摘要：特高壓換流變火災產(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)能夠達到《污水綜合排放》（GB 8978--1996）二級標準。

關鍵詞：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備故障導致絕緣油燃燒造成電氣火災。在發(fā)生事故后，站點的消防措施會在一定時間內(nèi)將火災給控制住，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含量過高會導致下游污水廠的污泥，進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短且沒有二次污染，但在低濃度時效果不盡人意，包括吸附法、膜濾法、氣浮法、淋洗法、混凝法等?；瘜W法是通過將廢水中的大分子有機物降解成小分子有機物再進行，主要方法包括高級氧化法、電化學法、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物降解成小分子有機物與化學法異曲同工，其具有綠色環(huán)保操作簡單且技術(shù)成本低的優(yōu)點但耗時較長且受廢水水質(zhì)波動影響較大。

由于火災事故都是突發(fā)情況需要短時高效處理，同時BOD/COD值較低即可生化性低，而微生物培養(yǎng)耗時較長且需要長期運營，因此不適用生物處理；此次廢水中含油污濃度大，使用化學法需要面對高昂的處理成本和可能帶來的二次污染，處理工藝復雜需要人力手動操作；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條件[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。

大量的油污導致廢水的TOC能達到2000mg/L換算為 COD為4000mg/L~ 5000mg/L，通過前期CDFU的預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]，對動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PFOS、PFOA進行去除的同時能降低部分COD[6]。消防泡沫滅火液中另外一個重要的組成成分則是碳氫表面活性劑，通過對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貢獻率大約為40%，剩余的60%則由廢水中碳氫表面活性劑成分組成，這一部分物質(zhì)可通過兩級改性活性炭吸附處理去除[7]。

2.實驗部分

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，電熱鼓風干燥箱，蠕動泵，電子分析天秤，分液漏斗，含油率測定儀。

2.2實驗方法

圖1技術(shù)路線圖

2.2.1實驗水質(zhì)

本次實驗用作業(yè)現(xiàn)場使用的25號變壓油和3%、5%、8%的泡沫溶液（消防泡沫標準用量）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實驗步驟

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號變壓油加入3個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1L的燒杯中攪拌均勻。

圖2模擬廢水

2、配置好的廢水，先進行模擬除油，采用旋流氣浮原理進行處理后，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，保證其水分烘干后，取出放置在干燥皿中進行冷卻。

4、用量筒量取100g冷卻好的吸附劑，并準備一個干凈的250ml的量筒，將其放置在一個1L的燒杯中，將蠕動泵的進水管插入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，啟動蠕動泵以10ml/min的流量進行進水，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實驗裝置

圖6蠕動泵

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，已達到《污水綜合排放》（GB8978--1996）二級標準，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%，這是因為油類的去除使COD也被去除了大部分，COD數(shù)值還未達到出水標準，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氫表面活性劑，還需要做進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比

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

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，說明改性能夠增強吸附作用，改性活性炭對COD的吸附效果最好COD為73.3mg/L，去除率為83%，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放》（GB8978 --1996）二級標準，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COD的吸附滿足吸附動力學且沒有達到吸附飽和，。

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)能夠達到《污水綜合排放》（GB8978 --1996）二級標準，說明此方案是可行的，其中：CDFU具有強力的除油效果，除油率超過99%對COD的去除也達到90%，改性活性炭的深度處理也能做到對剩余COD的90%的去除，同時發(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，說明改性能夠增強吸附作用，COD的去除率達到了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，而我國對于PFCS類物質(zhì)沒有明確的排放指標，統(tǒng)一歸類為氟化物不超過1mg/L的標準已經(jīng)不能夠滿足環(huán)境需求。國外已經(jīng)著手研究PFOA的排放標準，因此后續(xù)我們也將重點研究該處理工藝對廢水中PFOA的深度處理。

參考文獻

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