乳化液废水预处理工程设计分析

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摘要：机械加工中产生的含油乳化液废水，具有含油量高，COD浓度高的特点，为保障后续生化处理正常运行，需进行除油预处理。某工程设计采用转鼓收油器-纸带过滤机-陶瓷膜超滤工艺进行除油预处理，介绍了该工艺的处理流程、主要设计参数及处理效果。工程运行结果表明，该工艺对油的去除率大于99%，对COD去除率大于90%，出水水质满足设计要求。

关键词：乳化液废水；转鼓收油器；纸带过滤机；陶瓷膜超滤

1工程概况

广西某铝加工公司年产20万t大规格高性能铝合金板带型材，在中厚板热轧生产过程中产生含油乳化液废水，乳化液废水主要包括热轧机组乳化液废水和轧辊磨削乳化液废水。废水中约含有5％的油脂，其中95％为乳化油，COD质量浓度约为180000mg／L。必须有效地进行除油预处理，才能进入后续生化装置。针对乳化液废水高油、高COD的特点，采用调节池-转鼓收油器-纸带过滤机-循环水池及浓水池-陶瓷膜超滤工艺，高效、稳定地去除废水中的油类，大大降低出水COD浓度，为后续生化处理提供了有利条件。

2设计水量、水质

乳化液废水设计处理规模为3m3／h，乳化液废水设计进出水水质见表1。

3处理工艺流程

乳化液废水产生于机械加工和钢铁冷轧等行业，主要成分有矿物油、表面活性剂、添加剂及金属屑等。COD浓度在几万到几十万，可生化性差，属于高浓度难降解有机废水［1］。目前，国内外处理工艺有加酸加热破乳、化学混凝-生化、药剂氧化及陶瓷膜超滤等［2-3］。汽车零部件清洗过程产生的乳化液废水采用两级混凝－生物接触氧化法处理后，COD平均去除率达99．55％，油去除率达99．91％［4-5］。轧钢乳化液废水采用刮油刮泥机-纸袋过滤机-陶瓷膜超滤处理，操作稳定，占地面积小，出水水质好，正常工作时不消耗药剂［6］。钢板冷轧过程中产生的乳化液废水采用刮油机－涡凹气浮预处理，再与其他废水混合采用溶气气浮－A／A／O－MBR膜生化处理法处理，出水ρ（COD）＜30mg／L［7］。本工程乳化液废水水量小，COD及油含量高，用地紧张，出水要求高，选择转鼓收油器－纸带过滤机－陶瓷膜超滤工艺进行处理，出水水质能够满足后续生化要求。乳化液废水处理工艺流程见图1。乳化液废水压力输送至调节池内进行均质均量，调节池内设电加热装置及硫酸加药管道，用于乳化液废水破乳，油水分离。调节池液面上设置转鼓收油器，收集破乳后漂浮到表面的浮油，然后用气动隔膜泵将其输送到废油池。调节池下部废水用离心泵提升到纸带过滤机，进一步过滤去除废水中细小杂质、悬浮物及乳化油。纸带过滤机放在循环水池池顶，过滤出水自流入循环水池。循环水池内设电加热装置、硫酸加药管道，根据陶瓷膜超滤运行情况及时在线调整循环水池的温度和pH值，保证超滤产水的除油效果及回收率大于90％。超滤装置包括进料泵、循环泵及超滤膜管。循环水池与超滤装置构成一个循环回路。超滤膜进料泵启动，废水充满超滤膜管后，开启循环泵，开始过滤，超滤产水达标排放，其余废水则在循环水池与超滤装置构成的系统中循环回流。随着超滤运行时间的延长，循环水池内油含量逐渐增加到一定浓度时，用泵抽送到浓缩液水池内静置分层，下层废水输送到调节池再次处理，上层浮油则用泵输送到废油池。超滤膜面污染后系统报警，停止过滤，系统切换到清洗状态。清洗完毕后，系统过滤能力恢复，废水重新开始过滤。超滤运行时控制温度在50℃左右。

4主要构筑物及设备参数

（1）调节池。1座，分2格。单格尺寸为7．2m×3．0m，有效水深6．0m，每格容积为140m3。池内设电加热装置，每格4个，单个功率为25kW；设调节池提升泵2台，1用1备，单台流量为10m3／h，扬程为15m，功率为1．1kW，提升泵出口干管上设置电磁流量计，用以计量出水的瞬时流量及累计流量，并设回流管调节流量；设温度传感器2台，每格1台；超声波液位计2台，每格1台，可在控制室进行监控。（2）转鼓收油器。最大收油能力为5m3／h，功率为0．25kW。配套气动隔膜泵，最大流量为170L／min，出口压力为8．6kg／cm2。（3）废油池及事故池。废油池1座，与调节池合建，尺寸为7．2m×2．0m，有效水深6．0m。池内设电加热装置2个，单个功率为25kW；设废油池提升泵1台，采用气动隔膜泵，流量为10m3／h，扬程为25m。事故池1座，与调节池合建，尺寸为7．2m×5．6m，有效水深6．0m。设事故池提升泵1台，流量为10m3／h，扬程为15m，功率为1．1kW。（4）纸带过滤机。处理流量为10m3／h，设置2台，1用1备，材质为不锈钢304，功率为400W，配套磁辊分离器，用以去除废水中的铁屑。（5）循环水池及浓缩液水池。两池合建，1座，分2格。单格尺寸为4．1m×3．0m，有效水深2．5m，每格容积为36m3。池内设电加热装置，每格2个，单个功率为10kW；设温度传感器2台；超声波液位计2台；pH在线监测仪2台，可在控制室进行监控；提升泵1台，流量为40m3／h，扬程为10m，功率为4kW。（6）陶瓷膜超滤装置。共2套，单套处理能力为3m3／h。每套装置包含2个膜组件，串联形成一个循环回路，膜通量为60L／（m2•h）；超滤膜支撑体材质为α－Al2O3，膜材质为ZrO2，膜孔径为0．05μm，单支膜管面积为0．42m2，膜管外径为41．0mm，膜管长度为1000mm，通道数量为37孔，端封采用PTFE（聚四氟乙烯）材质，超滤运行时废水温度为50℃，出水回收率大于90％。每套陶瓷膜超滤装置配有1台进料泵和1台循环泵，进料泵流量为30m3／h，扬程为30m，功率为7．5kW；循环泵流量为250m3／h，扬程为30m，功率为37kW。循环泵的大流量保证废水在超滤膜管内速度不小于3m／s。超滤装置配置1套CIP在线清洗系统，为不锈钢304一体化设备，包括水洗槽、碱洗槽、酸洗槽，尺寸分别为1．5m×2．7m，1．5m×0．7m，1．5m×0．7m，有效水深1．7m。每格内配备1台电加热装置，功率分别为20、10、10kW。硝酸质量分数为1％~2％，氢氧化钠溶液质量分数为2％~4％。超滤系统为自动控制，对进口、出口及循环口的气动阀门进行控制，并设在线监测超滤出水的电磁流量计及压力变送器，实现自动过滤、冲洗。

5运行效果

经单机调试、联动调试后，该工程实际运行结果表明，整套系统运行稳定，在进水水量水质波动较大的情况下，调节池起到很好的调节作用，保证了后续工艺的平稳进行。实测进出水水质见表2。

6投资及运行成本

本工程设备投资约为280万元。吨水用电成本约为14．50元，吨水药剂成本约为1．36元，吨水总运行成本约为15．86元。

7结语

（1）采用调节池－转鼓收油器－纸带过滤机－循环水池及浓水池－陶瓷膜超滤工艺处理含油乳化液废水，处理出水ρ（COD）＜5000mg／L，COD去除率大于90％；出水ρ（石油类）＜70mg／L，去除率大于99％；废水回收率大于90％，达到进入后续生化系统的要求，降低了对生化系统的冲击及处理负荷。（2）调节池内使用的转鼓收油器对表面浮油收集效果好，适用于表面含有浮油的废水预处理工程中。（3）陶瓷膜超滤工艺处理乳化液废水用电量大，改进陶瓷膜表面亲水疏油性能，降低膜管内冲刷流速，降低能耗是待改进之处。

参考文献：

［1］杨武，郭琳，陈明．高浓度乳化液废水破乳的试验研究［J］．工业用水与废水，2018，49（6）：27－29.

［2］王瑛，李梦，焦光联.预处理＋无机陶瓷膜工艺处理乳化液废水的实验研究［J］．工业水处理，2011，31（6）：66－68.

［3］刘万，胡伟.浅谈超滤法处理钢铁企业冷轧厂乳化液废水［J］.工业水处理，2006，26（7）：74－76.

［4］陆斌，陆晓千.一种含油乳化液废水处理技术的工程应用［J］.环境工程，2001，19（3）：12－13.

［5］陆晓平，余志荣，陆斌.超滤法去除切削乳化液废水的研究与应用［J］.工业水处理，1999，19（5）：28－29.

［6］王沛，刘义恩，徐南平，等.陶瓷膜处理轧钢乳化液废水操作条件优化及技术经济比较［J］.净水技术，1999，19（2）：14－15.

［7］杜肖，李晓玲，袁蔚文，等．汽车钢板冷轧生产废水处理工程设计［J］．工业用水与废水，2016，47（4）：74－76.

作者：杜肖 陈德星 单位：麦王环境技术股份有限公司