乳化液废水处理及设备的研制

简介： 乳化液废水是工厂生产中产生的常见废水 ,其特点是品种繁多,COD cr 和含油量浓度高,处理难度大.我们通过工程实际研究出高效破乳絮凝剂及JR型系列全自动乳化液处理机,对废水进行了有效的治理,达到国家排放标准。
关键字：乳化液废水 高效破乳絮凝剂　 JR型系列全自动乳化液处理机
　　 1. 概述
　　 机械制造工业中，金属切削加工使用大量乳化液作为润滑冷却之用，乳化液经过一段时间使用后 , 就会变成废水排出。
　　 乳化液中主要含有机油和表面活性剂，是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。在机床切削使用的乳化液中为了提高乳化液的防锈性 , 还加入了亚硝酸钠等。
　　 由于乳化剂都是表面活性剂，当它加入水中，使油与水的界面自由能大大降低，达到最低值，这时油便分散在水中。同时表面活性剂还产生电离，使油珠液滴带有电荷，而且还吸附了一层水分子固定着不动 , 形成水化离子膜，而水中的反离子又吸附再其外表周围，分为不动的吸附层和可动的扩散层 , 形成双电层 . 这样使油珠外面包围着一层有弹性的、坚固的、带有同性电荷的水化离子膜，阻止了油珠液滴互相碰撞时可能的结合，使油珠能够得以长期地稳定在水中 , 成为白色的乳化液。
　　 配制的乳化液 pH 值一般再 8~9 之间，有的甚至高达 10~11.
　　 乳化液废水水质如表 1-1 所示：


　　乳化油的成分见表 1-2:


　　 2.乳化液废水的处理
　　 2.1 乳化液废水处理原理
　　 根据乳化液的性质，进行乳化液废水的处理需经过二个步骤：
　　 破乳剂油； (2) 水质净化去除表面活性剂等物质。
　　 破乳方法种类较多，有盐析法、乳酸法、凝聚法、顶替法、高压电法、吸附法等等。一般常用的采用盐析凝聚混合法，现介绍如下
　　 在乳化液中加入电解质，电解质的离子在乳化液中发生强烈的水化作用即争水作用，使乳化液中的自由水分子减少了 , 对油珠产生脱水作用，从而破坏了乳化液油珠的水化层，中和了油珠的电性，破坏了它的双电层结构，因而油珠失去了稳定性，产生凝聚现象 ( 电解质一般分为二、三价的钙、镁、铝等盐类 ) ，其反应式如下：
　　 2C 17 H 33 COONa + 2MgCl 2 －→ (C 17 H 33 COO) 2 Mg+2NaCl
　　 油酸皂 镁皂
　　 2C 17 H 33 (OSO 3 Na) COONa+2CaCl 2 －→ (C 17 H 32 ) 2 (OSO 3 ) 2Ca (COO) 2 +4NaCl
　　 磺化蓖麻油
　　 2R － SO 3 Na + CaCl 2 －→ [R － SO 3 ] 2Ca+2NaCl (R 为烷基 )
　　 石油酸钠 石油磺酸钙
　　 加入混凝剂，则加快起到油水分离的目的。
　　 在实际使用中，应注意调整水的 pH 值 , 将 pH 值调整为 8.5 较好。
　　 四种破乳方法比较见表 2-1 ：


　　我们经过多次实验筛选 , 配制出高效破乳絮凝剂 , 在工程实践中被广泛应用 , 见表 2-2 所示：


　　 2.2 处理工艺流程选择及设备
　　 2.2.1国内常用的乳化液处理机的工艺流程如图2-1所示:


　　 上述处理工艺流程中存在以下问题 :
　　 a. 由于乳化液中油、SS、COD含量较高,一级气浮只能除去大部分油、SS、COD,残留的部分只能靠石英砂滤罐、两级活性炭吸附来保证出水达标,因此石英砂滤罐及两级活性炭滤罐负荷较重,造成经常反冲和活性炭很快饱和失去吸附作用需要更换的情况发生。
　　 b.气浮设备进气未设自控装置，靠人工调整，很难达到良好的气浮效果，工人操作难度大。
　　 c.三个滤罐需经常反冲洗，阀门多，操作繁杂，很难掌握，出水不能保证。
　　 针对上述问题，我们设计了一种新型乳化液处理机，采用了新的处理工艺，解决了上述存在的问题，其处理工艺流程图如图 2-2所示:


　　2.2.2新型乳化液废水处理设备特点:
　　 a.采用两极气浮处理,能将SS、油在气浮处理阶段内完成达标,去除绝大部分CODcr值(COD值在70～170mg/L范围内),残留的少量CODcr值只需一级活性炭滤罐处理,就能达到国家排放标准。因此,活性炭使用时间长(可达一年),并不经常反冲(半个月一次)。
　　 b.省去了一级石英砂滤罐,使处理工艺流程简便。
　　 c.原水泵采用潜水泵,保证泵能随时启动。
　　 d.气浮器1、气浮器2均采用自动控制,不需人工管理,能达到最佳气浮效果,电磁阀采用不锈钢材料,专利产品,使气浮效果更好。
　　 该设备于 1996年5月起分别用在重庆某(集团)股份有限公司发动机车间乳化液废水处理、905车间乳化液处理、914车间乳化液处理、54车间乳化液处理,效果良好,见表2-3.


　　运行费用如表 2-4所示:


　　2.2.3JR-2型乳化液处理机技术参数
　　 JR-2型乳化液处理机:由反应箱、二级气浮系统、二级活性炭过滤系统、加药系统、电控系统、楼梯六个部分组成。
　　 反应箱 :A×B×L=1500×1000×800(mm),V 有效 =0.96m 3 ,t=28.8min, 内设搅拌机,N=0.55KW；
　　 加药系统 :Φ×H=580×930(mm),V 有效 =0.43m 3 ；配有两台加药泵CDL2-20及搅拌机,N=0.37KW
　　 二级气浮系统 :Φ×H=1.00×1.25(m),Q=2m 3 /h接触室上升流速V c =10mm/S,气浮分离速度V s =2.0mm/S,分离室停留时间10min,R=30﹪,水
　　 压力0.25～0.3MPa ，设出水调节装置；
　　 溶气泵 :32FPD15Z,Q=3.6m 3 /h,P=3.5-4.5kgf/cm 2 ,N=2.2KW；
　　 活性炭过滤系统：Φ× H=0.80×2.00(m),配有过滤泵CDL2-20；
　　 设备外形尺寸 :L×B×H=4400×2200×2100(㎜),Q=2m 3 /h装机容量:4.5KW。
　　 3.结论
　　 3.1采用JR型系列一体化乳化液废水处理机和1号高效破乳絮凝剂处理乳化液废水是可行的,并且由于处理效果好,设备自动化,运行成本低,确保出水水质达标等,具有极大的推广应用价值。
　　 3.2破乳方法及破乳剂、絮凝剂对不同的乳化液废水是不同的,用户在处理该类废水时应先优选破乳剂及絮凝剂做小样实验,为正确选用处理设备、设施打下基础。