乳化液廢水膜處理技術(shù)應(yīng)用

■ 南京科潤(rùn)工業(yè)介質(zhì)股份有限公司 （江蘇 211106） 李新春 王書鵬

■ 合肥市信達(dá)膜科技有限公司 （安徽 230012） 儲(chǔ)振國(guó) 陳傳云

近年來，乳化液廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的危害已經(jīng)引起了極大的關(guān)注，機(jī)加工企業(yè)環(huán)保壓力巨大，大多數(shù)機(jī)加工企業(yè)沒有自己的廢水處理站，而直接委外處理費(fèi)用高，企業(yè)希望尋求一種經(jīng)濟(jì)、高效的廢液處理技術(shù)及設(shè)備。

目前市場(chǎng)上典型的三種乳化液廢水處理技術(shù)為：生化技術(shù)、蒸發(fā)技術(shù)、膜處理技術(shù)。生化技術(shù)以物理方法去除顆粒物和少量浮油，以氧化分解方案提高生化性，以菌類通過好氧、厭氧去除COD，設(shè)備占地較大，對(duì)人員維護(hù)要求較高，受廢水水量波動(dòng)影響，需定期測(cè)定調(diào)整加藥量，處理效果不穩(wěn)定；蒸發(fā)技術(shù)采用多效蒸發(fā)方式盡可能在蒸發(fā)同時(shí)節(jié)約能源，其優(yōu)點(diǎn)為電導(dǎo)率改善較好，COD去除率高，設(shè)備自動(dòng)化程度較高，缺點(diǎn)為設(shè)備初期投入較高。膜處理技術(shù)是目前公認(rèn)的使用維護(hù)成本低、見效快、經(jīng)濟(jì)效益高的廢水處理技術(shù)。

但目前常規(guī)采用陶瓷膜分離后，不能達(dá)到回用指標(biāo)，需要結(jié)合生化工藝進(jìn)行后續(xù)處理，增加了工藝的復(fù)雜性，同時(shí)，膜處理系統(tǒng)中洗膜需要用純水，一般需要由客戶提供，并且洗膜需要用特定的酸、堿藥劑，洗膜后有酸堿廢液的產(chǎn)生，產(chǎn)生的酸堿廢液一般排入后續(xù)的生化系統(tǒng)，由于生化工藝的復(fù)雜性，多大企業(yè)不能接受；而純粹采用膜處理工藝的話就要考慮合適的特種分離膜材質(zhì)，并且要考慮酸堿廢液的回收利用。

本文對(duì)某企業(yè)乳化液廢水，采用了除油除雜－陶瓷膜－特種分離膜處理工藝進(jìn)行了生產(chǎn)應(yīng)用，同時(shí)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了純水自制、酸堿回收利用，出水水質(zhì)指標(biāo)良好，并且將出水用于回配清洗劑及洗膜用水，得到了企業(yè)的認(rèn)可。

1. 廢水來源及水質(zhì)

本研究以山東某變速箱殼體機(jī)加工企業(yè)所產(chǎn)生的廢水為研究對(duì)象，乳化液廢水狀態(tài)如圖1所示，乳化液廢水里含有不少雜質(zhì)，顏色呈灰黑色。

該企業(yè)乳化液廢水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

其現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的廢水主要為加工中心產(chǎn)生的乳化液廢水和清洗機(jī)清洗工件所產(chǎn)生的乳化液清洗廢水，每天產(chǎn)量為2t?？蛻魧煞N廢水混合后統(tǒng)一處理。

2. 主要配置及工藝流程

（1）主要配置：針對(duì)該企業(yè)乳化液廢水的處理量低的現(xiàn)狀，考慮到洗膜廢水的產(chǎn)生，為了提高濃縮效率，在該項(xiàng)目中采用了集中處理的方式，每三天集中處理一次，處理量為6t，處理時(shí)間為18h。

圖1 某企業(yè)乳化液廢水

表1 乳化液廢水水質(zhì)指標(biāo)

本系統(tǒng)的主要配置為：一級(jí)保安過濾器1臺(tái)（超濾膜保安過濾器）、超濾膜組件1套、一級(jí)保安過濾器1臺(tái)（特種分離膜保安過濾器）、特種分離膜組件1套、換熱器1臺(tái)、水泵6臺(tái)（超濾供料泵、超濾提升泵、特種分離膜供料泵、特種分離膜提升泵、排渣泵、周轉(zhuǎn)泵），總裝機(jī)功率12.85kW。其中，一級(jí)保安過濾器的濾芯材質(zhì)為聚酰胺（尼龍），精度為150μm；二級(jí)保安過濾器的濾芯為聚丙烯（PP），精度為10μm；超濾膜的主要成分為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等，過濾精度20nm，過濾面積6m2，共3個(gè)膜組件，每個(gè)膜組件含7支膜管，共21支；特種分離膜過濾精度1nm，特種分離膜過濾面積39m2，共2個(gè)膜組件，每支膜組件含3支膜管，共6支。

（2）工藝流程：該系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

制純水模式：來自自來水管網(wǎng)的水加入到特種分離膜的清洗罐，經(jīng)保安過濾器后進(jìn)入特種分離膜系統(tǒng)，濃液循環(huán)回到特種分離膜清洗罐，純水去純水罐和純水加熱罐，等待洗膜時(shí)使用。

工作模式：來自廢液收集罐的乳化液廢水經(jīng)保安過濾器后進(jìn)入超濾膜系統(tǒng)，濃縮液循環(huán)回到廢液收集罐，清液進(jìn)入特種分離膜進(jìn)料罐，然后經(jīng)保安過濾器后進(jìn)入特種分離膜系統(tǒng)，清液進(jìn)入特種分離膜清液罐，濃縮液循環(huán)返回至特種分離膜進(jìn)料罐，待廢液處理完畢，將廢液收集罐、特種分離膜進(jìn)料罐的濃縮液排至濃縮液收集罐。

洗膜模式：分堿洗、酸洗、漂洗三種。首次酸洗或堿洗時(shí)，先將純水加熱罐內(nèi)的水打入到超濾膜和特種分離膜各自的清洗罐并加入酸或堿，清洗過程同工作模式。漂洗時(shí)，僅采用純水對(duì)膜進(jìn)行清洗，不再贅述。

酸堿回收：酸堿洗膜后，超濾膜的酸堿透過液儲(chǔ)存到廢酸罐、廢堿罐，特種分離膜的酸堿透過液儲(chǔ)存到回收酸罐、回收堿罐，等待下次洗膜時(shí)重復(fù)使用，超濾膜洗膜用酸堿廢液排入濃縮液罐，和系統(tǒng)濃縮液一起最終委外處理。

3. 應(yīng)用研究及結(jié)果分析

（1）應(yīng)用研究：為了摸清該裝置的運(yùn)行工況及穩(wěn)定性，重點(diǎn)研究了以下兩個(gè)方面。

一是膜通量與過濾壓力及運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系。不同壓力下超濾膜和特種分離膜的膜通量隨時(shí)間的變化規(guī)律（超濾膜運(yùn)行溫度20～25℃，特種分離膜運(yùn)行溫度30～40℃），具體數(shù)值曲線如圖3、圖4所示。

從圖3可以 看出，在不同壓力下，超濾膜開始過濾時(shí)，初始膜通量隨著壓力的增大而增大，但在1h過后，膜通量均急速下降，在2h后膜通量下降較慢，逐漸趨于穩(wěn)定，0.5MPa曲線和0.6MPa曲線在2h后曲線趨于重合。從圖4可以看出，特種分離膜膜通量隨著壓力的增大呈現(xiàn)逐步增加的趨勢(shì)，各壓力下膜通量平穩(wěn)衰減。結(jié)合圖3、圖4，考慮到運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，本裝置中陶瓷膜按0.5MPa運(yùn)行，特種分離膜按1.5MPa運(yùn)行，滿足了處理量的要求，也實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)性。

二是關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系。經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證得知，在超濾膜提升泵壓力0.5MPa，特種分離膜提升泵壓力1.5MPa，超濾膜溫度在20～30℃，特種分離膜在30～40℃，工況下運(yùn)行，能達(dá)到最佳處理效果，平均處理量為0.5t/h，完全滿足6t/天的集中處理要求。

由圖5、圖6可知，乳化液廢水經(jīng)保安過濾器過濾后，其膜系統(tǒng)進(jìn)水平均COD為65 000～70 000mg/l，油含量為6 400～6 600mg/l，超濾膜出水平均COD為17 000～20 000mg/l，油含量為42～55mg/l，特種分離膜出水平均COD為750～850mg/l，油含量為0～0.15mg/l。

圖2 工藝流程

圖3 不同壓力下超濾膜膜通量與時(shí)間關(guān)系

圖5 超濾膜處理前后關(guān)鍵指標(biāo)變化

圖4 不同壓力下特種分離膜膜通量與時(shí)間關(guān)系

圖6 特種分離膜處理前后關(guān)鍵指標(biāo)變化

（2）結(jié)果分析：圖7為超濾膜保安過濾器內(nèi)部狀況，可以看出，保安過濾器內(nèi)漂浮著一些黑色雜物，主要為金屬雜質(zhì)、灰塵、浮油等；圖8為超濾膜保安過濾器后的取樣，由于大部分金屬雜質(zhì)、灰塵被過濾掉，廢液呈乳白色。

圖9為特種分離膜進(jìn)料罐內(nèi)水質(zhì)，圖10為特種分離膜進(jìn)料罐內(nèi)的廢液取樣，從圖9、圖10可以看出，廢液澄清，可見度高，呈黃褐色。

圖11為特種分離膜保安過濾器內(nèi)雜質(zhì)狀況，可以看出，保安過濾器內(nèi)部附著一些白色粉末，主要為水中懸浮物、細(xì)菌等；圖12為濃縮液罐內(nèi)的濃縮物，上浮泡沫狀物質(zhì)，主要為乳化基油、防腐劑、殺菌劑等。

圖13為特種分離膜清液罐內(nèi)水質(zhì)狀況，圖14為特種分離膜清液罐內(nèi)取樣，從圖13、圖14可以看出，經(jīng)特種分離膜處理后的清液澄清透亮，和純水顏色一致。

表2為特種分離膜進(jìn)料罐（超濾清液）取樣化驗(yàn)結(jié)果。

表3為特種分離膜清液罐取樣化驗(yàn)結(jié)果。

4. 經(jīng)濟(jì)效益分析

圖7 超濾膜保安過濾器內(nèi)雜物

圖8 超濾保安過后取樣

圖9 特種分離膜進(jìn)料罐內(nèi)水質(zhì)

圖10 特種分離膜進(jìn)料罐（超濾清液）取樣

圖11 特種分離膜保安過濾器內(nèi)雜物

圖12 最終濃縮液

圖13 特種分離膜清液罐水質(zhì)

圖14 特種分離膜清液罐取樣

表2 超濾清液水質(zhì)指標(biāo)

表3 特種分離膜清液水質(zhì)指標(biāo)

該企業(yè)每天2t乳化液廢水，原先采用外運(yùn)至污水處理站處理，委外費(fèi)用為3 000元/t，每年（按300天計(jì)算）委外費(fèi)用為180萬元。采用該工藝及裝備后，設(shè)備運(yùn)行成本為115元/t（含設(shè)備及膜元件折舊費(fèi)），每年運(yùn)行成本約7萬元。該工藝產(chǎn)生的濃縮液委外費(fèi)用為17萬元，由于該系統(tǒng)全自動(dòng)化運(yùn)行，兼職工人1名即可，所以不產(chǎn)生人工費(fèi)。該系統(tǒng)每年產(chǎn)生費(fèi)用為24萬元，每年可為企業(yè)節(jié)約成本156萬元。

5. 結(jié)語

通過實(shí)踐應(yīng)用，得出以下結(jié)論：

（1）采用超濾膜與特種分離膜相結(jié)合的膜處理工藝處理乳化液廢水，是有效合理的工藝，它具有運(yùn)行費(fèi)用低設(shè)備操作及管理方便、處理效果穩(wěn)定、不產(chǎn)生二次污染、可全程自動(dòng)化、可對(duì)洗膜用酸堿進(jìn)行回收利用、濃縮效率高等優(yōu)點(diǎn)，每年可為企業(yè)節(jié)約成本156萬元。

（2）該工藝及裝備，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過濾，濃縮效率達(dá)到91.8%，COD的去除率達(dá)98.8%，油類的去除率可達(dá)99.9%，各項(xiàng)指標(biāo)接近《污水綜合治理排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，企業(yè)將系統(tǒng)清水回用于洗膜用水、清洗劑配水等。

（3）該技術(shù)在機(jī)加工乳化液廢液的處理中得到成功應(yīng)用，同樣也可以推廣應(yīng)用在石油化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等的含油廢水、含焦廢水的處理，這些行業(yè)涉及的市場(chǎng)容量大，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的效益均比較明顯。

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