陶瓷膜超濾設備在汽車工業(yè)乳化廢液運用中處理能力衰減的主要原因及解決方案

施媛媛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

陶瓷膜超濾設備在汽車工業(yè)乳化廢液運用中處理能力衰減的主要原因及解決方案

施媛媛

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

陶瓷膜超濾設備在汽車工業(yè)乳化廢液處理中能力常常很快衰減，并且難以恢復，分析主要原因在水質、壓力、溫度、清洗幾個方面，通過實踐得出結論：對進水預處理，保證壓力、溫度、進料濃度在一個合適數值內，采用正確的膜清洗方式，可以有效的恢復設備的處理能力。

陶瓷膜；超濾；乳化液；操作壓力；清洗

CLC NO.: U473.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)11-33-03

1 背景

超濾(簡稱UF)處理是以超濾膜為過濾介質，在膜兩側施加一定壓力，當水流過膜表面時，截留水中的懸浮物、膠體、微生物等大分子物質，只準許水、無機鹽及小分子物質透過膜，以達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。[1]其在水處理領域使用廣泛，尤其針對水油混合難以分離的水質。超濾是一種物理分離過程，超濾法處理廢液不添加化學藥劑，超濾清液后續(xù)再經物化處理，或活性炭吸附，或生物法處理后實現達標排放或回用，超濾過程產生的濃縮液作為危廢定向處理。

超濾材料多采用有機高分子膜，因其制造成本較低，但陶瓷膜同有機膜比較具有耐高溫、耐化學腐蝕、機械強度高、抗微生物能力強、孔徑分布窄、使用壽命長的技術特點[2]，因此在一些特定的應用場合仍然有較大的使用率，本文討論的就是陶瓷膜超濾設備在汽車工業(yè)乳化廢液處理中的運用。

汽車工業(yè)產生的乳化廢液主要來自機械加工中的潤滑油、冷卻液。乳化廢液中含礦物油、脂肪酸、表面活性劑、微生物、乳化劑和潤滑油等成分，COD為10000～50000mg/L，SS為500 mg/L，石油類10000～20000mg/L。因其主要成分溶于水，無法通過自然沉淀分離，采用陶瓷膜超濾設備，可有效分離其中的油、脂、懸浮固體和其它大分子物質，使水和部分小分子物質進入下道處理工序，保證水質處理達標。

陶瓷膜超濾設備在運行初期效果很好，但在實際運用中，很快會出現通過量大幅度下降現象，降幅超過50%。本文研究的一組陶瓷膜設備設計處理能力為 1m3/h，實際情況是只有在系統(tǒng)建成的初期短暫達到 0.8 m3/h，后急劇下降為 0.3 m3/h。

陶瓷膜設備能力低下的原因我們經過和設計院、設備廠家大量的交流，了解其主要是因為在超濾過程中，由于被截留的雜質在膜表面上不斷積累，會產生濃差極化現象，當膜面溶質濃度達到某一極限時即生成凝膠層，使膜的透水量急劇下降，超濾效果受到限制，為此需要最大限度的較少濃差極化的影響，恢復超濾效果。我們經過一系列實驗與研究，對其影響因素和解決方案做出如下結論。

2 影響因素及解決方案

2.1 操作壓力

超濾過程中只有當工作壓力達到一定程度，才能使液料中小分子透膜分離， 超濾開始階段壓力與通過量成正比，達到一定程度時超濾過程轉化為凝膠化模型，這時膜透過通量與壓力無關，此時的通量成為臨界透過通量。合適的操作壓力應在極限通量附近進行，一般壓力為0.5～0.6Mpa。

我們的設備原先壓力為 0.4 Mpa，因泵的選型問題無法再提升壓力，后重新更換了水泵，將壓力提高至0.6Mpa，效果明顯，結合其他改進措施能力提高了一倍。

操作壓力取決于供料泵的選擇，考慮到工作環(huán)境的惡劣性水泵的揚程和流程的選擇應大于設計供水量和工作壓力，例如我們研究的系統(tǒng)要求操作壓力為 0.6 Mpa，選擇泵的壓力最大為1Mpa。

2.2 溫度

由于高溫可降低料液的黏度，增加傳質效率，從而提高透過通量。 隨溫度的升高，膜的通量呈線性增加，但到了一定溫度后再升溫對于膜通量的增加影響減弱，同時運行能耗增加，不經濟，因此處理液的理論溫度在600C～650C。[3]

我們將進水溫度由400C提高到600C，通過量由0.3 m3/h提高至0.5 m3/h，再進一步升溫效果不顯著，同時能耗大增，通過實踐操作600C左右能效比最好。膜系統(tǒng)的升溫通過蒸汽加熱設備來實現，具體為在循環(huán)箱設溫度傳感器和蒸汽噴射加熱器，溫度傳感器通過PLC來啟閉蒸汽管道上的電磁閥。

2.3 進料濃度

隨著超濾過程的進行，主體液流的濃度逐漸增加，此時黏度變大，從而影響透過通量。因此應對主體液流定出最高允許濃度。

在實際操作中我們通過對濃縮液 COD測定進行判定主體液流是否達到濃度極限值。膜大分子一側的濃度越來越高，表現為濃縮液 COD值不斷升高，水和低分子物質通過膜就會越來越困難。此時黏度變大，使凝膠層厚度增加，從而影響透過通量。因此對濃縮液濃度應定出最高允許濃度，超過此濃度就應停止處理，排出濃縮液。

經實際操作發(fā)現，當濃縮液COD達到200000mg/L時通過量表現出明顯的衰減，這表明一個處理周期已完成，應排出濃縮液，進入新的處理周期。順便一提濃縮液的處理，濃縮液可在一定的存儲裝置內通過靜置沉淀，其中的油份分離出來可回收分后降級使用(如可作焚燒燃油)，剩余部分作為危廢需交由具備處理資質的單位定向處理。

2.4 膜的清洗

隨著超濾過程的進行，在膜表面逐漸形成凝膠層，使透過通量下降。膜必須進行定期清洗，以保持一定的通過量，并能延長膜的使壽命。一般在規(guī)定的料液和壓力下，在允許的pH值范圍內，超濾膜可使用12～18個月。如膜清洗不佳，會使膜的壽命縮短。一般當膜通過量降低幅度超過50%時就應該對系統(tǒng)進行沖洗。

一般酸洗劑多采用檸檬酸，其酸性較低，實際應用效果差，應改用硝酸。經實驗得出：清洗劑采用1%硝酸、1%NaOH、1%EDTA（乙二胺四乙酸）、1%苯磺酸效果良好。具體清洗方法為：先清水沖15分鐘，然后1%NaOH、1%EDTA、1%苯磺酸的混合溶液清洗 40分鐘，再用 1%硝酸溶液清洗 10分鐘，最后用清水沖洗至中性。原先采用1%檸檬酸、1%NaOH清洗完后通過量為0.35m3/h，清洗劑改良后通過量達到了0.5 m3/h，效果明顯。需要注意的是設備一般設兩個水箱，一個清水箱，一個化學劑水箱，化學劑水箱是堿酸交替使用的，水箱底部要設置排空閥，避免排水不徹底污染清洗劑。因為硝酸酸性強，在現場的存儲要注意相關安全。

另外清洗溫度很重要，經實驗表明堿洗時溫度應不低于600C，酸洗時溫度在300C左右，這時的清洗效果較好。同樣是在清洗箱內設溫度傳感器和蒸汽噴射加熱器進行加熱。

2.5 進水水質

因汽車工業(yè)的特性乳化廢液進水中含有大量礦物油、細小鐵屑、油泥、垃圾等，如果不清理會堵塞膜孔，影響通過性。

需要對進水進行預處理，在污水存儲池內采取靜置分離，表層浮油通過浮筒吸油機收集后實現再利用。在超濾系統(tǒng)循環(huán)箱前端安裝紙袋過濾機，去除大顆粒雜質。一些固體垃圾，如紗頭，是在源頭加工車間產生的，需要加強現場管理與宣貫環(huán)保意識。

3 設備運行參數比較

我們通過實際操作，對設備及操作方法進行了一些列改進，下表是前后數據采集：

表1

從數據可知通過一些列改進手段陶瓷膜超濾系統(tǒng)的處理能力從原先的0.3～0.4 m3/h提高至0.7～0.8 m3/h，提高了1倍左右，說明其作用是真實有效的。

4 結語

由于膜系統(tǒng)的精密型，其受外界影響因素很多，除了理論工藝參數值，還要結合能耗值，要根據實際情況進行分析、實驗，找到能保證處理能力和低耗能的平衡點，達到節(jié)能高效的目的。

[1] 楊明.超濾膜處理工藝在水處理中的中試研究.[J]工業(yè)技術創(chuàng)新2016年2月01期03卷.

[2] 陸曉千,余志榮,陸斌.超濾法處理切削乳化液廢水的研究與應用.[J]工業(yè)水處理,1999(1)．

[3] 魏萬玉.冷軋乳化液超濾系統(tǒng)存在的問題及解決措施.[J]西南給排水2015 No.2.

The main causes and solutions of the attenuation of the ultrafiltration equipment in the application of emulsion waste in automobile industry

Shi Yuanyuan
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Ceramic membrane ultrafiltration equipment in the automotive industry often soon attenuation emulsified liquid waste processing ability, and difficult to restore, analyze the main reason in clean water, pressure, temperature, from several aspects, draw the conclusion: through practice for water pretreatment, ensure that pressure, temperature, feed concentration within a suitable numerical, adopt proper membrane cleaning method, can effectively restore equipment processing power. Keywords: ceramic membrane; Ultrafiltration; Emulsion; Operating pressure; cleaning

U473.7

：A

：1671-7988 (2017)11-33-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.11.012

施媛媛，涂裝工藝工程師，就職于安徽江淮汽車集團有限公司。