乳化液廢水預(yù)處理工程設(shè)計(jì)

杜肖， 陳德星

（麥王環(huán)境技術(shù)股份有限公司， 上海 200082）

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180 000 mg／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3 m3／h， 乳化液廢水設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

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）＜30 mg／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。

圖1 乳化液廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of emulsification wastewater treatment

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7.2 m × 3.0 m， 有效水深6.0 m， 每格容積為140 m3。池內(nèi)設(shè)電加熱裝置， 每格4 個(gè)， 單個(gè)功率為25 kW； 設(shè)調(diào)節(jié)池提升泵2 臺(tái)， 1 用1 備， 單臺(tái)流量為10 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為1.1 kW， 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5 m3／h， 功率為0.25 kW。 配套氣動(dòng)隔膜泵， 最大流量為170 L／min， 出口壓力為8.6 kg／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7.2 m×2.0 m， 有效水深6.0 m。 池內(nèi)設(shè)電加熱裝置2 個(gè)， 單個(gè)功率為25 kW； 設(shè)廢油池提升泵1 臺(tái)， 采用氣動(dòng)隔膜泵， 流量為10 m3／h， 揚(yáng)程為25 m。

事故池1 座， 與調(diào)節(jié)池合建， 尺寸為7.2 m×5.6 m， 有效水深6.0 m。 設(shè)事故池提升泵1 臺(tái)， 流量為10 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為1.1 kW。

（4） 紙帶過濾機(jī)。 處理流量為10 m3／h， 設(shè)置2 臺(tái)， 1 用1 備， 材質(zhì)為不銹鋼304， 功率為400 W， 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4.1 m×3.0 m， 有效水深2.5 m， 每格容積為36 m3。 池內(nèi)設(shè)電加熱裝置， 每格2 個(gè)， 單個(gè)功率為10 kW； 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40 m3／h， 揚(yáng)程為10 m， 功率為4 kW。

（6） 陶瓷膜超濾裝置。 共2 套， 單套處理能力為3 m3／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60 L／（m2·h）； 超濾膜支撐體材質(zhì)為α－Al2O3， 膜材質(zhì)為ZrO2， 膜孔徑為0.05 μm， 單支膜管面積為0.42 m2， 膜管外徑為41.0 mm， 膜管長度為1 000 mm， 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30 m3／h， 揚(yáng)程為30 m， 功率為7.5 kW； 循環(huán)泵流量為250 m3／h， 揚(yáng)程為30 m， 功率為37 kW。 循環(huán)泵的大流量保證廢水在超濾膜管內(nèi)速度不小于3 m／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1.5 m×2.7 m， 1.5 m×0.7 m， 1.5 m×0.7 m， 有效水深1.7 m。 每格內(nèi)配備1 臺(tái)電加熱裝置，功率分別為20、 10、 10 kW。 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。

表2 實(shí)測進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 2 Actual measured influent and effluent water quality

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） ＜5 000 mg／L， COD 去除率大于90%； 出水ρ（石油類） ＜70 mg／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。