摘要：特高压换流变火灾产生的含油消防废水成分主要由石油类和表面活性剂组成，该废水目前还没有比较完善的处理工艺，本文针对这类废水提出了CDFU+改性活性炭吸附的处理工艺，本工艺可以将原废水中1000mg/L的含油量降到10 mg/L以下，COD从2974.9mg/L降到100mg/L以下，最终出水水质能够达到《污水综合排放》（GB 8978--1996）二级标准。

关键词：含油消防废水；CDFU；改性活性炭；处理工艺

1.引言

近年来特高压换流站换流变事故频发，给换流站的安全生产工作造成极大损失；其中部分事故是由于变压设备故障导致绝缘油燃烧造成电气火灾。在发生事故后，站点的消防措施会在一定时间内将火灾给控制住，在灭火的过程中，消防水（氟蛋白泡沫灭火液、水成膜泡沫灭火液）与绝缘油混合产生含油消防废水，这类废水含油量极大，油类物质和COD含量过高会导致下游污水厂的污泥，进而影响污水厂处理效果，需要经过一系列的处理才能排入下游水厂[1]。

油污和表面活性剂成分作为高分子聚合物化学性质稳定，不能被常规水处理工艺简单去除，目前几种主要去除技术包括物理方法、化学方法、生物方法以及他们的组合工艺[2]。物理法是通过利用污染物的理化性质将其从废水中分离出来，这类方法成本低耗时短且没有二次污染，但在低浓度时效果不尽人意，包括吸附法、膜滤法、气浮法、淋洗法、混凝法等。化学法是通过将废水中的大分子有机物降解成小分子有机物再进行，主要方法包括高级氧化法、电化学法、高温焚烧法、光催化降解法、超声降解法等。生物法是通过生物降解作用，利用微生物将大分子有机物降解成小分子有机物与化学法异曲同工，其具有绿色环保操作简单且技术成本低的优点但耗时较长且受废水水质波动影响较大。

由于火灾事故都是突发情况需要短时高效处理，同时BOD/COD值较低即可生化性低，而微生物培养耗时较长且需要长期运营，因此不适用生物处理；此次废水中含油污浓度大，使用化学法需要面对高昂的处理成本和可能带来的二次污染，处理工艺复杂需要人力手动操作；使用吸附法操作简单，吸附速率快占地小，活性炭能够在高温的条件下吸附污染物，很好地满足此类废水处理条件[3]。CDFU+改性活性炭工艺，处理过程高效简便，占地面积小，改性活性炭可再生循环使用减少了药剂和人力的投入，节约成本，是处理此类废水的有效方法。

大量的油污导致废水的TOC能达到2000mg/L换算为 COD为4000mg/L~ 5000mg/L，通过前期CDFU的预处理可去除绝大部分浮油和乳化态的油，剩余少部分溶解态油污只占总浓度的1%，主要组成物质为短链烃和相对分子质量较低的多环芳烃。C8类氟碳表面活性剂的疏水疏油性使其成为消防泡沫灭火液中的关键组分[4]，PFOA和PFOS正是也是消防废水的主要污染物质之一[5]，对动植物都有一定的危害，因此含油消防废水不能直接排入污水厂，对PFOS、PFOA进行去除的同时能降低部分COD[6]。消防泡沫灭火液中另外一个重要的组成成分则是碳氢表面活性剂，通过对废水中油类和碳氟表面活性剂成分的COD换算可知上述两类的COD贡献率大约为40%，剩余的60%则由废水中碳氢表面活性剂成分组成，这一部分物质可通过两级改性活性炭吸附处理去除[7]。

2.实验部分

2.1材料与仪器

原油，消防泡沫灭火剂，COD分析液，CDFU（旋流溶气气浮装置） ，活性炭，COD测定仪，快速消解仪，电热鼓风干燥箱，蠕动泵，电子分析天秤，分液漏斗，含油率测定仪。

2.2实验方法

图1技术路线图

2.2.1实验水质

本次实验用作业现场使用的25号变压油和3%、5%、8%的泡沫溶液（消防泡沫标准用量）配置成模拟废水,废水COD分别为2656.5、2790.1、2974.9mg/L，含油量都为1000 mg/L。

2.2.2实验步骤

1、移取30ml泡沫剂加入到1L容量瓶中加入自来水摇匀配置成3%的泡沫溶液分别称取1g，25号变压油加入3个1L的烧杯中，用量筒量取30ml、50ml、80ml配置好的泡沫溶液，分别加入3个1L的烧杯中搅拌均匀。

图2模拟废水

2、配置好的废水，先进行模拟除油，采用旋流气浮原理进行处理后，得到除油后的废水，取样并测定记录其COD、含油量。

图3分离的油层

图4除油后的废水

3、用清水将备好的吸附剂冲洗干净，直至出水清澈为止，然后将洗净的吸附剂放入烘箱105℃烘4小时，保证其水分烘干后，取出放置在干燥皿中进行冷却。

4、用量筒量取100g冷却好的吸附剂，并准备一个干净的250ml的量筒，将其放置在一个1L的烧杯中，将蠕动泵的进水管插入CFDU段出水中，出水管插入量筒底部，并加入量取好的100g吸附剂，启动蠕动泵以10ml/min的流量进行进水，待水没过吸附剂，并从量筒溢出至烧杯中，取烧杯中的水样测定记录COD、含油量。

图5实验装置

图6蠕动泵

3.结果与讨论

3.1CDFU处理去除效果

表1 CDFU处理效果

从表1可以看出进水含油量为1000mg/L通过CDFU处理过后的出水含油量低于10mg/L，已达到《污水综合排放》（GB8978--1996）二级标准，油类的去除率超过99%，出水的COD分别为130.6、240.3、359.3mg/L，COD的去除率分别为95%、91.3%、87.9%，这是因为油类的去除使COD也被去除了大部分，COD数值还未达到出水标准，残余的COD主要为消防废水中剩余的溶解态的油、碳氟表面活性剂和碳氢表面活性剂，还需要做进一步的深度处理即改性活性炭吸附。

3.2活性炭深度处理去除效果

3.2.1活性炭吸附性能优化

表2改性前后活性炭吸附效果对比

由于市售的活性炭属于批量制造，对废水中含表面活性剂组分的COD去除效率不足，因此需要对活性炭进行改性以此增加其吸附性能，使出水水质达标同时减少活性炭的用量降低处理成本。为了更加匹配实际情况，本文使用8%泡沫消防溶液模拟废水的CDFU出水进行试验。

从表2可以看出在相同水质下改性后的活性炭比未改性活性炭的吸附性能要好，说明改性能够增强吸附作用，改性活性炭对COD的吸附效果最好COD为73.3mg/L，去除率为83%，出水水质达到《污水综合排放》（GB8978 --1996）二级标准，未改性的活性炭吸附性能较差，出水COD为156.8 mg/L，去除率只有63%，不能满足排放要求，因此改性活性炭可以作为含油消防废水深度处理的吸附剂。

3.2.2改性活性炭深度处理对COD去除效果

本次改性活性炭在3%，5%，8%泡沫溶液CDFU出水中对COD的吸附去除率如表3所示，可以看出随着COD浓度的增加，吸附去除率也增加，说明改性活性炭对COD的吸附满足吸附动力学且没有达到吸附饱和，。

表3 三种溶液深度处理效果

4.结论与展望

4.1结论

使用CFDU+活性炭吸附的组合工艺处理后的特高压变电流消防废水水质能够达到《污水综合排放》（GB8978 --1996）二级标准，说明此方案是可行的，其中：CDFU具有强力的除油效果，除油率超过99%对COD的去除也达到90%，改性活性炭的深度处理也能做到对剩余COD的90%的去除，同时发现在相同水质下改性后的活性炭比未改性活性炭的吸附性能要好，说明改性能够增强吸附作用，COD的去除率达到了83%，出水COD为73.3 mg/L。

4.2展望

含油消防废水中，AFFF泡沫灭火剂中含有PFOA，PFOA类物质的存在不可忽视，而我国对于PFCS类物质没有明确的排放指标，统一归类为氟化物不超过1mg/L的标准已经不能够满足环境需求。国外已经着手研究PFOA的排放标准，因此后续我们也将重点研究该处理工艺对废水中PFOA的深度处理。

参考文献

[1] 苏俊杰,刘靖,姚伟宣.化工类火灾现场土壤和消防废水中18种多环芳烃含量测定[J].分析仪器,2020(06):167-169.

[2] 李楠.石油化工企业消防废水收集与处理探讨[J].石化技术,2020,27 (05):204+209.

[3] 童锡臻,石宝友,解岳,王东升.改性活性炭对水中PFOS的吸附去除研究[J].环境科学,2012,33(09):3132-3138.

[4] 贾旭宏.水成膜泡沫灭火剂的研究进展[J].广州化工,2015,43(24):22-24.

[5] 张春晖,刘育,唐佳伟,王文倩,唐元晖,许斌,邓建军,贾广如,王健,魏巍,杨林浩.典型工业废水中全氟化合物处理技术研究进展[J].中国环境科学,2021, 41(03):1109-1118.

[6] 张磊,郑哲,陈文静,宁禹航,陈自强,王坚,杜涛.我国典型含PFOS/PFOSF废物处置技术可行性分析与建议[J].环境科学研究,2022,35 (08): 1974-1985.

[7] 洪雷,丁倩云,亓祥坤,常青.吸附法去除水中全氟化合物的研究进展[J].环境化学,2021,40(07):2193-2203.