冷軋乳化液廢水處理試驗研究
來源：江蘇久吾高(gao)科技股份有限公司 閱(yue)讀：3109 更新時間(jian)：2009-08-13 10:581 前言
武鋼冷(leng)軋(ya)廢水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)站(zhan)采用化學破(po)(po)乳(ru)(ru)法對乳(ru)(ru)化液(ye)廢水(shui)進行(xing)處(chu)(chu)(chu)理(li)。其流程為：調節池→化學破(po)(po)乳(ru)(ru)→加熱靜沉分離→處(chu)(chu)(chu)理(li)水(shui)送酸堿(jian)處(chu)(chu)(chu)理(li)系(xi)統(tong)處(chu)(chu)(chu)理(li)。由于該破(po)(po)乳(ru)(ru)系(xi)統(tong)的處(chu)(chu)(chu)理(li)效(xiao)果(guo)不好，投產以后即廢棄不用。
目(mu)前破乳是在(zai)原酸堿系(xi)統(tong)的(de)(de)集油池(chi)中(zhong)進(jin)行，破乳劑采(cai)用腐植酸鈉，破乳后(hou)的(de)(de)廢(fei)水送(song)酸堿系(xi)統(tong)預(yu)沉(chen)池(chi)進(jin)行油水分(fen)(fen)離，由于停(ting)留時間短，并且(qie)是自然分(fen)(fen)離，因此(ci)分(fen)(fen)離效果差，致使酸堿系(xi)統(tong)沉(chen)淀的(de)(de)污泥含(han)油量高，經(jing)常造(zao)成(cheng)沉(chen)淀池(chi)斜板(ban)堵(du)塞及(ji)(ji)(ji)壓濾機濾布堵(du)塞，嚴重(zhong)影(ying)響了(le)沉(chen)淀池(chi)和(he)板(ban)框壓濾機的(de)(de)正常運行；同時由于廢(fei)水中(zhong)含(han)油量濃度高，對(dui)廢(fei)水處理站的(de)(de)檢(jian)測儀表(biao)及(ji)(ji)(ji)水處理系(xi)統(tong)的(de)(de)穩定高效運行構成(cheng)了(le)極大的(de)(de)危害。破乳系(xi)統(tong)存(cun)在(zai)的(de)(de)以(yi)上問題，不僅(jin)僅(jin)給冷軋廢(fei)水處理站的(de)(de)運行及(ji)(ji)(ji)管理帶來了(le)諸多麻煩，更(geng)對(dui)北湖地區的(de)(de)水系(xi)統(tong)造(zao)成(cheng)了(le)嚴重(zhong)的(de)(de)污染。因此(ci)，改造(zao)現有乳化液處理系(xi)統(tong)已刻不容(rong)緩。
武鋼公司有關部門在大量深入(ru)細致(zhi)工作的基礎上，提出了采用超(chao)濾法(fa)和(he)氧(yang)(yang)化(hua)破(po)乳法(fa)對冷軋乳化(hua)液廢(fei)水進行(xing)(xing)處理(li)的方案，并組織專家對其可行(xing)(xing)性進行(xing)(xing)了論證。為(wei)了保(bao)證工程的順利，武鋼公司還決(jue)定在2000年8月就氧(yang)(yang)化(hua)破(po)乳法(fa)和(he)超(chao)濾法(fa)兩(liang)套裝(zhuang)置進行(xing)(xing)現場實際運行(xing)(xing)試驗，以最(zui)終確定處理(li)方案。
2 試驗原理及裝置
2.1 乳化液(ye)的(de)結(jie)構與特性[1]工業上使用的(de)乳化液(ye)是(shi)在油(you)或脂(zhi)類物質中加入(ru)表面活性劑，然后加入(ru)水。油(you)和(he)脂(zhi)類在表面活性劑的(de)作(zuo)用下以極微小(xiao)的(de)顆粒分(fen)散(san)在水中，如(ru)圖1所示。
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由于其(qi)特殊(shu)的結(jie)構(gou)和極小(xiao)的分散度(du)，在水(shui)分子(zi)熱運動的影響下，油(you)滴在水(shui)中是非常穩(wen)定(ding)的，就如同(tong)“溶解(jie)”在水(shui)里一(yi)樣。這種乳(ru)(ru)化(hua)液(ye)通(tong)常稱為“水(shui)包油(you)”型乳(ru)(ru)化(hua)液(ye)，工業(ye)上通(tong)常使用的乳(ru)(ru)化(hua)液(ye)就是這一(yi)種，其(qi)濃度(du)一(yi)般<10%。乳(ru)(ru)化(hua)含油(you)廢水(shui)不能(neng)采用常規的靜(jing)置上浮的方(fang)法進(jin)行油(you)水(shui)分離。
2.2 超濾法[2][3][4]
超濾(lv)(lv)(Ultrafiltration，常簡寫(xie)為(wei)UF)是(shi)一(yi)種膜分離(li)(li)(li)技術，它與反滲透(tou)很相似(si)，也是(shi)利用半(ban)透(tou)膜以(yi)(yi)(yi)壓力差(cha)作為(wei)推動(dong)力的(de)(de)膜分離(li)(li)(li)過程，通過有(you)選擇性的(de)(de)膜，將溶液中(zhong)的(de)(de)不同分子量的(de)(de)微(wei)粒加以(yi)(yi)(yi)分離(li)(li)(li)，在(zai)介質(zhi)(zhi)壓力下，小于孔(kong)徑(jing)的(de)(de)微(wei)粒隨溶劑一(yi)起(qi)透(tou)過膜上的(de)(de)微(wei)孔(kong)，大于孔(kong)徑(jing)的(de)(de)微(wei)粒被(bei)截留(liu)。膜上微(wei)孔(kong)的(de)(de)尺(chi)寸(cun)與形(xing)(xing)狀決(jue)定了(le)膜的(de)(de)分離(li)(li)(li)性能。被(bei)截留(liu)的(de)(de)微(wei)粒子不能形(xing)(xing)成濾(lv)(lv)餅，仍以(yi)(yi)(yi)溶質(zhi)(zhi)形(xing)(xing)式保留(liu)在(zai)濾(lv)(lv)液中(zhong)。由膜管和循環泵(beng)等元件(jian)組成的(de)(de)裝(zhuang)置，稱為(wei)超濾(lv)(lv)裝(zhuang)置。超濾(lv)(lv)裝(zhuang)置流程見圖2。
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超濾裝置可根據處理液的量，來配置超濾管的大小和根數，組成所需處理能力的超濾裝置。
主要(yao)設(she)備有：超濾裝(zhuang)置1套。
2.3 氧化破乳法
氧化(hua)破(po)乳(ru)(ru)(ru)的原理(li)是(shi)根據電離層理(li)論，在(zai)乳(ru)(ru)(ru)化(hua)液廢水(shui)中(zhong)加(jia)入廢酸(suan)洗(xi)液，在(zai)微小氣泡(pao)的氧化(hua)作用下，一方面使(shi)廢酸(suan)洗(xi)液中(zhong)的二價(jia)鐵(tie)轉化(hua)為(wei)三(san)價(jia)鐵(tie)，三(san)價(jia)鐵(tie)生(sheng)成氫氧化(hua)鐵(tie)，并破(po)壞乳(ru)(ru)(ru)化(hua)液的電離層，使(shi)乳(ru)(ru)(ru)化(hua)液分解(jie)，達到破(po)乳(ru)(ru)(ru)的目(mu)的；另一方面乳(ru)(ru)(ru)化(hua)液廢水(shui)中(zhong)的乳(ru)(ru)(ru)化(hua)劑(ji)被(bei)氧化(hua)而(er)喪失乳(ru)(ru)(ru)化(hua)能力，從而(er)加(jia)速破(po)乳(ru)(ru)(ru)。其工藝流(liu)程見圖3。試驗裝置的處理(li)能力為(wei)0.1m3/h。
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主要設備(bei)有：破(po)乳塔(ta)、兩級(ji)氣浮塔(ta)、超高精度過(guo)濾塔(ta)。
3 試驗方(fang)案及監(jian)測項目
(1)要求(qiu)兩(liang)套(tao)裝置必須達到設計的平均能力。
(2)試(shi)驗時間為14天。
(3)化(hua)學藥劑的消(xiao)(xiao)耗量和水、電、蒸汽等能(neng)源介(jie)質消(xiao)(xiao)耗量的記錄(lu)。
(4)試(shi)驗裝(zhuang)置運行狀況，包(bao)括試(shi)驗裝(zhuang)置流量(liang)、停機(ji)、故障(zhang)等記錄。
(5)試驗中(zhong)各裝置產生的廢(fei)棄(qi)物(包括(kuo)清洗液)，采取(qu)有效措施收集并計(ji)量。
(6)試(shi)驗(yan)裝(zhuang)置運行過程中，對(dui)崗位操作(zuo)人員及周(zhou)邊環(huan)境的影響，應(ying)作(zuo)出(chu)評價。
(7)各試驗裝置對(dui)操作(zuo)程序的難度及勞動強度作(zuo)出評價(jia)。
(8)監測單位(wei)：武漢(han)市環(huan)保局(ju)環(huan)境(jing)監測中心(xin)。
(9)監(jian)測項目(mu)：pH值、SS、油(油項目(mu)采用紅外線法監(jian)測)。
(10)采(cai)樣(yang)監測：原液在同一位置采(cai)樣(yang)，兩套試驗裝(zhuang)置出水(shui)分別(bie)采(cai)樣(yang)，共計3組(zu)樣(yang)，同時采(cai)得，頻率為(wei)每天(tian)1～3次。
(11)評價標準：執行GB13456-92《鋼鐵工(gong)業(ye)水污染物排放(fang)標準》中表3，軋鋼工(gong)藝冷軋板帶分類(lei)二級標準，pH值：6～9，SS≤150mg/l，石油類(lei)≤10mg/l。
4 試驗數據分析
4.1 流量變化
平均小時流量(8月17日)的變(bian)化(hua)曲線(見圖(tu)4)。
4.2 水質(zhi)變化曲線
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(1)pH值變化曲(qu)線(見圖5)。圖中曲(qu)線斷開(kai)部(bu)分為未取到(dao)檢測水樣(yang)。
(2)SS變化曲線(xian)(見圖6)。圖中曲線(xian)斷開部分為未取(qu)到檢測水樣。
(3)油含量(liang)變(bian)化曲線(見圖7)。圖中曲線斷開部分為未取(qu)到檢(jian)測水樣(yang)。
4 經(jing)濟及運行效果分析(xi)
4.1 化(hua)學藥劑(ji)及能源(yuan)消耗和(he)運(yun)行成本計算
化(hua)學藥劑(ji)及能(neng)源(yuan)消耗和運行成(cheng)本計(ji)算詳見表1。
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各化(hua)學(xue)藥劑(ji)單(dan)價(jia)：廢HCl：50元/t；HNO3：1900元/t；清洗(xi)劑(ji)：10000元/t；CaO：500元/t；石灰乳：80元/t(10%)；蒸(zheng)汽：90元/t；壓縮空氣：0.1元/m3；電費：0.38元/kWh；廢油：1000元/t。
4.2 經濟及運(yun)行效果分析(xi)
(1)處理每m3乳化液(ye)廢水的運(yun)行成本(ben)：超濾法為6.13元，氧化法為6.87元。
(2)處理(li)每m3乳化(hua)液廢水的投資成本(按10年(nian)計)：超濾法為4.62元(yuan)(yuan)，氧化(hua)法為3.23元(yuan)(yuan)。
(3)處理每m3乳(ru)化液廢水的(de)回收(shou)可用(yong)油：超濾(lv)法為2.47元，氧化法為負值(產生油泥，需(xu)經二次脫水處理)。
(4)處(chu)理水含油達標率(lv)：超(chao)濾法達標率(lv)91.6%，氧(yang)化法為(wei)10%。
(5)處(chu)理水懸浮物達標率：超濾法(fa)達標率為95.8%，氧化法(fa)為66.6%。
(6)處理水(shui)pH值達(da)標率：超濾法達(da)標率為95.8%，氧化法為16%。
(7)故障停機次數：超濾法為1次，系統(tong)(tong)穩定；氧化法為6次，系統(tong)(tong)穩定性差。
(8)對(dui)乳(ru)(ru)化(hua)液變化(hua)的適(shi)(shi)應性：乳(ru)(ru)化(hua)液變化(hua)對(dui)超濾法影響較小，適(shi)(shi)應性強，乳(ru)(ru)化(hua)液變化(hua)對(dui)氧化(hua)法有決定(ding)性影響，系統(指破(po)乳(ru)(ru)劑)適(shi)(shi)應性差。
(9)超濾裝置系(xi)(xi)統(tong)自動運(yun)(yun)行，不(bu)需人(ren)工(gong)(gong)操(cao)(cao)作(zuo)，管理(li)簡單(dan)，運(yun)(yun)行中不(bu)產(chan)生任何廢棄物和廢氣(qi)等，操(cao)(cao)作(zuo)環(huan)境良好；氧(yang)化法(fa)裝置系(xi)(xi)統(tong)自動運(yun)(yun)行，運(yun)(yun)行中需人(ren)工(gong)(gong)進行藥劑(ji)量的調(diao)整，工(gong)(gong)人(ren)勞動強度大，管理(li)復雜，運(yun)(yun)行時產(chan)生大量的油(you)泥和含油(you)的廢氣(qi)，操(cao)(cao)作(zuo)環(huan)境極差。
5 結論
根據(ju)超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)和(he)(he)(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)的(de)(de)試驗(yan)數據(ju)分析和(he)(he)(he)現場人員(yuan)對設(she)(she)備運(yun)行情況的(de)(de)記(ji)錄等試驗(yan)結果(guo)，可(ke)以看(kan)出：超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)在(zai)(zai)處(chu)理乳(ru)化(hua)(hua)(hua)(hua)液廢(fei)水(shui)(shui)的(de)(de)各項監(jian)測指標中(zhong)，系統運(yun)行的(de)(de)穩(wen)定性、對乳(ru)化(hua)(hua)(hua)(hua)液變化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)適應性、操(cao)作管理、處(chu)理成本(ben)等均優(you)于(yu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)。超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)和(he)(he)(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)在(zai)(zai)總成本(ben)(處(chu)理能力為(wei)12.5m3/h時(shi)，超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)一次投(tou)資530萬元(yuan)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)一次投(tou)資370萬元(yuan)；設(she)(she)備使(shi)用年限按10年計算)基本(ben)相(xiang)當。超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)每年可(ke)回收廢(fei)油266.76t(折合人民幣(bi)26.676萬元(yuan))，而氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)(fa)無法(fa)(fa)(fa)回收廢(fei)油，產(chan)生(sheng)的(de)(de)油泥對后續污泥脫水(shui)(shui)處(chu)理產(chan)生(sheng)不利影響。因此，在(zai)(zai)冷(leng)軋乳(ru)化(hua)(hua)(hua)(hua)液廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理中(zhong)采用超濾(lv)(lv)(lv)(lv)法(fa)(fa)(fa)是最理想的(de)(de)。
