原作者：簡小文，唐華君，杜爽，張粵，許罕

（深圳科力邇科技有限公司，深圳，518000）

摘要：特高壓換流變火災(zāi)產(chǎn)生的含油消防廢水成分主要由石油類和表面活性劑組成，該廢水目前還沒有比較完善的處理工藝，本文針對(duì)這類廢水提出了CDFU+改性活性炭吸附的處理工藝，本工藝可以將原廢水中1000mg/L的含油量降到10 mg/L以下，COD從2974.9mg/L降到100mg/L以下，最終出水水質(zhì)能夠達(dá)到《污水綜合排放》（GB 8978--1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：含油消防廢水；CDFU；改性活性炭；處理工藝

1.引言

近年來特高壓換流站換流變事故頻發(fā)，給換流站的安全生產(chǎn)工作造成極大損失；其中部分事故是由于變壓設(shè)備故障導(dǎo)致絕緣油燃燒造成電氣火災(zāi)。在發(fā)生事故后，站點(diǎn)的消防措施會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)將火災(zāi)給控制住，在滅火的過程中，消防水（氟蛋白泡沫滅火液、水成膜泡沫滅火液）與絕緣油混合產(chǎn)生含油消防廢水，這類廢水含油量極大，油類物質(zhì)和COD含量過高會(huì)導(dǎo)致下游污水廠的污泥，進(jìn)而影響污水廠處理效果，需要經(jīng)過一系列的處理才能排入下游水廠[1]。

油污和表面活性劑成分作為高分子聚合物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能被常規(guī)水處理工藝簡單去除，目前幾種主要去除技術(shù)包括物理方法、化學(xué)方法、生物方法以及他們的組合工藝[2]。物理法是通過利用污染物的理化性質(zhì)將其從廢水中分離出來，這類方法成本低耗時(shí)短且沒有二次污染，但在低濃度時(shí)效果不盡人意，包括吸附法、膜濾法、氣浮法、淋洗法、混凝法等?；瘜W(xué)法是通過將廢水中的大分子有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物再進(jìn)行，主要方法包括高級(jí)氧化法、電化學(xué)法、高溫焚燒法、光催化降解法、超聲降解法等。生物法是通過生物降解作用，利用微生物將大分子有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物與化學(xué)法異曲同工，其具有綠色環(huán)保操作簡單且技術(shù)成本低的優(yōu)點(diǎn)但耗時(shí)較長且受廢水水質(zhì)波動(dòng)影響較大。

由于火災(zāi)事故都是突發(fā)情況需要短時(shí)高效處理，同時(shí)BOD/COD值較低即可生化性低，而微生物培養(yǎng)耗時(shí)較長且需要長期運(yùn)營，因此不適用生物處理；此次廢水中含油污濃度大，使用化學(xué)法需要面對(duì)高昂的處理成本和可能帶來的二次污染，處理工藝復(fù)雜需要人力手動(dòng)操作；使用吸附法操作簡單，吸附速率快占地小，活性炭能夠在高溫的條件下吸附污染物，很好地滿足此類廢水處理?xiàng)l件[3]。CDFU+改性活性炭工藝，處理過程高效簡便，占地面積小，改性活性炭可再生循環(huán)使用減少了藥劑和人力的投入，節(jié)約成本，是處理此類廢水的有效方法。

大量的油污導(dǎo)致廢水的TOC能達(dá)到2000mg/L換算為 COD為4000mg/L~ 5000mg/L，通過前期CDFU的預(yù)處理可去除絕大部分浮油和乳化態(tài)的油，剩余少部分溶解態(tài)油污只占總濃度的1%，主要組成物質(zhì)為短鏈烴和相對(duì)分子質(zhì)量較低的多環(huán)芳烴。C8類氟碳表面活性劑的疏水疏油性使其成為消防泡沫滅火液中的關(guān)鍵組分[4]，PFOA和PFOS正是也是消防廢水的主要污染物質(zhì)之一[5]，對(duì)動(dòng)植物都有一定的危害，因此含油消防廢水不能直接排入污水廠，對(duì)PFOS、PFOA進(jìn)行去除的同時(shí)能降低部分COD[6]。消防泡沫滅火液中另外一個(gè)重要的組成成分則是碳?xì)浔砻婊钚詣?，通過對(duì)廢水中油類和碳氟表面活性劑成分的COD換算可知上述兩類的COD貢獻(xiàn)率大約為40%，剩余的60%則由廢水中碳?xì)浔砻婊钚詣┏煞纸M成，這一部分物質(zhì)可通過兩級(jí)改性活性炭吸附處理去除[7]。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料與儀器

原油，消防泡沫滅火劑，COD分析液，CDFU（旋流溶氣氣浮裝置） ，活性炭，COD測定儀，快速消解儀，電熱鼓風(fēng)干燥箱，蠕動(dòng)泵，電子分析天秤，分液漏斗，含油率測定儀。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

圖1技術(shù)路線圖

2.2.1實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

本次實(shí)驗(yàn)用作業(yè)現(xiàn)場使用的25號(hào)變壓油和3%、5%、8%的泡沫溶液（消防泡沫標(biāo)準(zhǔn)用量）配置成模擬廢水,廢水COD分別為2656.5、2790.1、2974.9mg/L，含油量都為1000 mg/L。

2.2.2實(shí)驗(yàn)步驟

1、移取30ml泡沫劑加入到1L容量瓶中加入自來水搖勻配置成3%的泡沫溶液分別稱取1g，25號(hào)變壓油加入3個(gè)1L的燒杯中，用量筒量取30ml、50ml、80ml配置好的泡沫溶液，分別加入3個(gè)1L的燒杯中攪拌均勻。

圖2模擬廢水

2、配置好的廢水，先進(jìn)行模擬除油，采用旋流氣浮原理進(jìn)行處理后，得到除油后的廢水，取樣并測定記錄其COD、含油量。

圖3分離的油層                           

圖4除油后的廢水

3、用清水將備好的吸附劑沖洗干凈，直至出水清澈為止，然后將洗凈的吸附劑放入烘箱105℃烘4小時(shí)，保證其水分烘干后，取出放置在干燥皿中進(jìn)行冷卻。

4、用量筒量取100g冷卻好的吸附劑，并準(zhǔn)備一個(gè)干凈的250ml的量筒，將其放置在一個(gè)1L的燒杯中，將蠕動(dòng)泵的進(jìn)水管插入CFDU段出水中，出水管插入量筒底部，并加入量取好的100g吸附劑，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵以10ml/min的流量進(jìn)行進(jìn)水，待水沒過吸附劑，并從量筒溢出至燒杯中，取燒杯中的水樣測定記錄COD、含油量。

圖5實(shí)驗(yàn)裝置

圖6蠕動(dòng)泵

3.結(jié)果與討論

3.1CDFU處理去除效果

表1 CDFU處理效果

從表1可以看出進(jìn)水含油量為1000mg/L通過CDFU處理過后的出水含油量低于10mg/L，已達(dá)到《污水綜合排放》（GB8978--1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，油類的去除率超過99%，出水的COD分別為130.6、240.3、359.3mg/L，COD的去除率分別為95%、91.3%、87.9%，這是因?yàn)橛皖惖娜コ笴OD也被去除了大部分，COD數(shù)值還未達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，殘余的COD主要為消防廢水中剩余的溶解態(tài)的油、碳氟表面活性劑和碳?xì)浔砻婊钚詣?，還需要做進(jìn)一步的深度處理即改性活性炭吸附。

3.2活性炭深度處理去除效果

3.2.1活性炭吸附性能優(yōu)化

表2改性前后活性炭吸附效果對(duì)比

由于市售的活性炭屬于批量制造，對(duì)廢水中含表面活性劑組分的COD去除效率不足，因此需要對(duì)活性炭進(jìn)行改性以此增加其吸附性能，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)同時(shí)減少活性炭的用量降低處理成本。為了更加匹配實(shí)際情況，本文使用8%泡沫消防溶液模擬廢水的CDFU出水進(jìn)行試驗(yàn)。

從表2可以看出在相同水質(zhì)下改性后的活性炭比未改性活性炭的吸附性能要好，說明改性能夠增強(qiáng)吸附作用，改性活性炭對(duì)COD的吸附效果最好COD為73.3mg/L，去除率為83%，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放》（GB8978 --1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，未改性的活性炭吸附性能較差，出水COD為156.8 mg/L，去除率只有63%，不能滿足排放要求，因此改性活性炭可以作為含油消防廢水深度處理的吸附劑。

3.2.2改性活性炭深度處理對(duì)COD去除效果

本次改性活性炭在3%，5%，8%泡沫溶液CDFU出水中對(duì)COD的吸附去除率如表3所示，可以看出隨著COD濃度的增加，吸附去除率也增加，說明改性活性炭對(duì)COD的吸附滿足吸附動(dòng)力學(xué)且沒有達(dá)到吸附飽和，。

表3 三種溶液深度處理效果

4.結(jié)論與展望

4.1結(jié)論

使用CFDU+活性炭吸附的組合工藝處理后的特高壓變電流消防廢水水質(zhì)能夠達(dá)到《污水綜合排放》（GB8978 --1996）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說明此方案是可行的，其中：CDFU具有強(qiáng)力的除油效果，除油率超過99%對(duì)COD的去除也達(dá)到90%，改性活性炭的深度處理也能做到對(duì)剩余COD的90%的去除，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在相同水質(zhì)下改性后的活性炭比未改性活性炭的吸附性能要好，說明改性能夠增強(qiáng)吸附作用，COD的去除率達(dá)到了83%，出水COD為73.3 mg/L。

4.2展望

含油消防廢水中，AFFF泡沫滅火劑中含有PFOA，PFOA類物質(zhì)的存在不可忽視，而我國對(duì)于PFCS類物質(zhì)沒有明確的排放指標(biāo)，統(tǒng)一歸類為氟化物不超過1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能夠滿足環(huán)境需求。國外已經(jīng)著手研究PFOA的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此后續(xù)我們也將重點(diǎn)研究該處理工藝對(duì)廢水中PFOA的深度處理。

參考文獻(xiàn)

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