切削廢液處理工藝的試驗研究

段書芬

（上海新禹固廢處理有限公司，上海 201302）

切削液廣泛應用于金屬加工業的制冷、潤滑等工藝中，其主要含有制冷劑、潤滑劑、防腐劑、殺生劑、穩定劑和消泡劑等成分[1-2]。但切削液在使用過程中易變質，廢切削液的有機污染物含量高，難生物降解，含有大量的油類物質，這些廢切削液如果直接排放到環境中會帶來嚴重的環境問題[3]。目前，處理切削廢液的主要方法有物理法、化學法、生物法以及各方法的聯用技術[4-5]。因此，本文針對某廠機械加工過程產生的切削廢液，采用破乳-蒸發濃縮-生化處理工藝，研究處理后出水濃度能否達到《污水綜合排放標準》三級標準。

1　試驗材料和方法

1.1　試驗廢水來源及水質狀況

試驗用廢水是某廠機械加工生產過程產生的切削廢液，主要成分有油類物質、表面活性劑、難降解的有機物等，其水質狀況如表1所示。

表1　廢水性質

1.2　分析項目

CODCr：重鉻酸鉀法；pH值：玻璃電極法[6-7]。

1.3　廢水處理工藝試驗

1.3.1破乳試驗

（1）酸析破乳。取廢水加硫酸調pH至2.0，靜置，觀察酸析效果，一段時間后取中間層清液測COD[8]。

（2）混凝劑破乳。取廢水加液堿調pH至7.0，從中取相同量的水樣三份，分別加入三氯化鋁、三氯化鋁和PAM（聚丙烯酰胺）、PFS（聚合硫酸鐵），攪拌，靜置，觀察破乳效果，一段時間后取中間層清液測COD[9]。

1.3.2蒸發濃縮試驗

破乳后，廢水在不同溫度、壓力條件下負壓蒸發，測得蒸發水的COD。

1.3.3生化試驗

蒸發濃縮所得蒸發水分別進入好氧池，停留12 h后，測出水COD。

2　結果與討論

2.1　破乳試驗結果

廢水中加入不同的破乳劑后，破乳的現象和結果如表2所示，不同破乳劑對廢水COD去除率的影響如圖1所示。

表2　破乳試驗結果及現象

圖1　不同破乳劑對廢水COD去除率的影響

由表2、圖1可知，硫酸和三氯化鋁對廢水沒有明顯的破乳效果，三氯化鋁和PAM的組合與PFS對破乳的效果就比較顯著。其中，PFS加入廢水中立即出現大量礬花，靜置5 min后出現明顯分層；廢水中加入三氯化鋁和PAM，靜置10 min后也出現明顯的分層現象。但PFS的破乳效果從反應時間和COD的去除效果上都優于三氯化鋁和PAM的處理效果，故選用PFS作為混凝劑進行破乳。

2.2　蒸發濃縮試驗結果

破乳后，廢水分別在90℃、120℃、150℃和40 kPa、70 kPa條件下進行蒸發濃縮，所得蒸發水的COD和COD去除率如圖2所示。

由圖2可知，溫度越高，蒸發水的COD越大；壓力越高，蒸發水的COD也越大。因此，蒸發操作時的壓力和溫度對蒸發水的質量有很大的影響。

圖2表明，操作壓力在70 kPa時，蒸發水的COD濃度高于操作壓力為40 kPa時蒸發水的COD。這可能是由于較大的操作壓力帶來更高的熱量，這使得冷凝物中有有機化合物存在，造成蒸發水中的COD 較高[10]。

在操作壓力不變的條件下，蒸發溫度越高，蒸發水的COD越大，COD的去除率越低；操作壓力有變化時，蒸發溫度對蒸發水的COD的影響趨勢不變。這是因為較高的蒸發溫度增加了體系的熱量，從而增加了油在水中的溶解度[11]。由圖2可知，在上述各種操作壓力和溫度條件下，蒸發水的COD去除率都能達到90%。

圖2　操作壓力和溫度對蒸發水的COD及去除率的影響

本試驗中，蒸發濃縮后得到的蒸發水要進入好氧池進行生化處理，所以在蒸發濃縮階段產生的蒸發水經生化后能夠達標排放就達到了試驗目的。因此，選取蒸發濃縮試驗得到的蒸發水進行下一步試驗。

2.3　生化試驗結果

蒸發水進入好氧池好氧處理后，出水的COD和COD去除率分別如圖3、圖4所示。

由圖3可知，當進水濃度達到1 600 mg/L時，經生化處理后的出水濃度高于500 mg/L，未能達到污水排放三級標準。當進水濃度低于1 500 mg/L時，生化出水的濃度就已經達到排放標準。故試驗中蒸發濃縮的蒸發水經生化處理后是可以達到排放標準的。

由圖4可知，當進水濃度由1 000 mg/L增加到1 465 mg/L時，廢水的COD去除率由64.7%上升到70%。其后，再增加進水濃度，廢水的COD去除率開始下降。因此，蒸發水的濃度宜控制在1 500 mg/L以下，這樣的進水濃度既可以保證出水達標排放，又保證COD的去除率較高。

圖3　進水COD濃度對COD處理效果的影響

圖4　進水濃度對COD去除率的影響

3　結論

采用氯化鋁+PAM和PFS破乳效果好，經破乳處理后，廢水的COD從79 576 mg/L降低到17 000 mg/L，水的色度也由原來的乳白色渾濁變為澄清，此時廢水為黃綠色。

采用蒸發濃縮工藝處理破乳后廢水，在150℃、70 kPa的操作條件下，得到的蒸發水的COD最高為1 600 mg/L，其他操作條件下的蒸發水COD都在1 400 mg/L以下，此工藝COD的去除率都在90%以上。

采用好氧處理蒸發水，當進水濃度不高于1 500 mg/L時，出水的COD可以達到污水排放三級標準。采用破乳-蒸發濃縮-生化工藝對某廠機械加工生產過程產生的切削液進行處理是可行的。