乳化液廢水破乳及后續(xù)處理技術研究進展

洪科莫　晨　劍　朱賽嫦

（臺州市污染防治工程技術中心浙江臺州31800）

乳化液廢水破乳及后續(xù)處理技術研究進展

洪科莫晨劍朱賽嫦

（臺州市污染防治工程技術中心浙江臺州31800）

乳化液廢水含油、各種添加劑、鹽等，成分極其復雜，處理難度大。本文從破乳法和進一步氧化處理法兩個方面，深入研究分析了國內(nèi)外乳化液廢水處理技術發(fā)展現(xiàn)狀。

乳化液廢水；破乳；組合工藝

1　乳化液廢水的特點

乳化液是一種含油的半合成金屬加工液，具有潤滑性、邊界潤滑性（極壓性）、低溫流動性、抗氧化性、冷卻、防銹性、抗腐蝕性等特性，廣泛用于機械加工、發(fā)動機加工、軋錕及鋼板的冷卻和潤滑。乳化液在循環(huán)使用過程中會受金屬粉塵、酸堿性物質(zhì)、鹽、細菌等污染而老化變質(zhì)，需要進行更換。乳化液廢水中油質(zhì)量濃度高達1500 mg/L~80000 mg/L，COD達5000 mg/L~150000 mg/L，BOD達1500 mg/L~30000mg/L，濃度范圍波動較大。乳化液廢水的特點是含油量高、有機物濃度高、含金屬元素、鹽類物質(zhì)，成分極為復雜，B/C比在0.05~0.2之間，可生化性差。

2　乳化液廢水的處理技術

2.1破乳技術

乳化液廢水的處理首先須采取措施破乳，使乳化液膠體脫穩(wěn)，實現(xiàn)油水分離。目前，國內(nèi)外乳化液廢水的破乳方法應用較多的有混凝法、酸析法、氣浮法、超聲波法等。

2.1.1混凝法

化學混凝法是向乳化液中投加混凝劑，使廢水中油滴吸附聚集，發(fā)生脫穩(wěn)破乳，從而實現(xiàn)油水分離。近幾年來發(fā)展起無機高分子混凝劑，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鐵（PAFC）、聚硅硫酸鋁復合型混凝劑、復合FS-FA等，對乳化液廢水中COD的去除率可到85%以上。

2.1.2酸析法

酸析法是通過調(diào)節(jié)廢水的pH值至酸性，使乳化液中的高碳脂肪酸或高碳脂肪醇類等陰離子表面活性劑與酸生成低碳脂肪酸或脂肪醇，降低水化能力以及吸附能力。表面活性劑界面張力及界面膜強度也隨之降低，使廢水易于脫穩(wěn)，達到破乳的目的。但酸析法對于乳化液中的非離子表面活性劑作用較小，因此具有一定限制性。此外，酸析法對乳化液廢水僅起到破乳作用，對COD去除效率較低。

2.1.3氣浮法

由于乳化液廢水成分復雜，氣浮法往往需要化學混凝工藝相結(jié)合，實現(xiàn)高效破乳。化學混凝處理使乳化液廢水中的油滴聚集，形成絮狀物。這些物質(zhì)可與氣浮機產(chǎn)生的微氣泡碰撞粘附，形成更大粒徑的帶氣絮體。混凝-氣浮結(jié)合工藝的去除效果較單純的混凝沉淀法效果更顯著。K.BensasoK等[1]采用常規(guī)破乳-氣浮結(jié)合工藝處理乳化液廢水，對COD和濁度的去除較普通常規(guī)破乳法分別高29%和71%。

2.1.4超聲波法

超聲波是頻率高于20kHz的機械波，能量集中、穿透力強。超聲波處理廢乳化液廢水是利用高頻機械波穿透至水中，將能量傳遞到乳化液廢水的油滴上，導致油滴振動，相互碰撞、粘合形成大的油滴團，與水分散開，達到脫穩(wěn)破乳的目的。最后油滴上浮，使油水得到分離。童新等[2]，采用超聲波-氣浮一體化設備處理乳化液廢水，COD去除率達98.97%，油質(zhì)的去除率達到99.8%。

2.2后續(xù)處理技術

乳化液廢水經(jīng)破乳后，還不能徹底去除和降解污染物，因此，需要進行進一步處理。此類方法有電凝聚法、高級氧化法、生化法、超濾法、吸附法等。各種技術的應用往往是需要在破乳的基礎上進行，才能發(fā)揮較好的效果。

2.2.1電凝聚法

電凝聚法是以可溶性金屬作電極，在電場作用下失去電子被氧化。一方面，生成高價金屬陽離子壓縮乳化液油膠粒周圍擴散雙電層，使乳化膠粒之間彼此靠近，微小油滴聚集成大油團而破乳。另一方面，金屬陽離子可水解生成氫氧化物膠體，具有荷電性，在電場作用下，定向移動，通過吸附、絡合、架橋等形式，形成大的膠團，達到絮凝、分離的目的。此外，在外加直流電源作用下，在反應槽中加入無機鹽電解質(zhì)，可電解產(chǎn)生[O]、OH(等氧化性很強的粒子。這些粒子可以氧化乳化液中的污染物，使大分子變成小分子，提高廢水可生化性，有利于后續(xù)處理。曹福等[3]，以鋁板為電極并投加NaCl處理軋鋼乳化液廢水，COD的去除率達到99.5%以上。

2.2.2高級氧化法

目前，應用到乳化液廢水處理中常用的高級氧化技術為O3-H2O2氧化法和fenton氧化法。

O3-H2O2氧化法是將pH調(diào)至堿性，H2O2和O3氧化分解并產(chǎn)生大量具有強化性的·OH。在·OH自由基作用下，乳化液廢水中污染物得到降解，將高分子有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成低毒甚至無毒的污染物分子，達到廢水凈化的目的。劉穎[4]利用O3-H2O2氧化法處理乳化液廢水，COD去除率為80.6%，色度去除率為84.1%。

Fenton氧化法的基本原理為在酸性條件下，H2O2被Fe2+催化分解并產(chǎn)生大量具有強化性的.OH自由基。Fenton氧化法也是利用產(chǎn)生的.OH自由基的強氧化性，去分解乳化液廢水中污染物。高蓓蕾等[5]采用fenton氧化處理乳化液廢水，COD可去除90%以上。

2.2.3生化法

生化法是利用微生物攝取乳化液廢水中的污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，進行吸收、轉(zhuǎn)化，水質(zhì)得到凈化。乳化液廢水B/C比通常在0.05~0.2，可生化性較差。因此，采用生化法處理乳化液廢水之前，需要進行預處理。朱靖等[6]，采用PAC、PAM混凝氣浮-SBR-過濾組合工藝處理乳化液廢水。混凝氣浮預處理對乳化液廢水進行了破乳，在去除一部分COD的同時，還提高了廢水的可生化性。SBR生化反應器對COD去除率達89.6%。

2.2.4超濾法

超濾法處理乳化液廢水是采用膜過濾方式對油水進行分離，小于孔隙的水分子透過超濾膜，大于孔隙的油分子被截留下來。超濾法膜通量下降過快及膜易污染等一直是該法應用的限制因素。宋焦斌等人[7]提出將化學混凝預處理與震動膜法組合起來，可有效提高膜通量，減緩膜污染。Shu Li等[8]研究發(fā)現(xiàn)膜超濾法與超聲波技術結(jié)合處理乳化液廢水，可以將膜通量從70L·m-2·h-1提高至210 L·m-2·h-1，對油質(zhì)的最高去除率大于99.9%。

2.2.5吸附法

吸附法是利用多孔吸附劑對乳化液廢水中的污染物進行物理吸附（范德華力）或化學吸附（化學鍵力）或交換吸附（靜電力）來實現(xiàn)油水分離。常用的吸附效果優(yōu)良的吸附劑為活性炭。活性炭表面積可高達5×105~2.5×106m2/kg，吸附處理后的油含量可在5mg/L以下。但由于活性炭吸附容量有限，成本較高，再生較困難，所以一般只用于廢乳化液的深度凈化處理。

3　結(jié)語

化學混凝法、混凝氣浮法、超聲波法等都是較好的乳化液廢水破乳技術。由于乳化液廢水濃度高，程穩(wěn)定的膠體狀。因此，將破乳和其他后續(xù)處理工藝有機的組合在一起，是處理乳化液廢水的主要發(fā)展方向。

[1]Bensadok K,Bellcacem M,Nezzal G.Treatment of cutting oil/water emulsion by coupling coagulation and dissolved air flotation[J].Desalinaiton,2007 206(1/2/3):440-448.

[2]童新,周國勛,王軍輝,金兆旺,等.機械加工行業(yè)乳化液廢水處理工藝改造研究及應用實例[J].工業(yè)水處理，2014,34（9）：87-89.

[3]曹福,劉紅.電凝聚處理軋鋼乳化液廢水的研究[J].工業(yè)水處理, 2006 26（2）：24-26.

[4]劉穎.臭氧氧化處理廢乳化液試驗研究[D].西南交通大學研究生學位論文,2013.5.

[5]高蓓蕾.Fenton試劑在乳化液廢水處理中的應用[J].污染防治技術,2007,20（6）：19-21.

[6]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用[J].中國資源綜合利用,2006,24（3）：32-34.

[7]宋焦斌,張偉軍,楊曉胤,王東升.膜處理乳化液廢水過程中強化過濾的物理化學技術[J].工業(yè)水處理,2013,33（8）：6-10.

[8]Shu Li,Xing Weihong,Xu Nanping.Effect of Ultrasound on the Treatment of Emulsification Wastewater by Ceramic Membranes[J]. Chinese Journal ofChemical Engineering,2007 15(6):855-860.

洪科（1989—），男，浙江，本科，助理工程師，主要從事廢水處理工程設計及相關業(yè)務。