機械加工含油乳化廢水處理工程實例

吳　昊　趙英武　涂　凱

（上海清浥環(huán)?？萍加邢薰旧虾?01803）

機械加工含油乳化廢水處理工程實例

吳昊趙英武涂凱

（上海清浥環(huán)保科技有限公司上海201803）

介紹某汽車零部件加工企業(yè)機械加工含油乳化廢水處理的工程實例，通過帶式潷油、熱化學(xué)破乳、隔油、混凝氣浮、振動膜過濾、生化營養(yǎng)調(diào)節(jié)、厭氧消化、好氧氧化、MBR處理、臭氧氧化、活性炭吸附等技術(shù)的處理，出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

乳化液；含油廢水；機械加工；熱化學(xué)破乳；膜

在機械加工行業(yè)中廣泛使用到乳化液作為冷卻潤滑劑，發(fā)揮冷卻、潤滑、防銹、清洗等作用，同時減少設(shè)備磨損，提高設(shè)備和刀具的使用壽命［1］。乳化液品類較多，有時被稱作冷卻液、潤滑液、切削液等，經(jīng)過一系列循環(huán)使用后，性能下降變成廢乳化液，另外在設(shè)備和場地清洗過程中也會產(chǎn)生含有大量的污油和乳化液的清洗廢水。這些含油乳化廢水中主要含有：機械油或礦物油、皂類、乳化劑、消泡劑、潤滑防腐劑、可溶性有機物、金屬切削和固體懸浮物、一定濃度的表面活性劑、穩(wěn)定劑和乳化油［2］，具有含油量高、COD濃度高、穩(wěn)定性高、不易破壞，處理難度大的特點［3］。

含油乳化廢水如排入環(huán)境會造成極大的環(huán)境污染，在實際生產(chǎn)中通常對其進行物理化學(xué)預(yù)處理后與生活污水混合進行生化處理。隨著環(huán)境問題的監(jiān)管日趨嚴(yán)謹(jǐn)，這種存在污染物稀釋的混合處理方法可能會受到限制，同時在設(shè)置有城市二級污水處理廠的區(qū)域，生活污水可以直接納管排放，兩種廢水混合增大了處理水量，相關(guān)處理構(gòu)筑物和設(shè)備的投入均大量增加。另外，在工業(yè)發(fā)達和產(chǎn)業(yè)高度集中的區(qū)域，需要對相關(guān)污染物進行總量控制，對含油乳化廢水提出更高的處理要求。本文介紹上海地區(qū)一家汽車零部件加工企業(yè)機械加工含油乳化廢水處理的工程實例，對乳化含油廢水單獨進行處理，出水達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1　工程概況

某汽車零部件加工企業(yè)新建工廠日產(chǎn)生含油乳化廢水30m3，其主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，由于污染物總量控制要求，該廢水處理COD指標(biāo)需要達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1　原水水質(zhì)指標(biāo)

2　工藝流程

該含油乳化廢水處理工藝流程如圖1所示。車間產(chǎn)生的廢乳化液儲存在噸桶中，累積一天的廢乳化液通過叉車運送至廢水站，倒入物化調(diào)節(jié)池進口渠，車間清洗廢水在車間內(nèi)集水池中匯集然后通過泵提升至廢水站物化調(diào)節(jié)池，兩路廢水都通過初步格柵隔渣后流入物化調(diào)節(jié)池前部隔油槽，浮油被攔截在隔油槽中然后通過帶式潷油器撈出。物化調(diào)節(jié)池中的乳化廢水通過提升泵提升進入熱化學(xué)破乳反應(yīng)器破乳，然后自流入后續(xù)隔油池隔油，出水進入混凝氣浮機進一步除油，氣浮出水通過振動膜過濾，清水進入生化調(diào)節(jié)池，濃水進入物化調(diào)節(jié)池。生化調(diào)節(jié)池中的廢水經(jīng)過水量和水質(zhì)均化和調(diào)整后，通過提升泵提升進入?yún)捬醭剡M行厭氧消化，厭氧出水進入好氧生物接觸氧化池好氧消化，之后進入MBR池，通過MBR膜過濾的清水進入臭氧氧化塔進行臭氧氧化處理，之后進入活性炭過濾器進行活性炭過濾和吸附，出水達標(biāo)排放。帶式潷油器和隔油池排出的酸油儲存在酸油儲罐中另行處理，氣浮和生化系統(tǒng)污泥排入污泥池，由疊螺脫水機脫水處理，脫水污泥外運處理處置。

圖1　工藝流程圖

3　構(gòu)筑物單元及設(shè)備

該廢水處理系統(tǒng)物理化學(xué)處理段設(shè)計處理流量3m3/h，白天運行，晚上停止，生化處理和深度處理段設(shè)計流量2 m3/h，每天24h連續(xù)運行。以下就主要功能設(shè)施進行簡要介紹。

3.1物理化學(xué)處理

3.1.1格柵

將污水中的大塊懸浮物攔截，以免對后續(xù)泵、管道和設(shè)備造成損壞。該項目采用豎條格柵和提籃格柵。噸桶儲存的廢乳化液倒入物化調(diào)節(jié)池進口渠，渠道上設(shè)置豎條格柵攔截渣物。清洗廢水從車間由泵和壓力管道輸送至物化調(diào)節(jié)池前隔油槽，在管道出口設(shè)置提籃格柵。格柵柵條間隙為1mm。

3.1.2隔油槽和帶式潷油器

在物化調(diào)節(jié)池的前端隔出一格隔油槽，大部分浮油被攔截在隔油槽內(nèi)，在液面上積累厚厚的一層浮油。帶式潷油器是利用傳動帶回收水面溢油的機械裝置，將隔油槽內(nèi)的浮油收集出來。系統(tǒng)安裝2臺鋼帶寬200mm，功率為45W的帶式潷油器。

3.1.3物化調(diào)節(jié)池

儲存廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，物化調(diào)節(jié)池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為40m3，采用穿孔曝氣系統(tǒng)進行空氣攪拌。物化調(diào)節(jié)池設(shè)置廢水提升泵兩臺，流量為5m3/h，揚程10m，功率0.55kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套。

3.1.4熱化學(xué)破乳反應(yīng)器

含油乳化液廢水的破乳是有效處理的關(guān)鍵步驟之一，最常用的破乳方法為化學(xué)破乳，利用化學(xué)劑改變油水界面性質(zhì)［4］。為了達到更好的破乳效果，該項目采用電熱化學(xué)聯(lián)合破乳，通過電熱棒直接加熱，同時利用進出水管道形成的循環(huán)流加速乳化液脫穩(wěn)，采用硫酸作破乳劑，反應(yīng)溫度控制在50℃~80℃。熱化學(xué)破乳反應(yīng)器設(shè)置電加熱器1套，裝機功率120kW，排氣系統(tǒng)1套，pH計和溫度傳感器各1套，酸投加裝置1套。

3.1.5隔油池

隔油池是處理含油廢水的常用設(shè)備，利用重力分離去除懸浮狀態(tài)的油。該項目采用平流式隔油池，停留時間為2h，設(shè)置刮油機1套。

3.1.6氣浮機

氣浮機采用回流加壓溶氣氣浮，使水中的細小懸浮物黏附在微小空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，達到除去水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的［5］。該項目采用氣浮機處理量為3m3/h，功率為1.96kW，另配套氫氧化鈉、PAC和PAM加藥裝置各1套。

3.1.7振動膜

振動膜是一種碟式超濾膜的應(yīng)用形式，過濾形式采用錯流過濾，通過高頻振動來減少油等污染物質(zhì)對膜的污染，延長超濾膜過濾含油廢水的工作時間，減少反應(yīng)時間，提高膜通量。該項目中配置兩套振動膜系統(tǒng)，交替使用，每套裝置裝機功率為15kW。

3.2生物處理

3.2.1生化調(diào)節(jié)池

儲存廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，生化調(diào)節(jié)池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為60m3，采用穿孔曝氣系統(tǒng)進行空氣攪拌。物化調(diào)節(jié)池設(shè)置廢水提升泵兩臺，流量為5m3/h，揚程10m，功率1.1kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套，營養(yǎng)劑投加裝置1套。

3.2.2厭氧池

在厭氧調(diào)件下，由厭氧和兼性微生物的共同作用下將有機物分解轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過程，通常人們認(rèn)為厭氧過程分為3個階段，水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段，厭氧微生物可以對好氧微生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解，將復(fù)雜的大分子轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡單的小分子，提高污水的可生化性［5］。厭氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，工藝形式采用升流式厭氧污泥床，停留時間為2d，配置循環(huán)泵2臺，流量為10m3/h，揚程為10m，功率為0.55kW。

3.2.3好氧池

在好氧條件下，通過好氧微生物的代謝作用降解有機物。好氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，設(shè)置填料，形成好氧生物接觸氧化池條件，將活性污泥法與生物膜法相結(jié)合，提高處理效率，好氧池停留時間為2.8d。

3.2.4MBR

MBR（Membrane Bio-reactor，膜生物反應(yīng)器）是屬于膜分離的一種，孔徑介于微濾和超濾之間，膜組件可以將生化池中的活性污泥進行截留，保證生化系統(tǒng)中高污泥濃度，提高生化系統(tǒng)的效率，同時，將大分子的有機物進行截留，提高COD去除率。MBR保障有機物進一步徹底氧化分解，并避免有機物對后續(xù)過濾系統(tǒng)造成污染和堵塞。MBR池水力停留時間為15h。

3.3深度處理

3.3.1臭氧接觸氧化塔

為了進一步去除生物化無法降低的有機物，采用臭氧氧化工藝進行深度處理，廢水的臭氧處理在接觸反應(yīng)器中進行，采用氣液兩相逆流操作，強化傳質(zhì)過程［5］。本項目臭氧接觸氧化塔采用316L不銹鋼材質(zhì)，水力停留時間為1h，配套有臭氧發(fā)生器和尾氣破壞器各1套，出水儲存箱1個。

3.3.2活性炭過濾器

該項目中活性炭過濾起到過濾、吸附和臭氧延時氧化的作用，進一步處理臭氧接觸氧化塔未處理完的污染物質(zhì)?；钚蕴窟^濾器采用固定床的形式，設(shè)置兩座并聯(lián)，配套提升泵2臺，流量為10m3/h，揚程為10m，功率為0.55kW。

3.4廢油和污泥處理

3.4.1廢油處理

帶式潷油器和隔油池中分離出來的廢油收集在廢油池中，廢油池中廢油累積一定量后由槽罐車外運處理處置。廢油池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，有效容積5m3。

3.4.2污泥處理

隔油池沉淀污泥、氣浮機污泥和生化系統(tǒng)剩余污泥均排入污泥池一同由疊螺脫水機脫水處理。疊螺脫水機處理能力為絕干污泥量10kg/h，功率為0.38kW。

4　運行效果

經(jīng)過半年的調(diào)試運行后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，處理出水水質(zhì)情況如表2所示。振動膜出水代表物化處理出水，結(jié)果表明，通過物化處理，廢水中的油基本去除，有利于后續(xù)的生化處理。MBR出水代表生化處理階段出水，COD為230mg/L，滿足納管標(biāo)準(zhǔn)?；钚蕴窟^濾器出水代表系統(tǒng)最終出水，COD和石油類均達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表2　系統(tǒng)處理各階段出水水質(zhì)情況

5　結(jié)語

通過帶式潷油、熱化學(xué)破乳、隔油、混凝氣浮、振動膜過濾、生化營養(yǎng)調(diào)節(jié)、厭氧消化、好氧氧化、MBR處理、臭氧氧化、活性炭吸附等技術(shù)的綜合處理整工藝，可以有效的單獨處理機械加工行業(yè)含油乳化廢水，不需與生活污水等其它廢水混合處理，出水可以達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。物化處理階段結(jié)合生化處理階段的處理，可以達到排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。對于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和環(huán)境容量有限的地區(qū)的機械加工行業(yè)含油乳化廢水的處理具有很好的借鑒意義。

［1］劉嘯塵.機械加工行業(yè)中廢乳化液處理的研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2014.

［2］程學(xué)莉，裴喜永，李巖.建材機械加工過程中切削乳化廢水處理［J］.磚瓦，2008（5）：43-45.DOI：10.16001/j.cnki.1001-6945.2008.05.002.

［3］閆莉，楊昌柱.乳化含油廢水處理方法研究［J］.化學(xué)與生物工程，2003，（6）：9-11.

［4］陳和平.破乳方法的研究與應(yīng)用新進展［J］.精細石油化工，2007，29（5）：71-76.

［5］趙英民.注冊環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)材料第一分冊［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2012：53-59.

吳昊（1982—），男，湖南華容，碩士，主要研究方向：水處理技術(shù)。