空壓機乳化油廢水產(chǎn)生原因及處理方法

李二雙，余仲勛，徐 明，陳宏儒，湯 瀟（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南　昆明　650051）

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空壓機乳化油廢水產(chǎn)生原因及處理方法

李二雙，余仲勛，徐 明，陳宏儒，湯 瀟
（昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：機油潤滑空壓機目前在有色金屬企業(yè)有著廣泛的應用。該類空壓機運行中時常發(fā)生含油廢水乳化現(xiàn)象?？諌簷C乳化油廢水具有水量小，含油濃度高，油質(zhì)成份單一，難以處理的特點。文中針對空壓機乳化油廢水產(chǎn)生原因進行分析，闡述對該類廢水的處理方法。指出在工程中應根據(jù)實際情況選擇不同方案，并根據(jù)水質(zhì)情況進行工藝流程的優(yōu)化，工藝方案具有技術(shù)可行性和經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：空壓機；乳化油；廢水處理

0　引 言

空壓機按潤滑方式可分為無油空壓機和機油潤滑空壓機，機油潤滑空壓機目前在有色金屬企業(yè)有著廣泛的應用。據(jù)了解，機油潤滑空壓機運行中時常發(fā)生含油廢水乳化現(xiàn)象。此類廢水水量往往不大，但含油濃度高，乳化嚴重，難以處理，給工業(yè)企業(yè)廢水處理站造成困難。該文針對空壓機乳化油廢水產(chǎn)生原因進行分析，闡述對該類廢水的處理方法。

1　乳化油廢水形成原因

空壓機乳化油廢水與一般機械工廠、石油加工廠的含油廢水不同，它不由用水形成?？諌簷C運行過程中，潤滑油與壓縮空氣相接觸，當高溫壓縮空氣冷卻時，部分水蒸汽的冷凝水與潤滑油形成分散油與乳化油。

含油廢水根據(jù)油類在水中分散的粒徑大小，可以將油類物質(zhì)的存在狀態(tài)分成4種：①浮油：粒徑＞100 μm，漂浮于水中，水中狀態(tài)不穩(wěn)定；②分散油：粒徑10～100 μm，懸浮于水中，水中狀態(tài)不穩(wěn)定；③乳化油：粒徑＜10 μm，分散，水中狀態(tài)穩(wěn)定；④溶解油：＜0.1 μm，分散，水中狀態(tài)非常穩(wěn)定。對于乳化油和溶解油，因其存在狀態(tài)穩(wěn)定，處理起來難度很大。

空壓機含油廢水的特點是水量小，含油濃度高，油質(zhì)成份單一。根據(jù)文獻顯示，實測空壓機乳化油廢水中含油濃度為7 000～226 500 mg／L。它與其它含油廢水比較見表1。

表1 含油廢水含油濃度比較Tab.1 Comparison of oil concentration of oily wastewater

乳化后的機油各項性能急速下降，工作時無法形成保護摩擦的油膜，會使空壓機中運動部件的摩擦系數(shù)提高，潤滑效果惡化，嚴重的會導致軸承損壞、機頭抱死等?？諌簷C中含油廢水如不及時排除，將會氧化和縮合形式積炭，可能成為著火和爆炸的間接原因之一，如直接排入下水道，將會污染水體。

乳化油廢水形成原因一般有以下幾種：

（1）油品質(zhì)量與性質(zhì)不符合要求

由于空壓機一直處于高壓、高溫及有冷凝水存在的環(huán)境中，因此空壓機油應具有優(yōu)良的高溫氧化安定性、低的積炭傾向性、適宜的粘度和粘溫性能及良好的油水分離性、防銹防腐性等。壓縮機油性質(zhì)、質(zhì)量原因、使用壽命、使用環(huán)境都會使壓縮機油在運行中易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，造成油氣分離不清，油耗增大，同時油被乳化而使油膜破壞。

空壓機應根據(jù)季節(jié)不同，選用不同粘度的壓縮機油。根據(jù)部分企業(yè)反饋的信息來看，13號（HS－13）和19號（HS－19）2個牌號的壓縮機油仍有使用，并伴隨產(chǎn)生乳化油廢水。根據(jù)相關(guān)壓縮機油標準，13號（HS－13）與19號（HS－19）此2種壓縮機油已淘汰使用。其中，19號壓縮機油是用含有大量殘渣組分的寬餾分油調(diào)制而成的，在使用中壓縮機積炭量較大。

在最新國家標準 GB／T 7631.9－2014《潤滑劑、工業(yè)用油和有關(guān)產(chǎn)品（L類）的分類第9部分：D組（壓縮機）》中，對不同場合使用的壓縮機油進行了詳細的規(guī)定?，F(xiàn)有標準對于新型機油有抗乳化性的要求，而對于13號、19號壓縮機油無抗乳化性要求。

因此，為減少乳化油廢水的產(chǎn)生，建議應當根據(jù)使用場合選擇符合國家標準的、符合該類型空壓機要求的、具有抗乳化性的機油產(chǎn)品。

（2）大氣空氣濕度的影響

正常空氣中含有一定水分，南方空氣的含濕量相對較高。當濕空氣被壓縮后，水蒸汽密度增加，溫度也上升。壓縮空氣冷卻時，相對濕度便增加，當溫度繼續(xù)下降到相對濕度達100%時，便有水滴從壓縮空氣中析出，這時的溫度就是壓縮空氣的“壓力露點”。故當排氣溫度（油氣桶內(nèi)的溫度）高于壓力露點時，水不會在潤滑油中析出，否則水會在油中析出，發(fā)生乳化現(xiàn)象。

有資料顯示，可以通過提高油溫控制器的控制溫度改善乳化現(xiàn)象。如當螺桿空壓機排氣絕對壓力為1.0 MPa、壓力露點溫度在82℃的情況下，目前螺桿空壓機機油控制溫度設(shè)定為83℃，提高控制溫度設(shè)定為90℃。油溫始終控制在90℃左右，壓力空氣在空壓機內(nèi)部就不會析出液態(tài)水，可以防止機油乳化現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）空壓機的相關(guān)部件堵塞或損壞

在實際運用中，有時會因使用了不合格的空氣濾清器、機油濾清器，或沒有定期更換空氣濾芯、機油濾芯，造成機油臟污。壓縮空氣中的水分會在空壓機部件內(nèi)冷凝沉積，造成堵塞。這些部件出現(xiàn)故障，會引起排油中含大量水，容易形成乳化油。檢修如發(fā)現(xiàn)有損壞或堵塞嚴重，建議更換新品。

2　乳化油廢水處理方法

2.1藥劑破乳法

藥劑破乳法是向乳化液中投加藥劑，破壞油珠的表面界膜，壓縮雙電層，使油珠聚集變大而與水分離。藥劑破乳法主要有鹽析法、凝聚法、鹽析－凝聚混合法、酸化法等。

（1）鹽析法：向乳化油廢水中投加鹽類電解質(zhì)，破壞乳化液油珠的表面界膜及雙電層結(jié)構(gòu)，使油珠凝聚析出。鹽析法破乳后析出油的油質(zhì)較好，但出水渾濁，還需加凝聚劑進行澄清。

（2）凝聚法：向乳化油廢水中投加絮凝劑，利用絮凝物質(zhì)的架橋作用，使微粒油珠結(jié)合成聚合體。常用的的絮凝劑有明礬、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等。

PFS（聚合硫酸鐵）作為破乳劑，具有投藥量少、破乳后水質(zhì)好、對pH值的適應范圍比較廣、形成礬花的速度快、顆粒大、沉降性能好等優(yōu)點。因此是一種很有發(fā)展前途的破乳劑。根據(jù)有關(guān)試驗研究：該破乳劑的最佳投入量為每升乳化油廢水投加40 mL聚合硫酸鐵；最佳攪拌強度高速攪拌400 r／min，低速攪拌為100 r／min；低速攪拌的最佳攪拌時間210 s；高速攪拌的最佳攪拌時間75 s；最佳沉淀時間4 h。

（3）鹽析－凝聚混合法：就是鹽析法、凝聚法的綜合利用，可取得更佳的效果。該方法先用少量的鹽使乳化油珠初步脫穩(wěn)，再加少量的絮凝劑，使之凝聚分離。此法析出的油質(zhì)比鹽析好，比凝聚法投藥量少。

（4）酸化破乳法：一般是通過加酸，使乳化液中的脂肪酸皂轉(zhuǎn)化為不溶于水的脂肪酸而分離出來。酸的投加量以使pH降至2以下為宜。待分離油后，再用石灰乳中和，使廢水pH值達到6～8。

2.2機械物理除油法

（1）離心分離法：借助于離心機械所產(chǎn)生的離心力，將油、水分離。離心法在實際廢水處理中應用并不普遍。

（2）粗粒化除油法：含油廢水通過一種填有粗?；牧系难b置，使廢水中的微細油珠聚結(jié)成油膜，達到油、水分離的目的。此方法有當乳化油廢水含油濃度過高時粗粒化材料易堵塞。

（3）超濾法：利用超濾膜孔徑比油珠粒徑小的特點，當乳化油廢水通過超濾膜過濾器時，只允許水通過，而比膜孔徑大的油粒阻攔，從而達到油、水分離的目的。與傳統(tǒng)方法相比，此法的優(yōu)點是不需加入其它試劑，無二次污染，不產(chǎn)生含油污泥，濃縮也可焚燒處理，設(shè)備費用低，且選擇合適的工作膜處理后的出水一般可達到直接排放標準，或直接作為工業(yè)用水使用。但需對廢水進行嚴格的預處理，同時膜的清洗也較麻煩。

（4）隔油法：利用油、水、渣的密度差進行重力分離。可除去60 μm以上的油粒和廢水中的大部分固體顆粒。隔油法主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。

2.3物理化學法

（1）氣浮法：依靠空氣泡的表面吸附油?；驊腋∥镞_到分離的目的，普通隔油法難以分離的細小油珠，可由氣浮法除去。氣浮法的優(yōu)點是效率高、操作容易控制；缺點是占地面積大，藥劑用量大。

（2）吸附法：利用吸附劑的多孔性和大的比表面積，將廢水中的溶解油和其它溶解性有機物吸附在表面，從而達到油水分離。由于吸附劑一般較貴，吸附容量有限、再生困難，一般只適于深度處理廢水中的微量油。

除了以上方法外，還有電解法等。盡管電解法除油效率高，但由于耗電量大，裝置復雜，電解過程有氫氣產(chǎn)生，易爆，在實際中應用不多。

在實際應用中，通常是2～3種方法聯(lián)合使用。如鹽析－酸化－沉降法、隔油－微絮凝法、鹽析－氣浮－吸附法等，這些工藝在乳化含油廢水處理方面都已經(jīng)有了實際的應用，并取得了很好的處理效果。

3　乳化油廢水的處理工藝流程

針對乳化油廢水性質(zhì)及當前水處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，推薦以下工藝作為乳化油廢水處理工藝。

3.1破乳＋氣浮＋過濾工藝

污水首先經(jīng)過隔油池去除浮油，剩下的乳化油和水的混合液投加破乳劑進行破乳，經(jīng)過兩級氣浮與混凝以去除其中的乳化油，氣浮池的出水進入多介質(zhì)過濾器與活性炭過濾器，出水一般可達到工業(yè)廢水排放要求。出水一部分排放，一部分用作過濾器的反沖洗水。破乳＋氣?。^濾工藝流程圖見圖1。

圖1 破乳?。珰飧　。^濾工藝流程圖Fig.1 Demulsification＋flotation＋filtration process flow diagram

該工藝的優(yōu)點是效率高、投資低，可根據(jù)不同水質(zhì)調(diào)整工藝流程；缺點是占地大、流程較長、操作較復雜。

3.2超濾工藝

膜設(shè)備運行時，物料通過循環(huán)泵加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回循環(huán)槽，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成濾液。超濾工藝流程圖見圖2。

圖2 超濾工藝流程圖Fig.2 Ultrafiltration process flow diagram

該工藝的優(yōu)點是流程簡單、自動化程度高、操作簡單、出水水質(zhì)好；缺點是投資高，對于高濃度的乳化油廢水來說，濾膜容易堵塞，清洗和更換濾膜費用較昂貴。

4　結(jié) 語

該文對空壓機乳化油廢水的產(chǎn)生原因進行分析，闡述了乳化油廢水的處理方法，并推薦適用于空壓機乳化油廢水的處理工藝流程。在工程中應根據(jù)實際情況選擇不同方案，并根據(jù)水質(zhì)情況進行工藝流程的優(yōu)化，工藝方案應具有技術(shù)可行性和經(jīng)濟性。

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中圖分類號：X703

文獻標識碼：A

文章編號：1004－2660（2015）03－0059－04

收稿日期：2015－08－12.

作者簡介：李二雙（1965－），男，云南人，高級工程師.主要研究方向：有色金屬工程污廢水處理.

Cause of Oil Emulsion Wastewater of Air Compressor and Treatment Methods

LI Er－shuang，YU Zhong－xun，XU Ming，CHEN Hong－ru，TANG Xiao
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Oil lubricated air compressor is widely used in non－ferrous metal enterprises.In the operation of this kind of air compressor，the emulsion of oil wastewater often occurs.Oil emulsion wastewater of air compressor has such characteristics as small content of water，high concentration of oil，simple oil composition and difficult to deal with.In this paper，the reasons for the production of air compressor oil wastewater are analyzed，and the treatment method of this kind of wastewater is described.Different options should be made according to the actual situations of the project and the process flow can be optimized according to the water quality.The process is technically feasible and economical.

Key words：air compressor；emulsified oil；treatment of wastewater