無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液廢水工藝
來源：中國環保產業雜志 閱讀：2246 更新時間：2010-12-09 16:54摘 要:通(tong)過對(dui)冷軋廠(chang)乳化液（含油）廢水(shui)處理(li)(li)方(fang)法的對(dui)比，說(shuo)明處理(li)(li)該廢水(shui)采用無機陶瓷膜處理(li)(li)裝置完(wan)全可行；介紹了無機陶瓷膜處理(li)(li)冷軋廠(chang)乳化液（含油）廢水(shui)的工藝過程(cheng)及(ji)處理(li)(li)系統(tong)組成。
關鍵詞:冷軋廠乳化液（含油(you)）廢水;無機陶(tao)瓷膜;廢水處(chu)理工藝
1 前言
膜技術被稱為21世紀的水處(chu)理(li)技術，是近(jin)40年來發展最(zui)迅速、應(ying)用(yong)最(zui)廣泛(fan)的技術。冷軋廠(chang)乳(ru)化液(ye)（含油）廢水處(chu)理(li)領域，也是膜技術最(zui)重(zhong)要的應(ying)用(yong)領域之一。
冷軋(ya)廠(chang)乳化液（含油(you)(you)）廢水是鋼(gang)鐵行業冷軋(ya)廠(chang)生產過程產生的(de)一種(zhong)廢水，主要(yao)成(cheng)分為2%～10%的(de)礦物油(you)(you)和乳化劑(ji)，性(xing)質十分穩(wen)定，用一般物理和生化方法(fa)難以得到理想(xiang)的(de)處理效果，通常出水含油(you)(you)量(liang)為800～1000mg/L，達不(bu)到環保排放的(de)要(yao)求。
冷軋廠(chang)乳(ru)化(hua)液（含(han)油）廢水(shui)的處(chu)理方法(fa)(fa)有(you)(you)：重力分(fen)離(li)法(fa)(fa)、顆(ke)粒(li)化(hua)法(fa)(fa)、深(shen)層(ceng)過(guo)濾(lv)法(fa)(fa)、氣浮分(fen)離(li)法(fa)(fa)和(he)超濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離(li)法(fa)(fa)。重力分(fen)離(li)法(fa)(fa)、顆(ke)粒(li)化(hua)法(fa)(fa)和(he)氣浮分(fen)離(li)法(fa)(fa)的去除率(lv)較(jiao)低，出水(shui)含(han)油量高，只能作為含(han)油廢水(shui)的預處(chu)理；超濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離(li)法(fa)(fa)具有(you)(you)去除效率(lv)高，出水(shui)效果好的優點，具體分(fen)為有(you)(you)機超濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離(li)法(fa)(fa)和(he)無機超濾(lv)膜(mo)(mo)(mo)分(fen)離(li)法(fa)(fa)。
有機超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)分離(li)法，主要(yao)應用于大型(xing)鋼鐵項目，冷軋廠乳化(hua)液(ye)(ye)超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)處理(li)也在其(qi)中。乳化(hua)液(ye)(ye)通過有機超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)處理(li)后，出(chu)水(shui)含(han)油量為(wei)10～30mg/L。目前在國內設計(ji)、制造(zao)和(he)安(an)裝(zhuang)的(de)(de)首套乳化(hua)液(ye)(ye)有機超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)處理(li)系統(tong)，出(chu)水(shui)已達(da)到了引進超(chao)濾(lv)(lv)(lv)裝(zhuang)置的(de)(de)水(shui)平。有機超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)具有系統(tong)結構簡單，出(chu)水(shui)水(shui)質好的(de)(de)優點。但有機膜(mo)(mo)還有明顯的(de)(de)缺(que)陷，存在耐油、耐溫性能差、使用壽命短的(de)(de)缺(que)點。近幾年冷軋廠乳化(hua)液(ye)(ye)（含(han)油）廢(fei)水(shui)處理(li)膜(mo)(mo)已由有機超(chao)濾(lv)(lv)(lv)膜(mo)(mo)轉為(wei)無機陶瓷膜(mo)(mo)。
無(wu)(wu)機(ji)(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)是以(yi)Al2O3多孔(kong)陶(tao)瓷(ci)(ci)為(wei)支撐體的(de)(de)(de)氧化鋁膜(mo)，其(qi)具有耐(nai)高(gao)溫（800℃）、耐(nai)高(gao)壓(ya)（1MPa）、耐(nai)腐蝕、抗微生(sheng)(sheng)物侵蝕等(deng)優點，因此(ci)已應用于(yu)石油(you)開采（油(you)田注入(ru)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)處理）、食品飲料、制藥、生(sheng)(sheng)物工(gong)程(cheng)、污水(shui)(shui)處理及(ji)飲用水(shui)(shui)凈化等(deng)領域。無(wu)(wu)機(ji)(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)對液體中所(suo)含(han)機(ji)(ji)械雜質的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離(li)主要依據篩分(fen)(fen)理論，可以(yi)進行油(you)水(shui)(shui)分(fen)(fen)離(li)是因為(wei)無(wu)(wu)機(ji)(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)是一種(zhong)極性(xing)膜(mo)，具有親水(shui)(shui)疏油(you)的(de)(de)(de)特性(xing)，水(shui)(shui)與膜(mo)的(de)(de)(de)界面能小于(yu)油(you)與膜(mo)的(de)(de)(de)界面能，所(suo)以(yi)在相同(tong)的(de)(de)(de)壓(ya)力下，水(shui)(shui)比油(you)容(rong)易通過膜(mo)孔(kong)而實現(xian)分(fen)(fen)離(li)。因此(ci)，無(wu)(wu)機(ji)(ji)陶(tao)瓷(ci)(ci)膜(mo)在冷軋廠(chang)乳(ru)化液（含(han)油(you)）廢水(shui)(shui)處理應用上有廣(guang)闊的(de)(de)(de)前景。
由于無機陶瓷微濾膜處(chu)理(li)冷軋廠乳化(hua)液（含油）廢水在國內的(de)應用時間較短，對(dui)其處(chu)理(li)系統了(le)(le)解不多。本文結合(he)一些工程實際，介紹了(le)(le)該工藝的(de)系統及組(zu)成(cheng)。
2 處理系統進出水水質
無機陶瓷微濾(lv)膜處理冷(leng)軋廠乳化(hua)液（含油）廢水處理系統進(jin)出水質(zhi)對(dui)比見(jian)下表。
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3 處理工藝流程（見下圖）
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4 處理工藝
4.1 調節池預處理
來自冷(leng)軋廠的廢(fei)(fei)(fei)乳(ru)化液(ye)及部(bu)分含(han)(han)油(you)廢(fei)(fei)(fei)水首先進入格柵，除去大顆粒懸浮(fu)(fu)物。然(ran)后進入預(yu)處理(li)調(diao)(diao)節(jie)池(chi)(chi)。調(diao)(diao)節(jie)池(chi)(chi)接收(shou)間斷和連續來的含(han)(han)油(you)廢(fei)(fei)(fei)水，起(qi)均(jun)質均(jun)量調(diao)(diao)節(jie)作(zuo)用，同時起(qi)到(dao)浮(fu)(fu)油(you)直接回收(shou)和顆粒沉(chen)淀作(zuo)用。經預(yu)處理(li)后的含(han)(han)油(you)廢(fei)(fei)(fei)水通過(guo)提升泵送至紙帶過(guo)濾機。在(zai)(zai)調(diao)(diao)節(jie)池(chi)(chi)上設有刮油(you)刮渣(zha)機，將池(chi)(chi)底沉(chen)渣(zha)刮到(dao)渣(zha)坑中(zhong)；浮(fu)(fu)油(you)通過(guo)懸浮(fu)(fu)式吸油(you)泵送至廢(fei)(fei)(fei)油(you)回收(shou)箱。沉(chen)渣(zha)將被泵往(wang)冷(leng)軋其(qi)它系統濃縮處理(li)或集中(zhong)挖出焚燒。廢(fei)(fei)(fei)水提升泵受調(diao)(diao)節(jie)池(chi)(chi)和循環(huan)池(chi)(chi)液(ye)位計的控(kong)制；由在(zai)(zai)線溫度檢測(ce)儀調(diao)(diao)節(jie)蒸汽加(jia)熱；由在(zai)(zai)線pH表指示(shi)調(diao)(diao)節(jie)池(chi)(chi)酸堿性。
4.2 紙帶過濾機過濾處(chu)理
調節(jie)池(chi)中(zhong)含(han)油(you)廢水被泵送至超濾(lv)(lv)循(xun)環(huan)池(chi)前，通(tong)過(guo)(guo)具有(you)磁(ci)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)紙(zhi)帶的過(guo)(guo)濾(lv)(lv)機進行過(guo)(guo)濾(lv)(lv)，去除(chu)廢水中(zhong)大(da)于5μm的金屬(shu)或非(fei)金屬(shu)顆粒。
4.3 超濾處(chu)理及輔助裝(zhuang)置
供(gong)料(liao)(liao)泵(beng)(beng)將循(xun)環(huan)(huan)池(chi)含油廢水(shui)送至循(xun)環(huan)(huan)泵(beng)(beng)入(ru)口，與大回(hui)(hui)流液混合進入(ru)超濾(lv)(lv)膜(mo)，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)通過膜(mo)，成為凈化(hua)的滲濾(lv)(lv)液，大部(bu)分(fen)進行大回(hui)(hui)流，還有一(yi)(yi)部(bu)分(fen)回(hui)(hui)流至循(xun)環(huan)(huan)池(chi)。通過供(gong)料(liao)(liao)泵(beng)(beng)連續給料(liao)(liao)，循(xun)環(huan)(huan)泵(beng)(beng)工作，并經調(diao)節(jie)形成一(yi)(yi)個超濾(lv)(lv)管正常工作所必須的壓力網。
該系統包括循(xun)環池(chi)、超濾管(guan)(guan)、供料泵(beng)(beng)、循(xun)環泵(beng)(beng)、液位傳(chuan)感器(qi)、壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)、溫度傳(chuan)感器(qi)、流量傳(chuan)感器(qi)及各(ge)種自控閥門。蒸汽(qi)加熱管(guan)(guan)、壓(ya)力和溫度報警和保護裝置與(yu)有機膜(mo)系統相同。
4.4 超濾膜處理系統清(qing)洗
系統共設(she)一套(tao)清洗(xi)裝(zhuang)置，清洗(xi)過(guo)程(cheng)分(fen)漂洗(xi)、堿洗(xi)、酸洗(xi)。在整個清洗(xi)過(guo)程(cheng)中，清洗(xi)泵(beng)和循(xun)環泵(beng)均投入工作(zuo)。清洗(xi)時(shi)，先漂洗(xi)一段時(shi)間，而后自動投入酸洗(xi)和堿洗(xi)工作(zuo)。正常清洗(xi)采用(yong)(yong)堿性(xing)清洗(xi)液清洗(xi)，并定(ding)期加用(yong)(yong)酸性(xing)清洗(xi)液清洗(xi)，以提高(gao)清洗(xi)質量。清洗(xi)后達到的(de)效果(guo)以在清洗(xi)過(guo)程(cheng)中超(chao)濾(lv)(lv)凈水量的(de)增量為指(zhi)標，由流(liu)量傳(chuan)感器計算機(ji)數模轉(zhuan)換CRT顯示并參與控(kong)制，清洗(xi)結束(shu)后即可重新投入超(chao)濾(lv)(lv)運(yun)行。
超(chao)濾(lv)膜清洗(xi)(xi)裝置(zhi)由漂(piao)洗(xi)(xi)池(chi)(chi)、堿(jian)洗(xi)(xi)池(chi)(chi)、酸洗(xi)(xi)池(chi)(chi)和(he)清洗(xi)(xi)泵組成。在每個池(chi)(chi)中設有蒸汽加熱管，由池(chi)(chi)內(nei)的(de)在線溫度表檢測(ce)廢(fei)水(shui)溫度，通過(guo)裝設在管道上的(de)閥控(kong)制(zhi)蒸汽加量，以保證超(chao)濾(lv)管所需的(de)最佳工藝溫度。各(ge)個池(chi)(chi)內(nei)都(dou)設有液位計，指示各(ge)池(chi)(chi)的(de)液位。
4.5 乳(ru)化油分(fen)解處理
從調節池廢(fei)(fei)油(you)(you)(you)收集池輸送來的含(han)油(you)(you)(you)廢(fei)(fei)水和循環箱(xiang)排(pai)出(chu)的濃(nong)(nong)乳(ru)化液(ye)，含(han)油(you)(you)(you)量為20%～40%，通過(guo)將濃(nong)(nong)縮液(ye)加溫至一定溫度，并加硝酸酸化，使(shi)油(you)(you)(you)水進一步分離，并利(li)用水比油(you)(you)(you)的比重大的特(te)點，使(shi)水沉(chen)降在槽罐底(di)部，將下部含(han)油(you)(you)(you)廢(fei)(fei)水排(pai)至地(di)坑，水放出(chu)后可得到含(han)油(you)(you)(you)濃(nong)(nong)度為50%～90％的廢(fei)(fei)油(you)(you)(you)液(ye)體，而(er)后送至廢(fei)(fei)油(you)(you)(you)收集箱(xiang)。
本系統(tong)共設兩(liang)臺(tai)乳化油(you)(you)(you)分(fen)解裝(zhuang)置，可單獨使(shi)用或同時使(shi)用。乳化油(you)(you)(you)分(fen)解裝(zhuang)置由分(fen)解槽、加溫(wen)裝(zhuang)置、加酸裝(zhuang)置（硝(xiao)酸貯罐+硝(xiao)酸泵(beng)）、在線溫(wen)度(du)(du)計和液位計及管(guan)路閥(fa)門組成。根據池(chi)內的在線溫(wen)度(du)(du)表檢測廢水溫(wen)度(du)(du)，并通過裝(zhuang)設在管(guan)道上的閥(fa)門控制(zhi)蒸(zheng)汽加量(liang)，以得到超濾管(guan)所需(xu)的最佳工藝溫(wen)度(du)(du)。硝(xiao)酸貯罐酸液由硝(xiao)酸泵(beng)送至乳化油(you)(you)(you)分(fen)解槽。
4.6 廢油收集與輸送
收集調節池(chi)分(fen)離出(chu)的廢油(you)(you)(you)及分(fen)解(jie)箱廢油(you)(you)(you)。蒸汽將廢油(you)(you)(you)加熱至80℃，以便(bian)于(yu)輸送。運輸車定期將廢油(you)(you)(you)送出(chu)。
5 電氣與控制
超濾(lv)系(xi)(xi)統(tong)(tong)裝置儀(yi)電(dian)控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)主要由現場儀(yi)表、PLC控制裝置、低壓(ya)控制柜、工控機CRT監(jian)控系(xi)(xi)統(tong)(tong)、現場泵閥操作(zuo)箱及系(xi)(xi)統(tong)(tong)軟件等部分組(zu)成。整個(ge)系(xi)(xi)統(tong)(tong)可實現現場模擬量(liang)和開關(guan)量(liang)信號的自動采(cai)集、自動處(chu)理。CRT上全(quan)面(mian)監(jian)控，現場設(she)備具(ju)有全(quan)自動運行和手(shou)動干預等控制功能。超濾(lv)系(xi)(xi)統(tong)(tong)裝置儀(yi)電(dian)控制系(xi)(xi)統(tong)(tong)各部分構(gou)成及功能如下(xia)。
5.1 現場儀表
現場儀(yi)表(biao)主要有液位、溫度、壓力、流量(liang)等信號儀(yi)表(biao)，所有重要的及(ji)需要參與控制的現場數據均(jun)以模擬量(liang)和(he)開(kai)關量(liang)上傳至PLC，在(zai)PLC內進(jin)行信號處理。現場儀(yi)表(biao)選用優質(zhi)品牌產品，精確度和(he)可(ke)靠性更(geng)高，降(jiang)低了設備故障率(lv)，減少維護成本，系統運行更(geng)可(ke)靠。
5.2 PLC控制裝置
PLC選(xuan)用(yong)德國西(xi)門子S7系列PLC。能可靠地運(yun)(yun)行(xing)，并能完成較(jiao)復雜(za)的(de)(de)控(kong)(kong)(kong)制任務。使用(yong)PLC進行(xing)PID調(diao)節，可保證被控(kong)(kong)(kong)對象保持正(zheng)常(chang)運(yun)(yun)行(xing)。PLC接(jie)受來自現(xian)(xian)場(chang)的(de)(de)輸入信(xin)號(hao)(hao)（儀表、報警(jing)開(kai)關、設(she)備狀態信(xin)號(hao)(hao)、設(she)備工(gong)作方式(shi)選(xuan)擇信(xin)號(hao)(hao)等），并接(jie)受上位(wei)機(ji)(ji)CRT發(fa)來的(de)(de)指令信(xin)號(hao)(hao)，執行(xing)內部(bu)用(yong)戶軟(ruan)件程序，產生輸出信(xin)號(hao)(hao)控(kong)(kong)(kong)制現(xian)(xian)場(chang)設(she)備（所有的(de)(de)泵(beng)、氣動閥、刮(gua)油(you)刮(gua)渣機(ji)(ji)、撇油(you)機(ji)(ji)、紙帶過濾(lv)機(ji)(ji)等），以實現(xian)(xian)系統(tong)的(de)(de)全自動或(huo)部(bu)分(fen)自動控(kong)(kong)(kong)制功能。
5.3 低壓控制柜
低(di)壓控制(zhi)柜(ju)由電(dian)(dian)(dian)源部分和(he)控制(zhi)部分組成。電(dian)(dian)(dian)源部分提供整個(ge)控制(zhi)系統(tong)所需的各種電(dian)(dian)(dian)源，這部分包(bao)括變壓器、穩(wen)壓電(dian)(dian)(dian)源、UPS不(bu)間斷電(dian)(dian)(dian)源、空氣開關等(deng)。控制(zhi)部分包(bao)括整個(ge)系統(tong)內(nei)設(she)(she)(she)備的動力回(hui)路，以及相(xiang)關的控制(zhi)回(hui)路。控制(zhi)柜(ju)內(nei)設(she)(she)(she)有開關、電(dian)(dian)(dian)機保(bao)護型開關、交流接(jie)觸(chu)器、繼電(dian)(dian)(dian)器、聲光(guang)報警器、端子及信(xin)號燈按鈕等(deng)設(she)(she)(she)備。
5.4 CRT監(jian)控系統
CRT監(jian)控(kong)(kong)系統(tong)主要由工(gong)(gong)控(kong)(kong)機、顯(xian)(xian)示(shi)器、組態(tai)(tai)(tai)軟件(jian)、打印機等(deng)組成。兩(liang)臺工(gong)(gong)控(kong)(kong)機之間(jian)、工(gong)(gong)控(kong)(kong)機與PLC之間(jian)以(yi)高速的工(gong)(gong)業以(yi)太網連接(jie)。工(gong)(gong)控(kong)(kong)機通(tong)(tong)過PLC將(jiang)所(suo)有現(xian)場數(shu)(shu)據讀出，在CRT組態(tai)(tai)(tai)畫面上(shang)顯(xian)(xian)示(shi)，包括設(she)備狀態(tai)(tai)(tai)顯(xian)(xian)示(shi)、工(gong)(gong)藝(yi)參(can)(can)數(shu)(shu)顯(xian)(xian)示(shi)（部(bu)分工(gong)(gong)藝(yi)參(can)(can)數(shu)(shu)動態(tai)(tai)(tai)顯(xian)(xian)示(shi)）、歷史趨(qu)勢顯(xian)(xian)示(shi)等(deng)。CRT上(shang)的控(kong)(kong)制(zhi)功(gong)能(neng)是通(tong)(tong)過PLC實現(xian)的，在CRT上(shang)可(ke)自動啟(qi)停整個系統(tong)，也可(ke)啟(qi)停部(bu)分系統(tong)，還可(ke)對(dui)所(suo)有現(xian)場設(she)備進行單動操(cao)作。同(tong)時，CRT工(gong)(gong)作站還可(ke)實現(xian)報(bao)表(biao)打印功(gong)能(neng)，可(ke)制(zhi)作各種靈活的報(bao)表(biao)，如班(ban)報(bao)表(biao)、日(ri)報(bao)表(biao)、月報(bao)表(biao)等(deng)。
5.5 現場操作箱
現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)包(bao)括泵現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)、閥現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)、刮油(you)刮渣機(ji)現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)、撇油(you)機(ji)現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)、紙帶過(guo)濾機(ji)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)等。在操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)上設(she)有設(she)備(bei)方式選擇(ze)開(kai)關，分(fen)就(jiu)地控制(zhi)和遠程控制(zhi)方式選擇(ze)。在就(jiu)地方式下，可以手(shou)動啟停(ting)現場(chang)(chang)(chang)(chang)設(she)備(bei)。在現場(chang)(chang)(chang)(chang)操作(zuo)(zuo)(zuo)箱(xiang)(xiang)上，有設(she)備(bei)運行、停(ting)止、故障狀(zhuang)態指示。
5.6 軟件部分
系統(tong)的(de)(de)軟件(jian)主要是指PLC運行控制(zhi)編程(cheng)軟件(jian)，同時還有CRT組態軟件(jian)、操(cao)作系統(tong)和(he)制(zhi)表軟件(jian)等。S7 PLC的(de)(de)編程(cheng)軟件(jian)是STEP7，可在便攜式(shi)電腦上對PLC進行編程(cheng)。CRT組態軟件(jian)選(xuan)(xuan)用(yong)西(xi)門子的(de)(de)人(ren)機界面(mian)(mian)軟件(jian)WINCC，WINCC強大的(de)(de)人(ren)機交互功能會使整個組態界面(mian)(mian)及(ji)監控更加流暢(chang)。操(cao)作系統(tong)軟件(jian)及(ji)制(zhi)表軟件(jian)選(xuan)(xuan)用(yong)用(yong)戶較熟(shu)(shu)悉的(de)(de)WINDOWSNT和(he)OFFICE2000。這(zhe)樣，操(cao)作人(ren)員(yuan)稍加培訓(xun)便可很(hen)快熟(shu)(shu)悉整個CRT監控的(de)(de)操(cao)作。
6 結論
（1）采用(yong)無機陶(tao)瓷(ci)微濾膜工藝，經過多次(ci)工程實(shi)際應用(yong)證明，用(yong)于(yu)處理冷軋廠乳化(hua)液（含油(you)）廢水是完全可行(xing)的。
（2）無機陶瓷微(wei)濾膜(mo)處理冷軋廠乳化(hua)液（含油(you)）廢水(shui)，出(chu)水(shui)目前(qian)還達不(bu)到國家的排放要求（油(you)≤10mg/L），出(chu)水(shui)需采(cai)用MBR等生化(hua)處理。
（3）廢油處理(li)可采用(yong)硝酸處理(li)，也可采用(yong)破乳(ru)劑進行處理(li)。
