乳化液廢水膜處理技術應用

■ 南京科潤工業介質股份有限公司 （江蘇 211106） 李新春 王書鵬

■ 合肥市信達膜科技有限公司 （安徽 230012） 儲振國 陳傳云

近年來，乳化液廢水對生態環境和人體健康的危害已經引起了極大的關注，機加工企業環保壓力巨大，大多數機加工企業沒有自己的廢水處理站，而直接委外處理費用高，企業希望尋求一種經濟、高效的廢液處理技術及設備。

目前市場上典型的三種乳化液廢水處理技術為：生化技術、蒸發技術、膜處理技術。生化技術以物理方法去除顆粒物和少量浮油，以氧化分解方案提高生化性，以菌類通過好氧、厭氧去除COD，設備占地較大，對人員維護要求較高，受廢水水量波動影響，需定期測定調整加藥量，處理效果不穩定；蒸發技術采用多效蒸發方式盡可能在蒸發同時節約能源，其優點為電導率改善較好，COD去除率高，設備自動化程度較高，缺點為設備初期投入較高。膜處理技術是目前公認的使用維護成本低、見效快、經濟效益高的廢水處理技術。

但目前常規采用陶瓷膜分離后，不能達到回用指標，需要結合生化工藝進行后續處理，增加了工藝的復雜性，同時，膜處理系統中洗膜需要用純水，一般需要由客戶提供，并且洗膜需要用特定的酸、堿藥劑，洗膜后有酸堿廢液的產生，產生的酸堿廢液一般排入后續的生化系統，由于生化工藝的復雜性，多大企業不能接受；而純粹采用膜處理工藝的話就要考慮合適的特種分離膜材質，并且要考慮酸堿廢液的回收利用。

本文對某企業乳化液廢水，采用了除油除雜－陶瓷膜－特種分離膜處理工藝進行了生產應用，同時該系統實現了純水自制、酸堿回收利用，出水水質指標良好，并且將出水用于回配清洗劑及洗膜用水，得到了企業的認可。

1. 廢水來源及水質

本研究以山東某變速箱殼體機加工企業所產生的廢水為研究對象，乳化液廢水狀態如圖1所示，乳化液廢水里含有不少雜質，顏色呈灰黑色。

該企業乳化液廢水水質指標如表1所示。

其現場產生的廢水主要為加工中心產生的乳化液廢水和清洗機清洗工件所產生的乳化液清洗廢水，每天產量為2t。客戶將兩種廢水混合后統一處理。

2. 主要配置及工藝流程

（1）主要配置：針對該企業乳化液廢水的處理量低的現狀，考慮到洗膜廢水的產生，為了提高濃縮效率，在該項目中采用了集中處理的方式，每三天集中處理一次，處理量為6t，處理時間為18h。

圖1 某企業乳化液廢水

表1 乳化液廢水水質指標

本系統的主要配置為：一級保安過濾器1臺（超濾膜保安過濾器）、超濾膜組件1套、一級保安過濾器1臺（特種分離膜保安過濾器）、特種分離膜組件1套、換熱器1臺、水泵6臺（超濾供料泵、超濾提升泵、特種分離膜供料泵、特種分離膜提升泵、排渣泵、周轉泵），總裝機功率12.85kW。其中，一級保安過濾器的濾芯材質為聚酰胺（尼龍），精度為150μm；二級保安過濾器的濾芯為聚丙烯（PP），精度為10μm；超濾膜的主要成分為氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等，過濾精度20nm，過濾面積6m2，共3個膜組件，每個膜組件含7支膜管，共21支；特種分離膜過濾精度1nm，特種分離膜過濾面積39m2，共2個膜組件，每支膜組件含3支膜管，共6支。

（2）工藝流程：該系統工藝流程如圖2所示。

制純水模式：來自自來水管網的水加入到特種分離膜的清洗罐，經保安過濾器后進入特種分離膜系統，濃液循環回到特種分離膜清洗罐，純水去純水罐和純水加熱罐，等待洗膜時使用。

工作模式：來自廢液收集罐的乳化液廢水經保安過濾器后進入超濾膜系統，濃縮液循環回到廢液收集罐，清液進入特種分離膜進料罐，然后經保安過濾器后進入特種分離膜系統，清液進入特種分離膜清液罐，濃縮液循環返回至特種分離膜進料罐，待廢液處理完畢，將廢液收集罐、特種分離膜進料罐的濃縮液排至濃縮液收集罐。

洗膜模式：分堿洗、酸洗、漂洗三種。首次酸洗或堿洗時，先將純水加熱罐內的水打入到超濾膜和特種分離膜各自的清洗罐并加入酸或堿，清洗過程同工作模式。漂洗時，僅采用純水對膜進行清洗，不再贅述。

酸堿回收：酸堿洗膜后，超濾膜的酸堿透過液儲存到廢酸罐、廢堿罐，特種分離膜的酸堿透過液儲存到回收酸罐、回收堿罐，等待下次洗膜時重復使用，超濾膜洗膜用酸堿廢液排入濃縮液罐，和系統濃縮液一起最終委外處理。

3. 應用研究及結果分析

（1）應用研究：為了摸清該裝置的運行工況及穩定性，重點研究了以下兩個方面。

一是膜通量與過濾壓力及運行時間的關系。不同壓力下超濾膜和特種分離膜的膜通量隨時間的變化規律（超濾膜運行溫度20～25℃，特種分離膜運行溫度30～40℃），具體數值曲線如圖3、圖4所示。

從圖3可以 看出，在不同壓力下，超濾膜開始過濾時，初始膜通量隨著壓力的增大而增大，但在1h過后，膜通量均急速下降，在2h后膜通量下降較慢，逐漸趨于穩定，0.5MPa曲線和0.6MPa曲線在2h后曲線趨于重合。從圖4可以看出，特種分離膜膜通量隨著壓力的增大呈現逐步增加的趨勢，各壓力下膜通量平穩衰減。結合圖3、圖4，考慮到運行經濟性，本裝置中陶瓷膜按0.5MPa運行，特種分離膜按1.5MPa運行，滿足了處理量的要求，也實現了良好的經濟性。

二是關鍵水質指標與運行時間的關系。經過反復驗證得知，在超濾膜提升泵壓力0.5MPa，特種分離膜提升泵壓力1.5MPa，超濾膜溫度在20～30℃，特種分離膜在30～40℃，工況下運行，能達到最佳處理效果，平均處理量為0.5t/h，完全滿足6t/天的集中處理要求。

由圖5、圖6可知，乳化液廢水經保安過濾器過濾后，其膜系統進水平均COD為65 000～70 000mg/l，油含量為6 400～6 600mg/l，超濾膜出水平均COD為17 000～20 000mg/l，油含量為42～55mg/l，特種分離膜出水平均COD為750～850mg/l，油含量為0～0.15mg/l。

圖2 工藝流程

圖3 不同壓力下超濾膜膜通量與時間關系

圖5 超濾膜處理前后關鍵指標變化

圖4 不同壓力下特種分離膜膜通量與時間關系

圖6 特種分離膜處理前后關鍵指標變化

（2）結果分析：圖7為超濾膜保安過濾器內部狀況，可以看出，保安過濾器內漂浮著一些黑色雜物，主要為金屬雜質、灰塵、浮油等；圖8為超濾膜保安過濾器后的取樣，由于大部分金屬雜質、灰塵被過濾掉，廢液呈乳白色。

圖9為特種分離膜進料罐內水質，圖10為特種分離膜進料罐內的廢液取樣，從圖9、圖10可以看出，廢液澄清，可見度高，呈黃褐色。

圖11為特種分離膜保安過濾器內雜質狀況，可以看出，保安過濾器內部附著一些白色粉末，主要為水中懸浮物、細菌等；圖12為濃縮液罐內的濃縮物，上浮泡沫狀物質，主要為乳化基油、防腐劑、殺菌劑等。

圖13為特種分離膜清液罐內水質狀況，圖14為特種分離膜清液罐內取樣，從圖13、圖14可以看出，經特種分離膜處理后的清液澄清透亮，和純水顏色一致。

表2為特種分離膜進料罐（超濾清液）取樣化驗結果。

表3為特種分離膜清液罐取樣化驗結果。

4. 經濟效益分析

圖7 超濾膜保安過濾器內雜物

圖8 超濾保安過后取樣

圖9 特種分離膜進料罐內水質

圖10 特種分離膜進料罐（超濾清液）取樣

圖11 特種分離膜保安過濾器內雜物

圖12 最終濃縮液

圖13 特種分離膜清液罐水質

圖14 特種分離膜清液罐取樣

表2 超濾清液水質指標

表3 特種分離膜清液水質指標

該企業每天2t乳化液廢水，原先采用外運至污水處理站處理，委外費用為3 000元/t，每年（按300天計算）委外費用為180萬元。采用該工藝及裝備后，設備運行成本為115元/t（含設備及膜元件折舊費），每年運行成本約7萬元。該工藝產生的濃縮液委外費用為17萬元，由于該系統全自動化運行，兼職工人1名即可，所以不產生人工費。該系統每年產生費用為24萬元，每年可為企業節約成本156萬元。

5. 結語

通過實踐應用，得出以下結論：

（1）采用超濾膜與特種分離膜相結合的膜處理工藝處理乳化液廢水，是有效合理的工藝，它具有運行費用低設備操作及管理方便、處理效果穩定、不產生二次污染、可全程自動化、可對洗膜用酸堿進行回收利用、濃縮效率高等優點，每年可為企業節約成本156萬元。

（2）該工藝及裝備，可以實現長時間過濾，濃縮效率達到91.8%，COD的去除率達98.8%，油類的去除率可達99.9%，各項指標接近《污水綜合治理排放標準》中三級排放標準的要求，企業將系統清水回用于洗膜用水、清洗劑配水等。

（3）該技術在機加工乳化液廢液的處理中得到成功應用，同樣也可以推廣應用在石油化工行業、鋼鐵行業等的含油廢水、含焦廢水的處理，這些行業涉及的市場容量大，經濟、社會的效益均比較明顯。

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