切削廢液處理工藝的試驗研究

段書芬

（上海新禹固廢處理有限公司，上海 201302）

切削液廣泛應(yīng)用于金屬加工業(yè)的制冷、潤滑等工藝中，其主要含有制冷劑、潤滑劑、防腐劑、殺生劑、穩(wěn)定劑和消泡劑等成分[1-2]。但切削液在使用過程中易變質(zhì)，廢切削液的有機污染物含量高，難生物降解，含有大量的油類物質(zhì)，這些廢切削液如果直接排放到環(huán)境中會帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題[3]。目前，處理切削廢液的主要方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及各方法的聯(lián)用技術(shù)[4-5]。因此，本文針對某廠機械加工過程產(chǎn)生的切削廢液，采用破乳-蒸發(fā)濃縮-生化處理工藝，研究處理后出水濃度能否達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)。

1　試驗材料和方法

1.1　試驗廢水來源及水質(zhì)狀況

試驗用廢水是某廠機械加工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的切削廢液，主要成分有油類物質(zhì)、表面活性劑、難降解的有機物等，其水質(zhì)狀況如表1所示。

表1　廢水性質(zhì)

1.2　分析項目

CODCr：重鉻酸鉀法；pH值：玻璃電極法[6-7]。

1.3　廢水處理工藝試驗

1.3.1破乳試驗

（1）酸析破乳。取廢水加硫酸調(diào)pH至2.0，靜置，觀察酸析效果，一段時間后取中間層清液測COD[8]。

（2）混凝劑破乳。取廢水加液堿調(diào)pH至7.0，從中取相同量的水樣三份，分別加入三氯化鋁、三氯化鋁和PAM（聚丙烯酰胺）、PFS（聚合硫酸鐵），攪拌，靜置，觀察破乳效果，一段時間后取中間層清液測COD[9]。

1.3.2蒸發(fā)濃縮試驗

破乳后，廢水在不同溫度、壓力條件下負(fù)壓蒸發(fā)，測得蒸發(fā)水的COD。

1.3.3生化試驗

蒸發(fā)濃縮所得蒸發(fā)水分別進(jìn)入好氧池，停留12 h后，測出水COD。

2　結(jié)果與討論

2.1　破乳試驗結(jié)果

廢水中加入不同的破乳劑后，破乳的現(xiàn)象和結(jié)果如表2所示，不同破乳劑對廢水COD去除率的影響如圖1所示。

表2　破乳試驗結(jié)果及現(xiàn)象

圖1　不同破乳劑對廢水COD去除率的影響

由表2、圖1可知，硫酸和三氯化鋁對廢水沒有明顯的破乳效果，三氯化鋁和PAM的組合與PFS對破乳的效果就比較顯著。其中，PFS加入廢水中立即出現(xiàn)大量礬花，靜置5 min后出現(xiàn)明顯分層；廢水中加入三氯化鋁和PAM，靜置10 min后也出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。但PFS的破乳效果從反應(yīng)時間和COD的去除效果上都優(yōu)于三氯化鋁和PAM的處理效果，故選用PFS作為混凝劑進(jìn)行破乳。

2.2　蒸發(fā)濃縮試驗結(jié)果

破乳后，廢水分別在90℃、120℃、150℃和40 kPa、70 kPa條件下進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，所得蒸發(fā)水的COD和COD去除率如圖2所示。

由圖2可知，溫度越高，蒸發(fā)水的COD越大；壓力越高，蒸發(fā)水的COD也越大。因此，蒸發(fā)操作時的壓力和溫度對蒸發(fā)水的質(zhì)量有很大的影響。

圖2表明，操作壓力在70 kPa時，蒸發(fā)水的COD濃度高于操作壓力為40 kPa時蒸發(fā)水的COD。這可能是由于較大的操作壓力帶來更高的熱量，這使得冷凝物中有有機化合物存在，造成蒸發(fā)水中的COD 較高[10]。

在操作壓力不變的條件下，蒸發(fā)溫度越高，蒸發(fā)水的COD越大，COD的去除率越低；操作壓力有變化時，蒸發(fā)溫度對蒸發(fā)水的COD的影響趨勢不變。這是因為較高的蒸發(fā)溫度增加了體系的熱量，從而增加了油在水中的溶解度[11]。由圖2可知，在上述各種操作壓力和溫度條件下，蒸發(fā)水的COD去除率都能達(dá)到90%。

圖2　操作壓力和溫度對蒸發(fā)水的COD及去除率的影響

本試驗中，蒸發(fā)濃縮后得到的蒸發(fā)水要進(jìn)入好氧池進(jìn)行生化處理，所以在蒸發(fā)濃縮階段產(chǎn)生的蒸發(fā)水經(jīng)生化后能夠達(dá)標(biāo)排放就達(dá)到了試驗?zāi)康?。因此，選取蒸發(fā)濃縮試驗得到的蒸發(fā)水進(jìn)行下一步試驗。

2.3　生化試驗結(jié)果

蒸發(fā)水進(jìn)入好氧池好氧處理后，出水的COD和COD去除率分別如圖3、圖4所示。

由圖3可知，當(dāng)進(jìn)水濃度達(dá)到1 600 mg/L時，經(jīng)生化處理后的出水濃度高于500 mg/L，未能達(dá)到污水排放三級標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)進(jìn)水濃度低于1 500 mg/L時，生化出水的濃度就已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。故試驗中蒸發(fā)濃縮的蒸發(fā)水經(jīng)生化處理后是可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的。

由圖4可知，當(dāng)進(jìn)水濃度由1 000 mg/L增加到1 465 mg/L時，廢水的COD去除率由64.7%上升到70%。其后，再增加進(jìn)水濃度，廢水的COD去除率開始下降。因此，蒸發(fā)水的濃度宜控制在1 500 mg/L以下，這樣的進(jìn)水濃度既可以保證出水達(dá)標(biāo)排放，又保證COD的去除率較高。

圖3　進(jìn)水COD濃度對COD處理效果的影響

圖4　進(jìn)水濃度對COD去除率的影響

3　結(jié)論

采用氯化鋁+PAM和PFS破乳效果好，經(jīng)破乳處理后，廢水的COD從79 576 mg/L降低到17 000 mg/L，水的色度也由原來的乳白色渾濁變?yōu)槌吻澹藭r廢水為黃綠色。

采用蒸發(fā)濃縮工藝處理破乳后廢水，在150℃、70 kPa的操作條件下，得到的蒸發(fā)水的COD最高為1 600 mg/L，其他操作條件下的蒸發(fā)水COD都在1 400 mg/L以下，此工藝COD的去除率都在90%以上。

采用好氧處理蒸發(fā)水，當(dāng)進(jìn)水濃度不高于1 500 mg/L時，出水的COD可以達(dá)到污水排放三級標(biāo)準(zhǔn)。采用破乳-蒸發(fā)濃縮-生化工藝對某廠機械加工生產(chǎn)過程產(chǎn)生的切削液進(jìn)行處理是可行的。