乳化液廢水預處理工程設計分析
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摘要：機械加工中產生的含油乳化液廢水，具有含油量高，COD濃度高的特點，為保障后續生化處理正常運行，需進行除油預處理。某工程設計采用轉鼓收油器-紙帶過濾機-陶瓷膜超濾工藝進行除油預處理，介紹了該工藝的處理流程、主要設計參數及處理效果。工程運行結果表明，該工藝對油的去除率大于99%，對COD去除率大于90%，出水水質滿足設計要求。
關鍵詞：乳化液廢水；轉鼓收油器；紙帶過濾機；陶瓷膜超濾
1工程概況
廣西某鋁加工公司年產20萬t大規格高性能鋁合金板帶型材，在中厚板熱軋生產過程中產生含油乳化液廢水，乳化液廢水主要包括熱軋機組乳化液廢水和軋輥磨削乳化液廢水。廢水中約含有5％的油脂，其中95％為乳化油，COD質量濃度約為180000mg／L。必須有效地進行除油預處理，才能進入后續生化裝置。針對乳化液廢水高油、高COD的特點，采用調節池-轉鼓收油器-紙帶過濾機-循環水池及濃水池-陶瓷膜超濾工藝，高效、穩定地去除廢水中的油類，大大降低出水COD濃度，為后續生化處理提供了有利條件。
2設計水量、水質
乳化液廢水設計處理規模為3m3／h，乳化液廢水設計進出水水質見表1。
3處理工藝流程
乳化液廢水產生于機械加工和鋼鐵冷軋等行業，主要成分有礦物油、表面活性劑、添加劑及金屬屑等。COD濃度在幾萬到幾十萬，可生化性差，屬于高濃度難降解有機廢水［1］。目前，國內外處理工藝有加酸加熱破乳、化學混凝-生化、藥劑氧化及陶瓷膜超濾等［2-3］。汽車零部件清洗過程產生的乳化液廢水采用兩級混凝－生物接觸氧化法處理后，COD平均去除率達99．55％，油去除率達99．91％［4-5］。軋鋼乳化液廢水采用刮油刮泥機-紙袋過濾機-陶瓷膜超濾處理，操作穩定，占地面積小，出水水質好，正常工作時不消耗藥劑［6］。鋼板冷軋過程中產生的乳化液廢水采用刮油機－渦凹氣浮預處理，再與其他廢水混合采用溶氣氣浮－A／A／O－MBR膜生化處理法處理，出水ρ（COD）＜30mg／L［7］。本工程乳化液廢水水量小，COD及油含量高，用地緊張，出水要求高，選擇轉鼓收油器－紙帶過濾機－陶瓷膜超濾工藝進行處理，出水水質能夠滿足后續生化要求。乳化液廢水處理工藝流程見圖1。乳化液廢水壓力輸送至調節池內進行均質均量，調節池內設電加熱裝置及硫酸加藥管道，用于乳化液廢水破乳，油水分離。調節池液面上設置轉鼓收油器，收集破乳后漂浮到表面的浮油，然后用氣動隔膜泵將其輸送到廢油池。調節池下部廢水用離心泵提升到紙帶過濾機，進一步過濾去除廢水中細小雜質、懸浮物及乳化油。紙帶過濾機放在循環水池池頂，過濾出水自流入循環水池。循環水池內設電加熱裝置、硫酸加藥管道，根據陶瓷膜超濾運行情況及時在線調整循環水池的溫度和pH值，保證超濾產水的除油效果及回收率大于90％。超濾裝置包括進料泵、循環泵及超濾膜管。循環水池與超濾裝置構成一個循環回路。超濾膜進料泵啟動，廢水充滿超濾膜管后，開啟循環泵，開始過濾，超濾產水達標排放，其余廢水則在循環水池與超濾裝置構成的系統中循環回流。隨著超濾運行時間的延長，循環水池內油含量逐漸增加到一定濃度時，用泵抽送到濃縮液水池內靜置分層，下層廢水輸送到調節池再次處理，上層浮油則用泵輸送到廢油池。超濾膜面污染后系統報警，停止過濾，系統切換到清洗狀態。清洗完畢后，系統過濾能力恢復，廢水重新開始過濾。超濾運行時控制溫度在50℃左右。
4主要構筑物及設備參數
（1）調節池。1座，分2格。單格尺寸為7．2m×3．0m，有效水深6．0m，每格容積為140m3。池內設電加熱裝置，每格4個，單個功率為25kW；設調節池提升泵2臺，1用1備，單臺流量為10m3／h，揚程為15m，功率為1．1kW，提升泵出口干管上設置電磁流量計，用以計量出水的瞬時流量及累計流量，并設回流管調節流量；設溫度傳感器2臺，每格1臺；超聲波液位計2臺，每格1臺，可在控制室進行監控。（2）轉鼓收油器。最大收油能力為5m3／h，功率為0．25kW。配套氣動隔膜泵，最大流量為170L／min，出口壓力為8．6kg／cm2。（3）廢油池及事故池。廢油池1座，與調節池合建，尺寸為7．2m×2．0m，有效水深6．0m。池內設電加熱裝置2個，單個功率為25kW；設廢油池提升泵1臺，采用氣動隔膜泵，流量為10m3／h，揚程為25m。事故池1座，與調節池合建，尺寸為7．2m×5．6m，有效水深6．0m。設事故池提升泵1臺，流量為10m3／h，揚程為15m，功率為1．1kW。（4）紙帶過濾機。處理流量為10m3／h，設置2臺，1用1備，材質為不銹鋼304，功率為400W，配套磁輥分離器，用以去除廢水中的鐵屑。（5）循環水池及濃縮液水池。兩池合建，1座，分2格。單格尺寸為4．1m×3．0m，有效水深2．5m，每格容積為36m3。池內設電加熱裝置，每格2個，單個功率為10kW；設溫度傳感器2臺；超聲波液位計2臺；pH在線監測儀2臺，可在控制室進行監控；提升泵1臺，流量為40m3／h，揚程為10m，功率為4kW。（6）陶瓷膜超濾裝置。共2套，單套處理能力為3m3／h。每套裝置包含2個膜組件，串聯形成一個循環回路，膜通量為60L／（m2•h）；超濾膜支撐體材質為α－Al2O3，膜材質為ZrO2，膜孔徑為0．05μm，單支膜管面積為0．42m2，膜管外徑為41．0mm，膜管長度為1000mm，通道數量為37孔，端封采用PTFE（聚四氟乙烯）材質，超濾運行時廢水溫度為50℃，出水回收率大于90％。每套陶瓷膜超濾裝置配有1臺進料泵和1臺循環泵，進料泵流量為30m3／h，揚程為30m，功率為7．5kW；循環泵流量為250m3／h，揚程為30m，功率為37kW。循環泵的大流量保證廢水在超濾膜管內速度不小于3m／s。超濾裝置配置1套CIP在線清洗系統，為不銹鋼304一體化設備，包括水洗槽、堿洗槽、酸洗槽，尺寸分別為1．5m×2．7m，1．5m×0．7m，1．5m×0．7m，有效水深1．7m。每格內配備1臺電加熱裝置，功率分別為20、10、10kW。硝酸質量分數為1％~2％，氫氧化鈉溶液質量分數為2％~4％。超濾系統為自動控制，對進口、出口及循環口的氣動閥門進行控制，并設在線監測超濾出水的電磁流量計及壓力變送器，實現自動過濾、沖洗。
5運行效果
經單機調試、聯動調試后，該工程實際運行結果表明，整套系統運行穩定，在進水水量水質波動較大的情況下，調節池起到很好的調節作用，保證了后續工藝的平穩進行。實測進出水水質見表2。
6投資及運行成本
本工程設備投資約為280萬元。噸水用電成本約為14．50元，噸水藥劑成本約為1．36元，噸水總運行成本約為15．86元。
7結語
（1）采用調節池－轉鼓收油器－紙帶過濾機－循環水池及濃水池－陶瓷膜超濾工藝處理含油乳化液廢水，處理出水ρ（COD）＜5000mg／L，COD去除率大于90％；出水ρ（石油類）＜70mg／L，去除率大于99％；廢水回收率大于90％，達到進入后續生化系統的要求，降低了對生化系統的沖擊及處理負荷。（2）調節池內使用的轉鼓收油器對表面浮油收集效果好，適用于表面含有浮油的廢水預處理工程中。（3）陶瓷膜超濾工藝處理乳化液廢水用電量大，改進陶瓷膜表面親水疏油性能，降低膜管內沖刷流速，降低能耗是待改進之處。
參考文獻：
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［7］杜肖，李曉玲，袁蔚文，等．汽車鋼板冷軋生產廢水處理工程設計［J］．工業用水與廢水，2016，47（4）：74－76.
作者：杜肖 陳德星 單位：麥王環境技術股份有限公司