乳化液廢水處理系統工藝
乳化液廢水處理系統工藝
某鋼廠冷軋乳化液廢水設計處理量20m3/h，來水CODCr10000~40000mg/L，油含量1000~5000mg/L，具有乳化程度高，化學性質穩定，化學成分復雜，油類等有機污染物濃度高，可生化性差等特點。為滿足生產需求，需對廢乳化液進行預處理工作，處理后出水并入稀堿油廢水系統進行生化處理，最終經超濾反滲透處理后回用。該乳化液廢水處理系統原工藝為“調節池加溫去除上層浮油+破乳+氣浮+不銹鋼超濾”，在處理過程中由于來水水質不穩定，破乳時間短效果差，油水相不能有效分離，氣浮效果差，導致超濾膜污堵嚴重。超濾每運行24h就必須進行化學清洗，且清洗周期需24h以上，導致乳化液系統無法正常運行。
為了增強破乳及氣浮效果，減輕超濾膜污堵情況，筆者對該系統工藝進行優化試驗研究。優化工藝為“調節池加溫加酸破乳去除上層浮油+中和混凝+氣浮”，經過試驗，破乳及氣浮效果得到有效改善，氣浮后出水已經滿足乳化液系統出水水質要求，可直接并入稀堿油廢水處理系統進行二次處理，因此在原工藝基礎上取消了超濾步驟，從而減少了超濾維護清洗、更換及運行費用。
本試驗探討工藝優化對乳化液廢水系統的影響，新工藝藥劑選型及藥劑投加量的確定。
1、系統水質要求及工藝優化情況
1.1 水質要求見表1
1.1.1 運行情況
乳化液廢水處理系統設計提升量為20m3/h，來水主要污染物指標：來水CODCr10000~40000mg/L，油含量1500~5000mg/L，由于破乳及氣浮效果差，不銹鋼超濾進水CODCr在5000~30000mg/L，油含量1000~5000mg/L，造成不銹鋼超濾膜污堵嚴重，導致系統無法正常運行。
1.2 工藝改進情況
1.2.1 原工藝流程圖
由圖1可以看出，該工藝流程將調節池加溫至65℃，通過刮油機回收上層浮油，破乳罐投加硫酸控制pH值進行破乳，破乳完成后自流進氣浮池內，用氣浮法去除水中懸浮的油粒及其他污染物，氣浮池出水經紙帶過濾機去除雜質，自流進超濾循環箱內，最后經不銹鋼超濾膜過濾后排入稀堿油廢水處理系統進行二次處理。
在運行過程中，破乳效果不明顯，氣浮池CODCr去除率僅50%左右，不銹鋼超濾膜污堵嚴重，不銹鋼超濾膜每運行24h需化學清洗24~48h，清洗費用及清洗頻次高，且很難*清洗干凈，導致系統無法正常運行。
1.2.2 優化后工藝流程圖
由圖2可以看出，該工藝流程將調節池加溫至65℃，并投加硫酸控制pH值進行破乳，通過打回流操作，使硫酸與廢乳化液充分反應，增強破乳效果，上層浮油通過刮油機進行回收，破乳罐前端投加液堿調節pH值至7~9，破乳罐出口處投加PAFC混凝劑，氣浮池前端投加助凝劑PAM，通過氣浮法去除水中懸浮的油粒及礬花等雜質，氣浮池出水可直接排入稀堿油廢水系統進行二次處理。經優化后，氣浮效果得到明顯提升，CODCr去除率達93.7%，出水CODCr小于2000mg/L，油含量小于200mg/L，可直接并入稀堿油廢水系統，因此取消原工藝中超濾步驟，同時確保了乳化液系統的正常運行。
2、優化試驗研究藥劑選擇
2.1 絮凝劑的選擇
試驗選取乳化液調節池內經硫酸破乳并加熱至65℃后原水，試驗前使用液堿進行中和處理，試驗水樣：CODCr含量30346mg/L，pH值為7.8(以下簡稱乳化液試驗水樣)。分別投加硫酸鋁、PAC、PAFC作為絮凝劑進行藥劑篩選實驗，實驗結果以上清液CODCr去除率作為判斷依據，其結果如圖3所示。
由圖3可知：在三種絮凝劑中，PAFC效果較佳，投加濃度約250mg/L時，CODCr去除率可達78.9%，且絮團形成速度較快，沉淀時間短，沉淀效果明顯由于其他兩種絮凝劑。
2.2 助凝劑的選擇
取乳化液試驗水樣，分別投加陽離子、非離子、陰離子型PAM進行藥劑篩選實驗，實驗結果以上清液CODCr去除率作為判斷依據，其結果如圖4所示。
由圖4可知：在三種類型PAM中，陽離子型PAM效果較佳，投加濃度約1mg/L時，CODCr去除率可達66.4%。陽離子PAM對廢水中的乳化油起到了電荷中和及壓縮雙電層的左右，促使乳化油滴進一步破乳析出，而且有機助凝劑有很長的分子鏈，能在經凝聚作用形成的膠體顆粒間進行橋架，形成大而堅實的絮體。
2.3 絮凝劑與助凝劑復合實驗
取乳化液試驗水樣，分別投加不同濃度PAFC攪拌后，投加1mg/L陽離子型PAM，然后經過簡易氣浮裝置，模仿現場實際運行情況，取氣浮后出水測CODCr含量，實驗結果以出水CODCr去除率作為判斷依據，其結果如圖5所示。
由圖5可知：當PAFC投加量300mg/L效果較佳，CODCr去除率可達99.1%。根據乳化液出水水質要求，實際運行過程中并不需要控制到最高CODCr去除率，以本實驗水樣為例，只需CODCr去除率大于93.4%，就滿足生產運行需求，因此最佳PAFC投加量為200mg/L。
3、現場試驗
3.1 根據小試試驗結果確定藥劑種類及投加量
通過小試試驗結果，確定該工藝流程如圖2所示，破乳罐出水將pH值調制7~9，投加PAFC約200mg/L，陽離子型PAM約1mg/L。
3.2 工藝設備參數
在現場試驗過程中，具體運行設備參數見表2。
3.3 現場試驗結果
根據小試實驗結果及現場人工投加藥劑試驗，確定圖2工藝流程滿足乳化液廢水處理要求，因此對現場加藥管線進行改進工作，增設液堿、PAFC、PAM投加管線，改進完成后，進入試運行階段，試運行期限為一個月，試驗結果見表3。
由表3可知，在為期一個月的試運行階段，由于來水水質不同，根據出水效果，調節PAFC和PAM的投加量，其中PAFC投加量較低50mg/L，最高600mg/L，陽離子型PAM投加量較低0.4mg/L，最高2.2mg/L，系統出水CODCr去除率平均可達93.7%，且出水中油和SS含量也滿足系統出水指標要求，可直接排入稀堿油廢水系統進行二次處理。因此此次工藝優化*解決了超濾污堵嚴重導致系統無法正常運行的問題，確保了乳化液系統的正常運行。
4、結論
(1)將原乳化液廢水處理工藝由“調節池加溫去除上層浮油+破乳+氣浮+不銹鋼超濾”，優化為“調節池加溫加酸破乳去除上層浮油+中和混凝+氣浮”工藝是可行的，經優化后系統出水CODCr去除率平均可達93.7%。
(2)經現場試驗表明：使用PAFC和陽離子型PAM處理乳化液廢水可提高CODCr去除率，投加量根據來水情況不同，需現場調節，其中PAFC投加量較低50mg/L，最高600mg/L，PAM投加量較低0.4mg/L，最高2.2mg/L。
(3)經系統工藝優化后，氣浮池出水水質穩定且可直接排入稀堿油廢水系統進行二次處理，*解決了乳化液系統由于超濾污堵嚴重造成系統無法正常運行的問題。
