機(jī)械加工含油乳化廢水處理工程實(shí)例

吳　昊　趙英武　涂　凱

（上海清浥環(huán)保科技有限公司上海201803）

機(jī)械加工含油乳化廢水處理工程實(shí)例

吳昊趙英武涂凱

（上海清浥環(huán)保科技有限公司上海201803）

介紹某汽車零部件加工企業(yè)機(jī)械加工含油乳化廢水處理的工程實(shí)例，通過(guò)帶式潷油、熱化學(xué)破乳、隔油、混凝氣浮、振動(dòng)膜過(guò)濾、生化營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)、厭氧消化、好氧氧化、MBR處理、臭氧氧化、活性炭吸附等技術(shù)的處理，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

乳化液；含油廢水；機(jī)械加工；熱化學(xué)破乳；膜

在機(jī)械加工行業(yè)中廣泛使用到乳化液作為冷卻潤(rùn)滑劑，發(fā)揮冷卻、潤(rùn)滑、防銹、清洗等作用，同時(shí)減少設(shè)備磨損，提高設(shè)備和刀具的使用壽命［1］。乳化液品類較多，有時(shí)被稱作冷卻液、潤(rùn)滑液、切削液等，經(jīng)過(guò)一系列循環(huán)使用后，性能下降變成廢乳化液，另外在設(shè)備和場(chǎng)地清洗過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生含有大量的污油和乳化液的清洗廢水。這些含油乳化廢水中主要含有：機(jī)械油或礦物油、皂類、乳化劑、消泡劑、潤(rùn)滑防腐劑、可溶性有機(jī)物、金屬切削和固體懸浮物、一定濃度的表面活性劑、穩(wěn)定劑和乳化油［2］，具有含油量高、COD濃度高、穩(wěn)定性高、不易破壞，處理難度大的特點(diǎn)［3］。

含油乳化廢水如排入環(huán)境會(huì)造成極大的環(huán)境污染，在實(shí)際生產(chǎn)中通常對(duì)其進(jìn)行物理化學(xué)預(yù)處理后與生活污水混合進(jìn)行生化處理。隨著環(huán)境問(wèn)題的監(jiān)管日趨嚴(yán)謹(jǐn)，這種存在污染物稀釋的混合處理方法可能會(huì)受到限制，同時(shí)在設(shè)置有城市二級(jí)污水處理廠的區(qū)域，生活污水可以直接納管排放，兩種廢水混合增大了處理水量，相關(guān)處理構(gòu)筑物和設(shè)備的投入均大量增加。另外，在工業(yè)發(fā)達(dá)和產(chǎn)業(yè)高度集中的區(qū)域，需要對(duì)相關(guān)污染物進(jìn)行總量控制，對(duì)含油乳化廢水提出更高的處理要求。本文介紹上海地區(qū)一家汽車零部件加工企業(yè)機(jī)械加工含油乳化廢水處理的工程實(shí)例，對(duì)乳化含油廢水單獨(dú)進(jìn)行處理，出水達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1　工程概況

某汽車零部件加工企業(yè)新建工廠日產(chǎn)生含油乳化廢水30m3，其主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，由于污染物總量控制要求，該廢水處理COD指標(biāo)需要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表1　原水水質(zhì)指標(biāo)

2　工藝流程

該含油乳化廢水處理工藝流程如圖1所示。車間產(chǎn)生的廢乳化液儲(chǔ)存在噸桶中，累積一天的廢乳化液通過(guò)叉車運(yùn)送至廢水站，倒入物化調(diào)節(jié)池進(jìn)口渠，車間清洗廢水在車間內(nèi)集水池中匯集然后通過(guò)泵提升至廢水站物化調(diào)節(jié)池，兩路廢水都通過(guò)初步格柵隔渣后流入物化調(diào)節(jié)池前部隔油槽，浮油被攔截在隔油槽中然后通過(guò)帶式潷油器撈出。物化調(diào)節(jié)池中的乳化廢水通過(guò)提升泵提升進(jìn)入熱化學(xué)破乳反應(yīng)器破乳，然后自流入后續(xù)隔油池隔油，出水進(jìn)入混凝氣浮機(jī)進(jìn)一步除油，氣浮出水通過(guò)振動(dòng)膜過(guò)濾，清水進(jìn)入生化調(diào)節(jié)池，濃水進(jìn)入物化調(diào)節(jié)池。生化調(diào)節(jié)池中的廢水經(jīng)過(guò)水量和水質(zhì)均化和調(diào)整后，通過(guò)提升泵提升進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行厭氧消化，厭氧出水進(jìn)入好氧生物接觸氧化池好氧消化，之后進(jìn)入MBR池，通過(guò)MBR膜過(guò)濾的清水進(jìn)入臭氧氧化塔進(jìn)行臭氧氧化處理，之后進(jìn)入活性炭過(guò)濾器進(jìn)行活性炭過(guò)濾和吸附，出水達(dá)標(biāo)排放。帶式潷油器和隔油池排出的酸油儲(chǔ)存在酸油儲(chǔ)罐中另行處理，氣浮和生化系統(tǒng)污泥排入污泥池，由疊螺脫水機(jī)脫水處理，脫水污泥外運(yùn)處理處置。

圖1　工藝流程圖

3　構(gòu)筑物單元及設(shè)備

該廢水處理系統(tǒng)物理化學(xué)處理段設(shè)計(jì)處理流量3m3/h，白天運(yùn)行，晚上停止，生化處理和深度處理段設(shè)計(jì)流量2 m3/h，每天24h連續(xù)運(yùn)行。以下就主要功能設(shè)施進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3.1物理化學(xué)處理

3.1.1格柵

將污水中的大塊懸浮物攔截，以免對(duì)后續(xù)泵、管道和設(shè)備造成損壞。該項(xiàng)目采用豎條格柵和提籃格柵。噸桶儲(chǔ)存的廢乳化液倒入物化調(diào)節(jié)池進(jìn)口渠，渠道上設(shè)置豎條格柵攔截渣物。清洗廢水從車間由泵和壓力管道輸送至物化調(diào)節(jié)池前隔油槽，在管道出口設(shè)置提籃格柵。格柵柵條間隙為1mm。

3.1.2隔油槽和帶式潷油器

在物化調(diào)節(jié)池的前端隔出一格隔油槽，大部分浮油被攔截在隔油槽內(nèi)，在液面上積累厚厚的一層浮油。帶式潷油器是利用傳動(dòng)帶回收水面溢油的機(jī)械裝置，將隔油槽內(nèi)的浮油收集出來(lái)。系統(tǒng)安裝2臺(tái)鋼帶寬200mm，功率為45W的帶式潷油器。

3.1.3物化調(diào)節(jié)池

儲(chǔ)存廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，物化調(diào)節(jié)池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為40m3，采用穿孔曝氣系統(tǒng)進(jìn)行空氣攪拌。物化調(diào)節(jié)池設(shè)置廢水提升泵兩臺(tái)，流量為5m3/h，揚(yáng)程10m，功率0.55kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套。

3.1.4熱化學(xué)破乳反應(yīng)器

含油乳化液廢水的破乳是有效處理的關(guān)鍵步驟之一，最常用的破乳方法為化學(xué)破乳，利用化學(xué)劑改變油水界面性質(zhì)［4］。為了達(dá)到更好的破乳效果，該項(xiàng)目采用電熱化學(xué)聯(lián)合破乳，通過(guò)電熱棒直接加熱，同時(shí)利用進(jìn)出水管道形成的循環(huán)流加速乳化液脫穩(wěn)，采用硫酸作破乳劑，反應(yīng)溫度控制在50℃~80℃。熱化學(xué)破乳反應(yīng)器設(shè)置電加熱器1套，裝機(jī)功率120kW，排氣系統(tǒng)1套，pH計(jì)和溫度傳感器各1套，酸投加裝置1套。

3.1.5隔油池

隔油池是處理含油廢水的常用設(shè)備，利用重力分離去除懸浮狀態(tài)的油。該項(xiàng)目采用平流式隔油池，停留時(shí)間為2h，設(shè)置刮油機(jī)1套。

3.1.6氣浮機(jī)

氣浮機(jī)采用回流加壓溶氣氣浮，使水中的細(xì)小懸浮物黏附在微小空氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成浮渣，達(dá)到除去水中懸浮物，改善水質(zhì)的目的［5］。該項(xiàng)目采用氣浮機(jī)處理量為3m3/h，功率為1.96kW，另配套氫氧化鈉、PAC和PAM加藥裝置各1套。

3.1.7振動(dòng)膜

振動(dòng)膜是一種碟式超濾膜的應(yīng)用形式，過(guò)濾形式采用錯(cuò)流過(guò)濾，通過(guò)高頻振動(dòng)來(lái)減少油等污染物質(zhì)對(duì)膜的污染，延長(zhǎng)超濾膜過(guò)濾含油廢水的工作時(shí)間，減少反應(yīng)時(shí)間，提高膜通量。該項(xiàng)目中配置兩套振動(dòng)膜系統(tǒng)，交替使用，每套裝置裝機(jī)功率為15kW。

3.2生物處理

3.2.1生化調(diào)節(jié)池

儲(chǔ)存廢水，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，生化調(diào)節(jié)池采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為60m3，采用穿孔曝氣系統(tǒng)進(jìn)行空氣攪拌。物化調(diào)節(jié)池設(shè)置廢水提升泵兩臺(tái)，流量為5m3/h，揚(yáng)程10m，功率1.1kW，設(shè)置電磁流量器1套和液位控制器1套，營(yíng)養(yǎng)劑投加裝置1套。

3.2.2厭氧池

在厭氧調(diào)件下，由厭氧和兼性微生物的共同作用下將有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過(guò)程，通常人們認(rèn)為厭氧過(guò)程分為3個(gè)階段，水解發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段，厭氧微生物可以對(duì)好氧微生物不能降解的一些有機(jī)物進(jìn)行降解或部分降解，將復(fù)雜的大分子轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子，提高污水的可生化性［5］。厭氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，工藝形式采用升流式厭氧污泥床，停留時(shí)間為2d，配置循環(huán)泵2臺(tái)，流量為10m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為0.55kW。

3.2.3好氧池

在好氧條件下，通過(guò)好氧微生物的代謝作用降解有機(jī)物。好氧池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，設(shè)置填料，形成好氧生物接觸氧化池條件，將活性污泥法與生物膜法相結(jié)合，提高處理效率，好氧池停留時(shí)間為2.8d。

3.2.4MBR

MBR（Membrane Bio-reactor，膜生物反應(yīng)器）是屬于膜分離的一種，孔徑介于微濾和超濾之間，膜組件可以將生化池中的活性污泥進(jìn)行截留，保證生化系統(tǒng)中高污泥濃度，提高生化系統(tǒng)的效率，同時(shí)，將大分子的有機(jī)物進(jìn)行截留，提高COD去除率。MBR保障有機(jī)物進(jìn)一步徹底氧化分解，并避免有機(jī)物對(duì)后續(xù)過(guò)濾系統(tǒng)造成污染和堵塞。MBR池水力停留時(shí)間為15h。

3.3深度處理

3.3.1臭氧接觸氧化塔

為了進(jìn)一步去除生物化無(wú)法降低的有機(jī)物，采用臭氧氧化工藝進(jìn)行深度處理，廢水的臭氧處理在接觸反應(yīng)器中進(jìn)行，采用氣液兩相逆流操作，強(qiáng)化傳質(zhì)過(guò)程［5］。本項(xiàng)目臭氧接觸氧化塔采用316L不銹鋼材質(zhì)，水力停留時(shí)間為1h，配套有臭氧發(fā)生器和尾氣破壞器各1套，出水儲(chǔ)存箱1個(gè)。

3.3.2活性炭過(guò)濾器

該項(xiàng)目中活性炭過(guò)濾起到過(guò)濾、吸附和臭氧延時(shí)氧化的作用，進(jìn)一步處理臭氧接觸氧化塔未處理完的污染物質(zhì)。活性炭過(guò)濾器采用固定床的形式，設(shè)置兩座并聯(lián)，配套提升泵2臺(tái)，流量為10m3/h，揚(yáng)程為10m，功率為0.55kW。

3.4廢油和污泥處理

3.4.1廢油處理

帶式潷油器和隔油池中分離出來(lái)的廢油收集在廢油池中，廢油池中廢油累積一定量后由槽罐車外運(yùn)處理處置。廢油池采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，有效容積5m3。

3.4.2污泥處理

隔油池沉淀污泥、氣浮機(jī)污泥和生化系統(tǒng)剩余污泥均排入污泥池一同由疊螺脫水機(jī)脫水處理。疊螺脫水機(jī)處理能力為絕干污泥量10kg/h，功率為0.38kW。

4　運(yùn)行效果

經(jīng)過(guò)半年的調(diào)試運(yùn)行后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理出水水質(zhì)情況如表2所示。振動(dòng)膜出水代表物化處理出水，結(jié)果表明，通過(guò)物化處理，廢水中的油基本去除，有利于后續(xù)的生化處理。MBR出水代表生化處理階段出水，COD為230mg/L，滿足納管標(biāo)準(zhǔn)。活性炭過(guò)濾器出水代表系統(tǒng)最終出水，COD和石油類均達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表2　系統(tǒng)處理各階段出水水質(zhì)情況

5　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)帶式潷油、熱化學(xué)破乳、隔油、混凝氣浮、振動(dòng)膜過(guò)濾、生化營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)、厭氧消化、好氧氧化、MBR處理、臭氧氧化、活性炭吸附等技術(shù)的綜合處理整工藝，可以有效的單獨(dú)處理機(jī)械加工行業(yè)含油乳化廢水，不需與生活污水等其它廢水混合處理，出水可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-2002一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。物化處理階段結(jié)合生化處理階段的處理，可以達(dá)到排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和環(huán)境容量有限的地區(qū)的機(jī)械加工行業(yè)含油乳化廢水的處理具有很好的借鑒意義。

［1］劉嘯塵.機(jī)械加工行業(yè)中廢乳化液處理的研究［D］.大連：大連理工大學(xué)，2014.

［2］程學(xué)莉，裴喜永，李巖.建材機(jī)械加工過(guò)程中切削乳化廢水處理［J］.磚瓦，2008（5）：43-45.DOI：10.16001/j.cnki.1001-6945.2008.05.002.

［3］閆莉，楊昌柱.乳化含油廢水處理方法研究［J］.化學(xué)與生物工程，2003，（6）：9-11.

［4］陳和平.破乳方法的研究與應(yīng)用新進(jìn)展［J］.精細(xì)石油化工，2007，29（5）：71-76.

［5］趙英民.注冊(cè)環(huán)保工程師專業(yè)考試復(fù)習(xí)材料第一分冊(cè)［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2012：53-59.

吳昊（1982—），男，湖南華容，碩士，主要研究方向：水處理技術(shù)。