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瑞昌乳化液废水处理设备

产品时间:2020-10-27

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简要描述:

瑞昌乳化液废水处理设备
国内外近几十年来,对各种“破乳"方法进行了大量的研究。其中化学方法有:酸化法、盐析法、酸化凝聚法、凝聚法,破乳剂法等,物理法有电解处理法、气浮法、高梯度磁分离法、超滤法等。也有物理化学法,如化学破乳+电解气浮法等。这些方法各有利弊,适用与不同乳化液废水的处理。下面谈谈国内数座冷轧厂乳化液废水常用的处理方法。

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瑞昌乳化液废水处理设备

1.超滤法 (Ultrafiltration)

国外早在20世纪60年代末就开始将超滤装置用于工业系统,我国从70年代开始着手这方面的研究工作,但无论在国内还是国外,将超滤装置应用于废水处理工程的并不普遍,这与超滤装置相对昂贵的价格,技术的复杂性有一定关系。随着超滤膜技术的不断发展,其低压、常温、单一相态、控制系统集中、管理方便的优越性日益受到用户的公认。

1.1超滤法原理

超滤法的原理是利用孔隙较大的半透膜,采用交叉流动的方式,在一定的压差和紊流流动的情况下,废水中大部分极性分子能通过半透膜,而所有非极性分子(如胶体微粒)和分子量较大的物质则不能通过半透膜而被截留,从而使废水得到净化。交叉流过滤是一个连续过滤的过程,输入液流与膜平行,而有一部分液体则垂直渗透过膜,膜两边的压力差是渗透压。液体交叉流动造成湍流,能冲洗膜表面的微粒,降低膜表面的污染程度。超滤主要是分离分子级的微粒,直径大小为0.01~10mm,分子量一般大于500,这种液体的渗透压很小,因而采用的操作压力较小,一般在0.1~0.5Mpa即可。例如上文提到的利用超滤法处理半稳定性水包油型乳化液废水,超滤膜可以截留的分子量为15000~20000,操作压力为0.35Mpa,净化水透过率为~340L/m2˙h,乳化液的透过率为46L/m2˙h。

1.2超滤膜材质

由于超滤是在超滤膜两侧进行的,因此超滤膜的材质将直接影响超滤的效果。超滤膜的研制最早是从有机膜开始的,早在60年代初就研制出醋酸纤维素膜,这种膜耐PH值范围为3~10,工作温度~40OC,稳定性较好,通量较大,清洗周期一般为5~10天,膜的寿命较长。我国80年代末某冷轧厂引进的超滤装置采用的就是这种超滤膜,到目前为止,超滤管仅更换了三分之二。后来,人们又研制出聚酰胺膜,PH耐受范围扩至2~13.5工作温度~57OC。经过多年研究,人们发现比较理想的超滤膜—荷电型磺化聚矾膜和聚偏氟乙烯膜等,这种膜表面带有负电荷,本身就能吸附(或截留)某些无机离子,使其达到电平衡,具有较好的抗污染能力。这些有机膜的乳化液截留率一般>99.8%,通量为<50L/m2˙h,膜管寿命一般3~5年,但费用较高,一般33~35元人民币/m2,清洗也不容易干净,油污容易附着在膜上,清洗时必须借助海绵球或纤维球等物擦拭。

由于有机膜售价太高,而且有机膜具有不耐高温,孔径分布宽,机械强度低,容易水解等缺点,人们开始研究费用低廉、寿命更长、耐用性更好的膜材质。80年代末到90年代中,终于研制出以无机陶瓷材料(氧化锆、氧化铝、氧化铁等)经高温处理制备而成的非对称膜—无机陶瓷膜。陶瓷膜具有良好的化学稳定性,以及耐酸、碱、有机溶剂、耐高温、抗微生物能力,PH值耐受范围为0~14,温度范围在0~300OC,操作压力可达~8bar。其乳化液截留率一般>99.9%,通量为~100L/m2˙h,膜管寿命一般3~10年,但费用却不高,一般6~10元人民币/m2;而且,陶瓷膜的清洗也较容易,油污不易附着在膜上。陶瓷膜管的缺点在于制膜工艺复杂,特别是制备小孔径膜困难,质脆柔韧性差,抗冲击性差,运输和运行中易碎。

目前国内也有报道,可将亲水的无机陶瓷细粉材料(Al2O3)掺杂到聚砜中制成复合膜,这种复合膜的制备工艺与有机膜相同,工艺简单,操作方便,并且具有有机膜和无机膜的共同优点。这种复合膜可以制备在各种载体上,可以制成各种形式的膜组件。无机陶瓷材料的加入,可以使复合膜的性能与陶瓷膜几乎一样,同时避免了陶瓷膜质脆的缺点。报道说,这种复合膜孔隙率可达81.3%,最大通量在0.1Mpa操作压力下,可达124.4L/(m2˙h)。

1.3影响超滤性能的因素

影响超滤性能的因素主要是流速、压力、温度及含油浓度等。这可以通过下述经验公式反映出来:

1 / J = 1 / [DP / (Rm+Rf) ] + 1 / [ AQ ln(C’/C

式中:J —渗透液通量 (L/m2˙h)

DP—膜的内外压力差 (kg/cm2)

Rm—膜的阻抗

Rf—膜面受到污染而造成的阻抗

Q --废水的流速

C –原液浓度

A、X、C’—经验常数

从上述公式可以看出,渗透液通量随流速的增高而加大,随操作压力的提高而加大,废水中温度升高,渗透液通量也随之增大。但是温度的增高,必然会引起一次性投资和运行费用的增加。根据运行经验,一般超滤处理的温度在60OC以下。

在操作压力、废水流速、温度等可控条件稳定的情况下,影响超滤工作最主要的就是废水的含油浓度,以及膜面受污染而引起的阻抗,膜的表面污染引起的浓差极化将严重改变膜的截留率。通常冷轧厂乳化液的含油浓度变化不大,仅仅在混入润滑油、液压油等时才会引起含油浓度的变化。因此,对超滤膜表面适时进行清洗是非常必要的。一般工程实例中在渗出液管道上采用流量计来检测流量,流量过大时,可能出现膜破裂的情况,必须停车检修;流量过小时,说明超滤膜表面污染阻抗太大,应该进行清洗。

4超滤法工艺

针对冷轧厂乳化液废水的性质,一般采用超滤法的工艺流程如下:(见图二)

通常情况下,由于乳化液废水中含有大量的杂质,因此先将冷轧生产线排来的乳化液废水收集在调节池内,进行均质预处理,调节来水的不均匀性,同时可去除废水中的浮油和沉淀的油泥;另一方面,在调节池内对废水进行加热,使乳化液的温度升高,以提高后续的超滤装置的除油效果。

调节池的出水在进入超滤装置前,先要经过一道过滤措施,较多冷轧厂采用纸带过滤机,即可去除废水中的较大颗粒杂质,以防止超滤膜的堵塞。这种设备操作维护简单,含有杂质的纸带可烧掉,不会带来二次污染的问题,设备费用也较低,因此广受用户青睐。

由于废水中含油浓度对超滤装置正常工作的影响很大,因此,人们在实践经验上总结出一套公式:

J = K ln (C’/ C),其中:K为常数----------------------------------------(2)

一般情况下,含油浓度超过50%时,渗透率就大大下降。国内超滤系统多采用二级或多级处理工艺就是基于这个道理。一般竟预处理后的含油废水用泵送至循环槽,再由供给泵供至超滤装置。循环泵使废水在超滤管内循环,在操作压力作用下,水分子透过滤膜成为渗透出水,油和大分子物质被截留在管内不断浓缩。经过一级、二级或多级处理,油被浓缩而废水得到净化。一级超滤后的出水含油浓度约为20~30%,二级超滤后的出水含油浓度将达到50%左右。

乳化液废水经过超滤处理后,渗透水的含油量可以达到8~10mg/l。由于超滤工艺对废水中溶解性的COD无法去除,因此,当乳化液废水中溶解性COD指标太高时,必须对超滤的渗透出水进行COD降解;也可以将超滤渗透出水与其它废水系统合并一道处理。为了获得质量高、体积小的废油,可将经超滤处理后的废油送至油水分离槽,通过加温进一步浓缩分离,可将最终浓缩废油的浓度提高到90%以上。

超滤装置在运行一段时间后,需停机进行清洗,以保持超滤膜的渗透通量,延长滤膜的寿命。超滤膜的清洗周期将随超滤膜的材质和乳化液废水的性质而变化。对于有机膜超滤管的清洗,一般采用化学清洗剂,酸或碱液,并借用海绵球或纤维球,通过清洗泵进行循环机械清洗,清洗周期一般为5~7天。对于无机膜超滤管的清洗,一般仅采用化学清洗剂清洗即可,但清洗周期较短,一般为3~5天。

5超滤装置

超滤装置的配备包括超滤管,循环泵,供料泵,循环槽,废液槽,清洗槽,渗透液槽等组成。目前市场上,超滤管的形式多种多样,有管式,卷式,板式,螺旋式等组件。国内冷轧厂超滤装置多采用管式超滤管串联或并联制成的组件,组装成具有一定处理能力的成套装置,可以适应不同废水量和废水水质的需要。

6超滤法的优缺点

超滤法处理冷轧厂乳化液废水,其优点是操作稳定,能够保证出水的含油浓度低于10mg/l,油水分离过程不需要化学药剂,系统本身不产生污泥,可回收的废油浓度较高,设备紧凑,占地小,维护管理方便。特别是根据国内很多冷轧厂的实际情况,要求在有限的占地情况下,有效地解决日益产生的乳化液废水污染问题,而且水量相对较小,采用超滤法工艺是行之有效的。

普遍认为,超滤法的缺点是一次性投资较大,原来采用引进国外的有机膜超滤装置,总体装备平均售价在30万美元/m3废水左右。近来,国内开发出无机超滤膜装置,总体装备平均售价在50万元人民币/m3废水左右,这包括了土建和电控系统的投资。另外,超滤装置对溶解性的COD无法去除,渗透出水中COD必须进行进一步的降解。

超滤法也有其一定的适应性,不是所有的乳化液废水都能用超滤法处理,特别是皂化度较高、分子链较长的乳化液含油废水,若采用超滤法工艺,皂化油或乳化液油将会堵塞超滤膜表面,使超滤无法进行下去。

综上所述,选用超滤法工艺处理冷轧乳化液废水,必须根据乳化液废水的性质,选用合适材质和孔隙率的超滤膜,在实验的基础上合理组合工艺,才能达到满意的处理效果。

化学破乳+气浮法(De-emulsify + Air Flotation)

根据冷轧厂乳化液废水的性质,我们也可以采用化学破乳+气浮法工艺来处理。近几年来,国内多家冷轧厂乳化液废水多采用此类方法处理,实践证明处理效果不错。

2.1化学破乳+气浮法原理

由于乳化液废水中乳化油液滴表面带负电荷,双电层起稳定作用,化学破乳法就是在废水中加入化学药剂,降低双电层的z电势,压缩双电层,使之聚结,并加入絮凝剂,使小油珠凝结成较大的油滴,然后将其从水中分离。

化学破乳法包括:投加混凝剂;投加酸;投加盐类物质并加热乳化液;投加盐类物质并电解;加酸和有机分散剂;投加有机脂类物质和混凝剂等。

气浮法就是在破乳后将空气泡通入污水中,形成水-气-粒三相混合系,将废水中形成的较大油滴用微小气泡顶托至液面,从而使污染物质从污水中分离。气浮法主要包括两种类型:一种是通过旋转叶轮导入空气,并分散气泡,通称导气气浮法(IAF);另一种是在一定压力下使部分污水中溶解的空气达到饱和,然后在污水中突然释放,形成许多微小的气泡,附着在油滴上上浮至液面,通称溶气气浮法(DAF)。

瑞昌乳化液废水处理设备一般情况下,导气气浮法产生的气泡粒径多在0.5~10mm左右,用于去除较大颗粒的油滴;而且导气气浮法产生的气泡大小不一,运动速度快,气泡与油滴接触时间短,去除效果不均匀。溶气气浮法产生的气泡粒径多在0.1~10mm,用于去除较小的油滴;溶气气浮法产生的气泡也较均匀,去除油滴效果较好。

2.2破乳剂的选用

破乳剂的作用就是在废水中投加化学药剂,破坏乳化油与水之间的稳定结构,使油滴与水分离,便于油滴的有效去除。乳化液废水多为水包油型,乳化剂上的亲水端在水中会离解而带负电荷,造成油珠无法聚析,因此破乳剂应使用以高电荷阳离子为主体的絮凝剂,同时应设法加强絮体的密实度和强度,便于沉淀或气浮处理。乳化剂的种类不一样,选用的破乳剂也不尽相同,在实际选用中,要根据乳化剂的结构和性质进行实验分析。

通常铁盐或铝盐的混凝作用能有效地对乳化液进行破乳,如近来有报道说,采用聚合硫酸铁—聚硅酸复合絮凝剂处理高浓度乳化液废水有优良的破乳效果,有较宽的PH值适用范围,药剂耗量低,但铁和铝的沉淀为难以脱水的氢氧化物污泥,增加了油泥的处理难度和处理成本。有的企业采用废硫酸或废盐酸作为破乳剂,破乳效果优于混凝盐,但油水分离后必须对产生的酸性废水进行中和,而且酸破乳对乳化液废水的PH值要求不一,处理难度较大。同时,无机破乳剂带来的普遍性的问题是增加了废水中的溶解物质,从而导致了二次污染。

目前,国内多家新建成的冷轧厂乳化液废水处理采用的是有机破乳剂,普遍反应有机破乳剂破乳效果好,适应乳化液的品种范围广,不增加污泥量,但运行费用较高。例如:某冷轧厂生产镀锡板,乳化液废水破乳剂采用进口的Spectrafloc 8115药剂,一种有机的聚酯类絮凝剂,投加浓度一般控制在30mg/l左右,处理效果较好。又如某冷轧厂以生产镀锌板和硅钢片为主,乳化液废水中投加的则换成了进口的ULTIMER7751破乳剂,同时为了加强絮凝效果,还投加了N3457型混凝剂。由于工艺生产线上乳化液不断更换,废水中破乳剂投加浓度增加到200mg/l,混凝剂的投加浓度控制在30~50mg/l,处理效果很好。

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