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    機械加工行業(yè)廢水處理研究進(jìn)展

    2017-07-09 12:17:37李珂
    科學(xué)與財富 2017年18期
    關(guān)鍵詞:乳化液膜分離原水

    引言:

    機械加工工業(yè)在磨、切、削、軋等加工過程中,普遍使用乳化劑來冷卻、潤滑、防銹、清洗等,以提高產(chǎn)品的質(zhì)量,減少機床磨損,從而延長機床的使用壽命。而廢棄的乳化劑便是一種高濃度含油廢水,其COD、油類、SS 等濃度較高,且油、乳的穩(wěn)定性好,帶有刺激性惡臭,較難處理[1]。機加工含油廢水處理技術(shù)大致可分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法、生物化學(xué)法、電化學(xué)法。

    1.物理法

    廢乳化液的物理處理方法主要包括重力法和膜分離法。重力法是指利用廢乳化液中油和水的密度差,在重力作用下,對漂浮油和分散油進(jìn)行重力分離。重力法通常只用于去除廢乳化液中的浮油,以作預(yù)處理之用。膜分離技術(shù)是利用特殊制造的多孔材料的攔截作用,以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的污染物。根據(jù)推動力及選擇透過性膜的類型不同,膜分離技術(shù)一般分為微濾、超濾、鈉濾、反滲透、電滲析等幾種類型。在含油廢水的處理工藝中采用膜分離工藝時,可以不需要經(jīng)過破乳等預(yù)處理工作,直接利用選擇透過性膜實現(xiàn)油類物質(zhì)與水的分離工作,操作簡單,污泥產(chǎn)量低,能耗小,分離效率高。但是,由于膜的孔徑較小,膜的清洗工作較為復(fù)雜,膜污染問題也往往較為嚴(yán)重[2]。

    2.物理化學(xué)法

    物理化學(xué)法包括吸附法和氣浮法。吸附法是利用多孔吸附劑對廢乳化液的溶解油進(jìn)行物理吸附(范德華力)或化學(xué)吸附(化學(xué)鍵力)或是交換吸附(靜電力)來實現(xiàn)油水分離。常用的吸附劑有活性炭、活化煤、活性白土、磁鐵砂、硅藻土、焦炭、纖維、高分子聚合物及吸附樹脂等?;钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附劑,表面積高達(dá)5×105~2.5×106 m2/kg,具有較好的處理效果。氣浮法是在油水懸浮液中釋放大量的微氣泡(10~120μm),依靠表面張力作用將分散于水中的微小油滴粘附于微氣泡上,使氣泡的浮力增大上浮,達(dá)到分離的目的。當(dāng)污水中含有的表面活性物質(zhì)造成懸浮液嚴(yán)重乳化時,為提高分離效果,可在浮選前向水中加入絮凝劑進(jìn)行破乳。陸斌[3]等采用兩級混凝-氣浮-生物接觸氧化工藝處理金屬加工行業(yè)乳狀液廢水,結(jié)果表明,在廢水進(jìn)水平均COD 濃度為9820mg/L, 油類濃度為2350mg/L 的情況下,出水平均COD 濃度為43.7mg/L,油類為2.04mg/L,COD 平均去除率為99.55%,油類去除率為99.91%,出水各項指標(biāo)均達(dá)標(biāo)。

    3.化學(xué)法

    (1)絮凝法

    絮凝法是采取投加混凝劑來破壞乳化液的穩(wěn)定性。由于乳化液中的膠體相互聚集,形成絮凝體,絮凝體在重力或浮力的作用下沉降或上升,與水分離,達(dá)到破乳的目的。絮凝法是目前國內(nèi)外普遍用來提高水質(zhì)處理效率的一種既經(jīng)濟又簡便的水質(zhì)處理方法。倪偉敏[4]等采用投加聚合硫酸鐵(PFS)和聚合氯化鋁(PAC)處理廢乳化液,結(jié)果表明,在進(jìn)水COD 為7000~35000mg/L 的情況下,PFS 投加量為0.46~0.56mg/L,PAC 投加量為1.5~3.5mg/L 時,COD 去除率可達(dá)94%以上,處理效果較好。田禹[5]等依托實際廢水處理工程,采用石灰+ 聚丙烯酰胺(PAM)的破乳劑組合對高濃度、酸性乳化液進(jìn)行處理,在原水COD 平均濃度為32424mg/L,濁度為3500NTU 的情況下,投加石灰40g/L,PAM10mL/L 后,乳化液濁度去除率達(dá)到98%,COD 去除率達(dá)到34%。

    (2)鹽析法

    鹽析法是指向乳化液中投加無機鹽類的電解質(zhì),電解質(zhì)可以很快離解成正、負(fù)離子,使油珠擴散層中陽離子由于排斥作用被趕到吸附層,壓縮油水界面的雙電層,同時減少了電荷,導(dǎo)致雙電層被破壞,油珠脫穩(wěn),油珠間吸引力得到恢復(fù)而相互聚集,達(dá)到破乳目的。涂湘激[6]等采用聚沉法對高濃度超穩(wěn)定廢乳化液進(jìn)行處理,在原水COD 平均濃度為107662.3mg/L,石油類為10950 mg/L 的情況下,COD 最大去除率為70%,石油類最大去除率為93.5%。田禹[7]等依托實際廢水處理工程,采用投加氯化鈣(CaCl2)處理高濃度含油乳化液,其原水COD 平均濃度為30000mg/L,濁度為4000NTU,在40℃、CaCl2 投量為8g/L、反應(yīng)時間為10min 的條件下處理效果最佳,濁度去除率可達(dá)91%,COD 去除率為30%。

    (3)高級氧化法

    高級氧化法是指利用強氧化劑如O3、Cl2、H2O2、KMnO4、Fenton 試劑等氧化分解含油廢乳化液中的油和乳化劑等污染物質(zhì),達(dá)到凈化污水的一種方法。在廢乳化液處理工藝中,應(yīng)用最為看好的是Fenton 及其組合處理工藝。Fenton 試劑是Fe2+和H2O2 的混合物,H2O2 在Fe2+ 的催化作用下離解出強氧化性的羥基自由基(·OH),可氧化降解廢乳化液中的有機物,形成CO2、H2O 等無機物質(zhì),從而達(dá)到降解廢水的目的。

    李春程[8]等采用微電解—Fenton 法處理含油廢乳化液,其原水COD 濃度為72160mg/L,在最佳運行條件(pH=3.5,H2O2 投加量為30mL,鐵屑投加量為45g,F(xiàn)e/C為3.0, 反應(yīng)時間為30min) 下,COD 去除率高達(dá)97.61%,處理效果較好。王浪等[9]采用破乳+Fenton 試劑法對機械廠磨床車間含油廢乳化液進(jìn)行處理(原水COD 濃度為290000mg/L,BOD5 濃度為28000mg/L,pH在8 左右),經(jīng)投加適量的破乳劑處理后,再向廢乳化液中投入最佳量的Fenton 試劑(雙氧水投加量為100mL/L,F(xiàn)e2+ 投加量為1000mg/L)氧化處理,最終出水COD 濃度為684mg/L,總?cè)コ蔬_(dá)99.76%;并且可生化性大大提高,BOD5/COD 從0.094 提高到0.47,可與生活污水混合后繼續(xù)處理。

    3.生物化學(xué)法

    利用微生物的代謝作用,使廢乳化液中的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)被吸收、轉(zhuǎn)化,其余部分被生物氧化分解成簡單的無機或有機物質(zhì),如CO2、N2、CH4 等,從而使廢水得到凈化。朱靖[10]等采用SBR 作為廢乳化液處理工藝的主體單元,進(jìn)一步處理混凝氣浮處理的出水,根據(jù)工程實踐運行表明,處理后出水水質(zhì)可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978- 1996)二級標(biāo)準(zhǔn)。

    4.電化學(xué)法

    常用的是電凝聚技術(shù),它是使用可溶性陽極金屬鐵或鋁作為犧牲電極,通過電化學(xué)反應(yīng),陽極產(chǎn)生絮凝劑,同時陰極產(chǎn)生氣泡,從而通過沉降或氣浮去除絮凝體的方法。根據(jù)去除的污染物組分相對密度大小,電凝聚技術(shù)又可分為電凝聚沉淀和電凝聚氣浮。前者適用于重組分的分離后者適用于輕組分的分離。針對含油廢水的特點,在處理時絮凝體難沉降而易附著氣泡上浮,大多數(shù)污染物是通過氣浮過程去除的,故適合采用電凝聚氣浮技術(shù),它兼有電化學(xué)、絮凝和氣浮的特點,能一次性去除含油廢水中多種污染物。與電凝聚沉淀相比,電凝聚氣浮技術(shù)具有浮渣含水率低和停留時間短兩個顯著的優(yōu)勢,這有利于污泥的干化處理且大大縮短了生產(chǎn)周期。

    總之,處理機械加工廢水的方法很多,但均存在不足:如物理法的膜分離法能耗少,處理效果好,但前期投資大,處理能力小 ;過濾法設(shè)備簡單,易于操作,但需進(jìn)行反沖洗,且濾料易流失;化學(xué)法適用范圍廣,除油效果好,但穩(wěn)定性不足,易造成二次污染;生物處理效果好,穩(wěn)定性高,但不能降解有毒有害物質(zhì),占地面積大,處理成本高。電凝聚氣浮法做為一種結(jié)合電化學(xué)凝聚和氣浮的交叉技術(shù),適應(yīng)面廣,能同時處理廢水中的多種污染物質(zhì),與傳統(tǒng)的化學(xué)絮凝相比,具有處理時間短、處理效果好、二次污染小、操作簡便靈活等特點,逐漸發(fā)展成為一種重要的污水處理工藝。

    參考文獻(xiàn):

    [1]周雍鑫. 金屬切削液基本知識[M]. 北京:科學(xué)普及出版社,1989:7.

    [2]劉國強.膜技術(shù)處理含油廢水的研究[J].膜科學(xué)與技術(shù),2007,27(1):68-72.

    [3]陸斌,陸曉千.一種含油乳化液廢水處理技術(shù)的工程[J].應(yīng)用環(huán)境工程,2001,19(3):12-13.

    [4]倪偉敏,陳春平,徐根良.混凝法處理廢乳化液的研究[J].環(huán)境污染與防治,2003,25(1):39-42.

    [5]田禹,范麗娜.高濃度乳化液廢水處理工藝及機制[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2004,36(6):756-758.

    [6]涂湘激,劉顯貴.高濃度超穩(wěn)定廢乳化液破乳工藝研究[J].機械設(shè)計與制造,2009(6):263-264.

    [7]田禹,范麗娜.鹽析法處理高濃度含油乳化液及其反應(yīng)機制[J].中國給水排水,2004,20(4):47-49.

    [8]李春程. 微電解- Fenton 法處理含油廢乳化液[J]. 環(huán)境工程,2008,26(3):51- 52.

    [9]王浪,師紹琪,蔣展鵬,等.破乳+Fenton 試劑法處理高濃度廢乳化液的研究[J].工業(yè)水處理,2003,23(9):58- 60.

    [10] 朱靖,張堅強,徐棟梁.混凝氣浮- SBR- 過濾工藝在廢乳化液處理中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用,2006,24(3):32- 34.

    作者簡介:

    李珂,(1981.8-) 女 漢族 工學(xué)碩士 EHS/6S/TPM主管,從事安全環(huán)保,設(shè)備能源管理工作

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