1　前言

武鋼冷軋廢水處理站采用化學(xué)破乳法對(duì)乳化液廢水進(jìn)行處理。其流程為：調(diào)節(jié)池→化學(xué)破乳→加熱靜沉分離→處理水送酸堿處理系統(tǒng)處理。由于該破乳系統(tǒng)的處理效果不好，投產(chǎn)以后即廢棄不用。

目前破乳是在原酸堿系統(tǒng)的集油池中進(jìn)行，破乳劑采用腐植酸鈉，破乳后的廢水送酸堿系統(tǒng)預(yù)沉池進(jìn)行油水分離，由于停留時(shí)間短，并且是自然分離，因此分離效果差，致使酸堿系統(tǒng)沉淀的污泥含油量高，經(jīng)常造成沉淀池斜板堵塞及壓濾機(jī)濾布堵塞，嚴(yán)重影響了沉淀池和板框壓濾機(jī)的正常運(yùn)行；同時(shí)由于廢水中含油量濃度高，對(duì)廢水處理站的檢測(cè)儀表及水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行構(gòu)成了極大的危害。破乳系統(tǒng)存在的以上問(wèn)題，不僅僅給冷軋廢水處理站的運(yùn)行及管理帶來(lái)了諸多麻煩，更對(duì)北湖地區(qū)的水系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的污染。因此，改造現(xiàn)有乳化液處理系統(tǒng)已刻不容緩。

武鋼公司有關(guān)部門(mén)在大量深入細(xì)致工作的基礎(chǔ)上，提出了采用超濾法和氧化破乳法對(duì)冷軋乳化液廢水進(jìn)行處理的方案，并組織專家對(duì)其可行性進(jìn)行了論證。為了保證工程的順利，武鋼公司還決定在2000年8月就氧化破乳法和超濾法兩套裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)，以最終確定處理方案。

2　試驗(yàn)原理及裝置

2.1　乳化液的結(jié)構(gòu)與特性[1]工業(yè)上使用的乳化液是在油或脂類(lèi)物質(zhì)中加入表面活性劑，然后加入水。油和脂類(lèi)在表面活性劑的作用下以極微小的顆粒分散在水中，如圖1所示。

由于其特殊的結(jié)構(gòu)和極小的分散度，在水分子熱運(yùn)動(dòng)的影響下，油滴在水中是非常穩(wěn)定的，就如同“溶解”在水里一樣。這種乳化液通常稱為“水包油”型乳化液，工業(yè)上通常使用的乳化液就是這一種，其濃度一般<10%。乳化含油廢水不能采用常規(guī)的靜置上浮的方法進(jìn)行油水分離。

2.2　超濾法[2][3][4]

超濾(Ultrafiltration，常簡(jiǎn)寫(xiě)為UF)是一種膜分離技術(shù)，它與反滲透很相似，也是利用半透膜以壓力差作為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程，通過(guò)有選擇性的膜，將溶液中的不同分子量的微粒加以分離，在介質(zhì)壓力下，小于孔徑的微粒隨溶劑一起透過(guò)膜上的微孔，大于孔徑的微粒被截留。膜上微孔的尺寸與形狀決定了膜的分離性能。被截留的微粒子不能形成濾餅，仍以溶質(zhì)形式保留在濾液中。由膜管和循環(huán)泵等元件組成的裝置，稱為超濾裝置。超濾裝置流程見(jiàn)圖2。

超濾裝置可根據(jù)處理液的量，來(lái)配置超濾管的大小和根數(shù)，組成所需處理能力的超濾裝置。
　　
主要設(shè)備有：超濾裝置1套。

2.3　氧化破乳法

氧化破乳的原理是根據(jù)電離層理論，在乳化液廢水中加入廢酸洗液，在微小氣泡的氧化作用下，一方面使廢酸洗液中的二價(jià)鐵轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵，三價(jià)鐵生成氫氧化鐵，并破壞乳化液的電離層，使乳化液分解，達(dá)到破乳的目的；另一方面乳化液廢水中的乳化劑被氧化而喪失乳化能力，從而加速破乳。其工藝流程見(jiàn)圖3。試驗(yàn)裝置的處理能力為0.1m3/h。

主要設(shè)備有：破乳塔、兩級(jí)氣浮塔、超高精度過(guò)濾塔。

3　試驗(yàn)方案及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

(1)要求兩套裝置必須達(dá)到設(shè)計(jì)的平均能力。

(2)試驗(yàn)時(shí)間為14天。

(3)化學(xué)藥劑的消耗量和水、電、蒸汽等能源介質(zhì)消耗量的記錄。

(4)試驗(yàn)裝置運(yùn)行狀況，包括試驗(yàn)裝置流量、停機(jī)、故障等記錄。

(5)試驗(yàn)中各裝置產(chǎn)生的廢棄物(包括清洗液)，采取有效措施收集并計(jì)量。

(6)試驗(yàn)裝置運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)崗位操作人員及周邊環(huán)境的影響，應(yīng)作出評(píng)價(jià)。

(7)各試驗(yàn)裝置對(duì)操作程序的難度及勞動(dòng)強(qiáng)度作出評(píng)價(jià)。

(8)監(jiān)測(cè)單位：武漢市環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)中心。

(9)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目：pH值、SS、油(油項(xiàng)目采用紅外線法監(jiān)測(cè))。

(10)采樣監(jiān)測(cè)：原液在同一位置采樣，兩套試驗(yàn)裝置出水分別采樣，共計(jì)3組樣，同時(shí)采得，頻率為每天1～3次。

(11)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：執(zhí)行GB13456-92《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表3，軋鋼工藝?yán)滠埌鍘Х诸?lèi)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，pH值：6～9，SS≤150mg/l，石油類(lèi)≤10mg/l。

4　試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

4.1　流量變化

平均小時(shí)流量(8月17日)的變化曲線(見(jiàn)圖4)。

4.2　水質(zhì)變化曲線

(1)pH值變化曲線(見(jiàn)圖5)。圖中曲線斷開(kāi)部分為未取到檢測(cè)水樣。

(2)SS變化曲線(見(jiàn)圖6)。圖中曲線斷開(kāi)部分為未取到檢測(cè)水樣。

(3)油含量變化曲線(見(jiàn)圖7)。圖中曲線斷開(kāi)部分為未取到檢測(cè)水樣。

4　經(jīng)濟(jì)及運(yùn)行效果分析

4.1　化學(xué)藥劑及能源消耗和運(yùn)行成本計(jì)算

化學(xué)藥劑及能源消耗和運(yùn)行成本計(jì)算詳見(jiàn)表1。

各化學(xué)藥劑單價(jià)：廢HCl：50元/t；HNO3：1900元/t；清洗劑：10000元/t；CaO：500元/t；石灰乳：80元/t(10%)；蒸汽：90元/t；壓縮空氣：0.1元/m3；電費(fèi)：0.38元/kWh；廢油：1000元/t。

4.2　經(jīng)濟(jì)及運(yùn)行效果分析

(1)處理每m3乳化液廢水的運(yùn)行成本：超濾法為6.13元，氧化法為6.87元。

(2)處理每m3乳化液廢水的投資成本(按10年計(jì))：超濾法為4.62元，氧化法為3.23元。

(3)處理每m3乳化液廢水的回收可用油：超濾法為2.47元，氧化法為負(fù)值(產(chǎn)生油泥，需經(jīng)二次脫水處理)。

(4)處理水含油達(dá)標(biāo)率：超濾法達(dá)標(biāo)率91.6%，氧化法為10%。

(5)處理水懸浮物達(dá)標(biāo)率：超濾法達(dá)標(biāo)率為95.8%，氧化法為66.6%。

(6)處理水pH值達(dá)標(biāo)率：超濾法達(dá)標(biāo)率為95.8%，氧化法為16%。

(7)故障停機(jī)次數(shù)：超濾法為1次，系統(tǒng)穩(wěn)定；氧化法為6次，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

(8)對(duì)乳化液變化的適應(yīng)性：乳化液變化對(duì)超濾法影響較小，適應(yīng)性強(qiáng)，乳化液變化對(duì)氧化法有決定性影響，系統(tǒng)(指破乳劑)適應(yīng)性差。

(9)超濾裝置系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，不需人工操作，管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行中不產(chǎn)生任何廢棄物和廢氣等，操作環(huán)境良好；氧化法裝置系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行中需人工進(jìn)行藥劑量的調(diào)整，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，管理復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的油泥和含油的廢氣，操作環(huán)境極差。

5　結(jié)論

根據(jù)超濾法和氧化法的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的記錄等試驗(yàn)結(jié)果，可以看出：超濾法在處理乳化液廢水的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、對(duì)乳化液變化的適應(yīng)性、操作管理、處理成本等均優(yōu)于氧化法。超濾法和氧化法在總成本(處理能力為12.5m3/h時(shí)，超濾法一次投資530萬(wàn)元，氧化法一次投資370萬(wàn)元；設(shè)備使用年限按10年計(jì)算)基本相當(dāng)。超濾法每年可回收廢油266.76t(折合人民幣26.676萬(wàn)元)，而氧化法無(wú)法回收廢油，產(chǎn)生的油泥對(duì)后續(xù)污泥脫水處理產(chǎn)生不利影響。因此，在冷軋乳化液廢水處理中采用超濾法是最理想的。