 86 5 95 05 ( 3 ) 机务段水处理构筑物出口 此采样点的含油废水水质检测结果如表2 5 所示。 表2 5 机务段水处理构筑物出口含油废水检测结果 采样采样石油类 浊度 c o d 表面活性水温 p h 值 吸光度 p b 日期点 ( m g l ) n t u ( m g l ) 剂( 1 a g ) 机出l 3 4 5 71 0 3 07 0 80 5 2 48 6 42 0 8 4 8 未 d a y l 机出2 2 0 1 61 0 9 57 0 60 4 6 2 2 5 0 8 2 3 2 7 32 0 0 检 机出3 2 3 6 51 0 3 27 o l0 4 5 23 5 7 72 3 5 7 6 出 机出1 5 5 0 01 9 87 3 2o 1 3 24 6 1 07 4 7 8 8 未 d a y 2 机出2 4 4 5 81 8 97 3 50 1 3 34 6 9 26 9 6 3 62 0 9检 机 机出33 7 2 62 0 87 2 70 1 4 04 6 5 l7 3 5 7 6 出 务机出l 2 8 8 82 2 17 2 70 4 2 37 1 8 46 5 3 9 4 未 段 d a y 3 机出22 6 7 51 9 17 2 8o 3 8 l6 4 4 56 3 2 7 3 2 1 0 检 机出3 3 0 5 31 9 37 2 60 3 9 56 0 7 65 9 9 3 9出 机出13 0 0 21 5 17 2 40 2 2 95 0 1 82 6 0 0 0未 d a y 4 机出2 2 7 2 01 1 67 2 80 2 0 l4 4 0 62 1 1 5 22 0 4检 机出32 7 0 91 4 67 3 90 2 1 63 6 7 22 7 2 1 2 出 机出l 3 5