乳化液廢水預(yù)處理工程設(shè)計(jì)分析
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摘要：機(jī)械加工中產(chǎn)生的含油乳化液廢水，具有含油量高，COD濃度高的特點(diǎn)，為保障后續(xù)生化處理正常運(yùn)行，需進(jìn)行除油預(yù)處理。某工程設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)鼓收油器-紙帶過濾機(jī)-陶瓷膜超濾工藝進(jìn)行除油預(yù)處理，介紹了該工藝的處理流程、主要設(shè)計(jì)參數(shù)及處理效果。工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝對油的去除率大于99%，對COD去除率大于90%，出水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：乳化液廢水；轉(zhuǎn)鼓收油器；紙帶過濾機(jī)；陶瓷膜超濾
1工程概況
廣西某鋁加工公司年產(chǎn)20萬t大規(guī)格高性能鋁合金板帶型材，在中厚板熱軋生產(chǎn)過程中產(chǎn)生含油乳化液廢水，乳化液廢水主要包括熱軋機(jī)組乳化液廢水和軋輥磨削乳化液廢水。廢水中約含有5％的油脂，其中95％為乳化油，COD質(zhì)量濃度約為180000mg／L。必須有效地進(jìn)行除油預(yù)處理，才能進(jìn)入后續(xù)生化裝置。針對乳化液廢水高油、高COD的特點(diǎn)，采用調(diào)節(jié)池-轉(zhuǎn)鼓收油器-紙帶過濾機(jī)-循環(huán)水池及濃水池-陶瓷膜超濾工藝，高效、穩(wěn)定地去除廢水中的油類，大大降低出水COD濃度，為后續(xù)生化處理提供了有利條件。
2設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)
乳化液廢水設(shè)計(jì)處理規(guī)模為3m3／h，乳化液廢水設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。
3處理工藝流程
乳化液廢水產(chǎn)生于機(jī)械加工和鋼鐵冷軋等行業(yè)，主要成分有礦物油、表面活性劑、添加劑及金屬屑等。COD濃度在幾萬到幾十萬，可生化性差，屬于高濃度難降解有機(jī)廢水［1］。目前，國內(nèi)外處理工藝有加酸加熱破乳、化學(xué)混凝-生化、藥劑氧化及陶瓷膜超濾等［2-3］。汽車零部件清洗過程產(chǎn)生的乳化液廢水采用兩級(jí)混凝－生物接觸氧化法處理后，COD平均去除率達(dá)99．55％，油去除率達(dá)99．91％［4-5］。軋鋼乳化液廢水采用刮油刮泥機(jī)-紙袋過濾機(jī)-陶瓷膜超濾處理，操作穩(wěn)定，占地面積小，出水水質(zhì)好，正常工作時(shí)不消耗藥劑［6］。鋼板冷軋過程中產(chǎn)生的乳化液廢水采用刮油機(jī)－渦凹?xì)飧☆A(yù)處理，再與其他廢水混合采用溶氣氣浮－A／A／O－MBR膜生化處理法處理，出水ρ（COD）＜30mg／L［7］。本工程乳化液廢水水量小，COD及油含量高，用地緊張，出水要求高，選擇轉(zhuǎn)鼓收油器－紙帶過濾機(jī)－陶瓷膜超濾工藝進(jìn)行處理，出水水質(zhì)能夠滿足后續(xù)生化要求。乳化液廢水處理工藝流程見圖1。乳化液廢水壓力輸送至調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)均量，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)電加熱裝置及硫酸加藥管道，用于乳化液廢水破乳，油水分離。調(diào)節(jié)池液面上設(shè)置轉(zhuǎn)鼓收油器，收集破乳后漂浮到表面的浮油，然后用氣動(dòng)隔膜泵將其輸送到廢油池。調(diào)節(jié)池下部廢水用離心泵提升到紙帶過濾機(jī)，進(jìn)一步過濾去除廢水中細(xì)小雜質(zhì)、懸浮物及乳化油。紙帶過濾機(jī)放在循環(huán)水池池頂，過濾出水自流入循環(huán)水池。循環(huán)水池內(nèi)設(shè)電加熱裝置、硫酸加藥管道，根據(jù)陶瓷膜超濾運(yùn)行情況及時(shí)在線調(diào)整循環(huán)水池的溫度和pH值，保證超濾產(chǎn)水的除油效果及回收率大于90％。超濾裝置包括進(jìn)料泵、循環(huán)泵及超濾膜管。循環(huán)水池與超濾裝置構(gòu)成一個(gè)循環(huán)回路。超濾膜進(jìn)料泵啟動(dòng)，廢水充滿超濾膜管后，開啟循環(huán)泵，開始過濾，超濾產(chǎn)水達(dá)標(biāo)排放，其余廢水則在循環(huán)水池與超濾裝置構(gòu)成的系統(tǒng)中循環(huán)回流。隨著超濾運(yùn)行時(shí)間的延長，循環(huán)水池內(nèi)油含量逐漸增加到一定濃度時(shí)，用泵抽送到濃縮液水池內(nèi)靜置分層，下層廢水輸送到調(diào)節(jié)池再次處理，上層浮油則用泵輸送到廢油池。超濾膜面污染后系統(tǒng)報(bào)警，停止過濾，系統(tǒng)切換到清洗狀態(tài)。清洗完畢后，系統(tǒng)過濾能力恢復(fù)，廢水重新開始過濾。超濾運(yùn)行時(shí)控制溫度在50℃左右。
4主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
（1）調(diào)節(jié)池。1座，分2格。單格尺寸為7．2m×3．0m，有效水深6．0m，每格容積為140m3。池內(nèi)設(shè)電加熱裝置，每格4個(gè)，單個(gè)功率為25kW；設(shè)調(diào)節(jié)池提升泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)流量為10m3／h，揚(yáng)程為15m，功率為1．1kW，提升泵出口干管上設(shè)置電磁流量計(jì)，用以計(jì)量出水的瞬時(shí)流量及累計(jì)流量，并設(shè)回流管調(diào)節(jié)流量；設(shè)溫度傳感器2臺(tái)，每格1臺(tái)；超聲波液位計(jì)2臺(tái)，每格1臺(tái)，可在控制室進(jìn)行監(jiān)控。（2）轉(zhuǎn)鼓收油器。最大收油能力為5m3／h，功率為0．25kW。配套氣動(dòng)隔膜泵，最大流量為170L／min，出口壓力為8．6kg／cm2。（3）廢油池及事故池。廢油池1座，與調(diào)節(jié)池合建，尺寸為7．2m×2．0m，有效水深6．0m。池內(nèi)設(shè)電加熱裝置2個(gè)，單個(gè)功率為25kW；設(shè)廢油池提升泵1臺(tái)，采用氣動(dòng)隔膜泵，流量為10m3／h，揚(yáng)程為25m。事故池1座，與調(diào)節(jié)池合建，尺寸為7．2m×5．6m，有效水深6．0m。設(shè)事故池提升泵1臺(tái)，流量為10m3／h，揚(yáng)程為15m，功率為1．1kW。（4）紙帶過濾機(jī)。處理流量為10m3／h，設(shè)置2臺(tái)，1用1備，材質(zhì)為不銹鋼304，功率為400W，配套磁輥分離器，用以去除廢水中的鐵屑。（5）循環(huán)水池及濃縮液水池。兩池合建，1座，分2格。單格尺寸為4．1m×3．0m，有效水深2．5m，每格容積為36m3。池內(nèi)設(shè)電加熱裝置，每格2個(gè)，單個(gè)功率為10kW；設(shè)溫度傳感器2臺(tái)；超聲波液位計(jì)2臺(tái)；pH在線監(jiān)測儀2臺(tái)，可在控制室進(jìn)行監(jiān)控；提升泵1臺(tái)，流量為40m3／h，揚(yáng)程為10m，功率為4kW。（6）陶瓷膜超濾裝置。共2套，單套處理能力為3m3／h。每套裝置包含2個(gè)膜組件，串聯(lián)形成一個(gè)循環(huán)回路，膜通量為60L／（m2•h）；超濾膜支撐體材質(zhì)為α－Al2O3，膜材質(zhì)為ZrO2，膜孔徑為0．05μm，單支膜管面積為0．42m2，膜管外徑為41．0mm，膜管長度為1000mm，通道數(shù)量為37孔，端封采用PTFE（聚四氟乙烯）材質(zhì)，超濾運(yùn)行時(shí)廢水溫度為50℃，出水回收率大于90％。每套陶瓷膜超濾裝置配有1臺(tái)進(jìn)料泵和1臺(tái)循環(huán)泵，進(jìn)料泵流量為30m3／h，揚(yáng)程為30m，功率為7．5kW；循環(huán)泵流量為250m3／h，揚(yáng)程為30m，功率為37kW。循環(huán)泵的大流量保證廢水在超濾膜管內(nèi)速度不小于3m／s。超濾裝置配置1套CIP在線清洗系統(tǒng)，為不銹鋼304一體化設(shè)備，包括水洗槽、堿洗槽、酸洗槽，尺寸分別為1．5m×2．7m，1．5m×0．7m，1．5m×0．7m，有效水深1．7m。每格內(nèi)配備1臺(tái)電加熱裝置，功率分別為20、10、10kW。硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％~2％，氫氧化鈉溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％~4％。超濾系統(tǒng)為自動(dòng)控制，對進(jìn)口、出口及循環(huán)口的氣動(dòng)閥門進(jìn)行控制，并設(shè)在線監(jiān)測超濾出水的電磁流量計(jì)及壓力變送器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過濾、沖洗。
5運(yùn)行效果
經(jīng)單機(jī)調(diào)試、聯(lián)動(dòng)調(diào)試后，該工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，在進(jìn)水水量水質(zhì)波動(dòng)較大的情況下，調(diào)節(jié)池起到很好的調(diào)節(jié)作用，保證了后續(xù)工藝的平穩(wěn)進(jìn)行。實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)見表2。
6投資及運(yùn)行成本
本工程設(shè)備投資約為280萬元。噸水用電成本約為14．50元，噸水藥劑成本約為1．36元，噸水總運(yùn)行成本約為15．86元。
7結(jié)語
（1）采用調(diào)節(jié)池－轉(zhuǎn)鼓收油器－紙帶過濾機(jī)－循環(huán)水池及濃水池－陶瓷膜超濾工藝處理含油乳化液廢水，處理出水ρ（COD）＜5000mg／L，COD去除率大于90％；出水ρ（石油類）＜70mg／L，去除率大于99％；廢水回收率大于90％，達(dá)到進(jìn)入后續(xù)生化系統(tǒng)的要求，降低了對生化系統(tǒng)的沖擊及處理負(fù)荷。（2）調(diào)節(jié)池內(nèi)使用的轉(zhuǎn)鼓收油器對表面浮油收集效果好，適用于表面含有浮油的廢水預(yù)處理工程中。（3）陶瓷膜超濾工藝處理乳化液廢水用電量大，改進(jìn)陶瓷膜表面親水疏油性能，降低膜管內(nèi)沖刷流速，降低能耗是待改進(jìn)之處。
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作者：杜肖 陳德星 單位：麥王環(huán)境技術(shù)股份有限公司