冷軋乳化液廢水處理試驗研究
來源：江蘇久吾高科技股份有限公司 閱讀：2896 更新時間：2009-08-13 10:581 前言
武鋼冷軋廢水處理站采用化學(xué)破乳法對乳化液廢水進行處理。其流程為：調(diào)節(jié)池→化學(xué)破乳→加熱靜沉分離→處理水送酸堿處理系統(tǒng)處理。由于該破乳系統(tǒng)的處理效果不好，投產(chǎn)以后即廢棄不用。
目前破乳是在原酸堿系統(tǒng)的集油池中進行，破乳劑采用腐植酸鈉，破乳后的廢水送酸堿系統(tǒng)預(yù)沉池進行油水分離，由于停留時間短，并且是自然分離，因此分離效果差，致使酸堿系統(tǒng)沉淀的污泥含油量高，經(jīng)常造成沉淀池斜板堵塞及壓濾機濾布堵塞，嚴重影響了沉淀池和板框壓濾機的正常運行；同時由于廢水中含油量濃度高，對廢水處理站的檢測儀表及水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行構(gòu)成了極大的危害。破乳系統(tǒng)存在的以上問題，不僅僅給冷軋廢水處理站的運行及管理帶來了諸多麻煩，更對北湖地區(qū)的水系統(tǒng)造成了嚴重的污染。因此，改造現(xiàn)有乳化液處理系統(tǒng)已刻不容緩。
武鋼公司有關(guān)部門在大量深入細致工作的基礎(chǔ)上，提出了采用超濾法和氧化破乳法對冷軋乳化液廢水進行處理的方案，并組織專家對其可行性進行了論證。為了保證工程的順利，武鋼公司還決定在2000年8月就氧化破乳法和超濾法兩套裝置進行現(xiàn)場實際運行試驗，以最終確定處理方案。
2 試驗原理及裝置
2.1 乳化液的結(jié)構(gòu)與特性[1]工業(yè)上使用的乳化液是在油或脂類物質(zhì)中加入表面活性劑，然后加入水。油和脂類在表面活性劑的作用下以極微小的顆粒分散在水中，如圖1所示。
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由于其特殊的結(jié)構(gòu)和極小的分散度，在水分子熱運動的影響下，油滴在水中是非常穩(wěn)定的，就如同“溶解”在水里一樣。這種乳化液通常稱為“水包油”型乳化液，工業(yè)上通常使用的乳化液就是這一種，其濃度一般<10%。乳化含油廢水不能采用常規(guī)的靜置上浮的方法進行油水分離。
2.2 超濾法[2][3][4]
超濾(Ultrafiltration，常簡寫為UF)是一種膜分離技術(shù)，它與反滲透很相似，也是利用半透膜以壓力差作為推動力的膜分離過程，通過有選擇性的膜，將溶液中的不同分子量的微粒加以分離，在介質(zhì)壓力下，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過膜上的微孔，大于孔徑的微粒被截留。膜上微孔的尺寸與形狀決定了膜的分離性能。被截留的微粒子不能形成濾餅，仍以溶質(zhì)形式保留在濾液中。由膜管和循環(huán)泵等元件組成的裝置，稱為超濾裝置。超濾裝置流程見圖2。
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超濾裝置可根據(jù)處理液的量，來配置超濾管的大小和根數(shù)，組成所需處理能力的超濾裝置。
主要設(shè)備有：超濾裝置1套。
2.3 氧化破乳法
氧化破乳的原理是根據(jù)電離層理論，在乳化液廢水中加入廢酸洗液，在微小氣泡的氧化作用下，一方面使廢酸洗液中的二價鐵轉(zhuǎn)化為三價鐵，三價鐵生成氫氧化鐵，并破壞乳化液的電離層，使乳化液分解，達到破乳的目的；另一方面乳化液廢水中的乳化劑被氧化而喪失乳化能力，從而加速破乳。其工藝流程見圖3。試驗裝置的處理能力為0.1m3/h。
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主要設(shè)備有：破乳塔、兩級氣浮塔、超高精度過濾塔。
3 試驗方案及監(jiān)測項目
(1)要求兩套裝置必須達到設(shè)計的平均能力。
(2)試驗時間為14天。
(3)化學(xué)藥劑的消耗量和水、電、蒸汽等能源介質(zhì)消耗量的記錄。
(4)試驗裝置運行狀況，包括試驗裝置流量、停機、故障等記錄。
(5)試驗中各裝置產(chǎn)生的廢棄物(包括清洗液)，采取有效措施收集并計量。
(6)試驗裝置運行過程中，對崗位操作人員及周邊環(huán)境的影響，應(yīng)作出評價。
(7)各試驗裝置對操作程序的難度及勞動強度作出評價。
(8)監(jiān)測單位：武漢市環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測中心。
(9)監(jiān)測項目：pH值、SS、油(油項目采用紅外線法監(jiān)測)。
(10)采樣監(jiān)測：原液在同一位置采樣，兩套試驗裝置出水分別采樣，共計3組樣，同時采得，頻率為每天1～3次。
(11)評價標(biāo)準(zhǔn)：執(zhí)行GB13456-92《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表3，軋鋼工藝冷軋板帶分類二級標(biāo)準(zhǔn)，pH值：6～9，SS≤150mg/l，石油類≤10mg/l。
4 試驗數(shù)據(jù)分析
4.1 流量變化
平均小時流量(8月17日)的變化曲線(見圖4)。
4.2 水質(zhì)變化曲線
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(1)pH值變化曲線(見圖5)。圖中曲線斷開部分為未取到檢測水樣。
(2)SS變化曲線(見圖6)。圖中曲線斷開部分為未取到檢測水樣。
(3)油含量變化曲線(見圖7)。圖中曲線斷開部分為未取到檢測水樣。
4 經(jīng)濟及運行效果分析
4.1 化學(xué)藥劑及能源消耗和運行成本計算
化學(xué)藥劑及能源消耗和運行成本計算詳見表1。
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各化學(xué)藥劑單價：廢HCl：50元/t；HNO3：1900元/t；清洗劑：10000元/t；CaO：500元/t；石灰乳：80元/t(10%)；蒸汽：90元/t；壓縮空氣：0.1元/m3；電費：0.38元/kWh；廢油：1000元/t。
4.2 經(jīng)濟及運行效果分析
(1)處理每m3乳化液廢水的運行成本：超濾法為6.13元，氧化法為6.87元。
(2)處理每m3乳化液廢水的投資成本(按10年計)：超濾法為4.62元，氧化法為3.23元。
(3)處理每m3乳化液廢水的回收可用油：超濾法為2.47元，氧化法為負值(產(chǎn)生油泥，需經(jīng)二次脫水處理)。
(4)處理水含油達標(biāo)率：超濾法達標(biāo)率91.6%，氧化法為10%。
(5)處理水懸浮物達標(biāo)率：超濾法達標(biāo)率為95.8%，氧化法為66.6%。
(6)處理水pH值達標(biāo)率：超濾法達標(biāo)率為95.8%，氧化法為16%。
(7)故障停機次數(shù)：超濾法為1次，系統(tǒng)穩(wěn)定；氧化法為6次，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。
(8)對乳化液變化的適應(yīng)性：乳化液變化對超濾法影響較小，適應(yīng)性強，乳化液變化對氧化法有決定性影響，系統(tǒng)(指破乳劑)適應(yīng)性差。
(9)超濾裝置系統(tǒng)自動運行，不需人工操作，管理簡單，運行中不產(chǎn)生任何廢棄物和廢氣等，操作環(huán)境良好；氧化法裝置系統(tǒng)自動運行，運行中需人工進行藥劑量的調(diào)整，工人勞動強度大，管理復(fù)雜，運行時產(chǎn)生大量的油泥和含油的廢氣，操作環(huán)境極差。
5 結(jié)論
根據(jù)超濾法和氧化法的試驗數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場人員對設(shè)備運行情況的記錄等試驗結(jié)果，可以看出：超濾法在處理乳化液廢水的各項監(jiān)測指標(biāo)中，系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、對乳化液變化的適應(yīng)性、操作管理、處理成本等均優(yōu)于氧化法。超濾法和氧化法在總成本(處理能力為12.5m3/h時，超濾法一次投資530萬元，氧化法一次投資370萬元；設(shè)備使用年限按10年計算)基本相當(dāng)。超濾法每年可回收廢油266.76t(折合人民幣26.676萬元)，而氧化法無法回收廢油，產(chǎn)生的油泥對后續(xù)污泥脫水處理產(chǎn)生不利影響。因此，在冷軋乳化液廢水處理中采用超濾法是最理想的。
