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摘要：乳化液是一种高浓度难处理有机废水，其COD、油类、SS等浓度较高，带有刺激性恶臭，水质呈弱碱性。本文利用膜处理技术对乳化液的废水处理进行了探讨。
关键词：乳化液；分离膜；膜处理技术
引言
乳化液俗称肥皂水，经使用一定时间（约一个月）后，会逐渐变质、发臭，需要更新。乳化液广泛应用于金属加工过程，废弃的乳化液为危险废弃物，可对生态环境造成严重危害。因此，为使废液达到排放标准，应加强对乳化液废水处理技术的研究。
1.废水来源及水质
本研究以某变速箱壳体机加工企业所产生的废水为研究对象，乳化液废水状态如图1所示，乳化液废水里含有不少杂质，颜色呈灰黑色。
该企业乳化液废水水质指标如表1所示。其现场产生的废水主要为加工中心产生的乳化液废水和清洗机清洗工件所产生的乳化液清洗废水，每天产量为2t。客户将两种废水混合后统一处理[1]。
2.主要配置及工艺流程
（1）主要配置：针对该企业乳化液废水的处理量低的现状，考虑到洗膜废水的产生，为了提高浓缩效率，在该项目中采用了集中处理的方式，每三天集中处理一次，处理量为6t，处理时间为18h。
本系统的主要配置为：一级保安过滤器1台（超滤膜保安过滤器）、超滤膜组件1套、一级保安过滤器1台（特种分离膜保安过滤器）、特种分离膜组件1套、换热器1台、水泵6台（超滤供料泵、超滤提升泵、特种分离膜供料泵、特种分离膜提升泵、排渣泵、周转泵），总装机功率12.85kW。其中，一级保安过滤器的滤芯材质为聚酰胺（尼龙），精度为150μm；二级保安过滤器的滤芯为聚丙烯（PP），精度为10μm；超滤膜的主要成分为氧化铝、氧化锆、氧化钛等，过滤精度20nm，过滤面积6m2，共3个膜组件，每个膜组件含7支膜管，共21支；特种分离膜过滤精度1nm，特种分离膜过滤面积39m2，共2个膜组件，每支膜组件含3支膜管，共6支[2]。
图1 某企业乳化液废水
制纯水模式：来自自来水管网的水加入到特种分离膜的清洗罐，经保安过滤器后进入特种分离膜系统，浓液循环回到特种分离膜清洗罐，纯水去纯水罐和纯水加热罐，等待洗膜时使用。
工作模式：来自废液收集罐的乳化液废水经保安过滤器后进入超滤膜系统，浓缩液循环回到废液收集罐，清液进入特种分离膜进料罐，然后经保安过滤器后进入特种分离膜系统，清液进入特种分离膜清液罐，浓缩液循环返回至特种分离膜进料罐，待废液处理完毕，将废液收集罐、特种分离膜进料罐的浓缩液排至浓缩液收集罐。
洗膜模式：分碱洗、酸洗、漂洗三种。首次酸洗或碱洗时，先将纯水加热罐内的水打入到超滤膜和特种分离膜各自的清洗罐并加入酸或碱，清洗过程同工作模式。漂洗时，仅采用纯水对膜进行清洗，不再赘述。酸碱回收：酸碱洗膜后，超滤膜的酸碱透过液储存到废酸罐、废碱罐，特种分离膜的酸碱透过液储存到回收酸罐、回收碱罐，等待下次洗膜时重复使用，超滤膜洗膜用酸碱废液排入浓缩液罐，和系统浓缩液一起最终委外处理[3]。
3.应用研究及结果分析
（1）应用研究：为了摸清该装置的运行工况及稳定性，重点研究了以下两个方面。
一是膜通量与过滤压力及运行时间的关系。不同压力下超滤膜和特种分离膜的膜通量随时间的变化规律（超滤膜运行温度20～25℃，特种分离膜运行温度30～40℃），具体数值曲线如图3、图4所示。
图3 不同压力下超滤膜膜通量与时间关系
从图3可以看出，在不同压力下，超滤膜开始过滤时，初始膜通量随着压力的增大而增大，但在1h过后，膜通量均急速下降，在2h后膜通量下降较慢，逐渐趋于稳定，0.5MPa曲线和0.6MPa曲线在2h后曲线趋于重合。从图4可以看出，特种分离膜膜通量随着压力的增大呈现逐步增加的趋势，各压力下膜通量平稳衰减。结合图3、图4，考虑到运行经济性，本装置中陶瓷膜按0.5MPa运行，特种分离膜按1.5MPa运行，满足了处理量的要求，也实现了良好的经济性。
二是关键水质指标与运行时间的关系。经过反复验证得知，在超滤膜提升泵压力0.5MPa，特种分离膜提升泵压力1.5MPa，超滤膜温度在20～30℃，特种分离膜在30～40℃，工况下运行，能达到最佳处理效果，平均处理量为0.5t/h，完全满足6t/天的集中处理要求。
由图5、图6 可知，乳化液废水经保安过滤器过滤后，其膜系统进水平均COD为65 000～70 000mg/l，油含量为6 400～6 600mg/l，超滤膜出水平均COD为17 000～20 000mg/l，油含量为42～55mg/l，特种分离膜出水平均COD为750～850mg/l，油含量为0～0.15mg/l。
图5 超滤膜处理前后关键指标变化
（2）结果分析：图7 为超滤膜保安过滤器内部状况，可以看出，保安过滤器内漂浮着一些黑色杂物，主要为金属杂质、灰尘、浮油等；图8为超滤膜保安过滤器后的取样，由于大部分金属杂质、灰尘被过滤掉，废液呈乳白色。
图7 超滤膜保安过滤器
图9为特种分离膜进料罐内水质，图10为特种分离膜进料罐内的废液取样，从图9、图10可以看出，废液澄清，可见度高，呈黄褐色。
图11为特种分离膜保安过滤器内杂质状况，可以看出，保安过滤器内部附着一些白色粉末，主要为水中悬浮物、细菌等；图12为浓缩液罐内的浓缩物，上浮泡沫状物质，主要为乳化基油、防腐剂、杀菌剂等。
图13为特种分离膜清液罐内水质状况，图14为特种分离膜清液罐内取样，从图13、图14可以看出，经特种分离膜处理后的清液澄清透亮，和纯水颜色一致。
表2为特种分离膜进料罐（超滤清液）取样化验结果。
表3为特种分离膜清液罐取样化验结果。
图8 超滤保安过后取样内杂物
图10 特种分离膜进料罐（超滤清液）取样
图12 最终浓缩液
图14 特种分离膜清液罐取样
4.经济效益分析
该企业每天2t乳化液废水，原先采用外运至污水处理站处理，委外费用为3 000元/t，每年（按300天计算）委外费用为180万元。采用该工艺及装备后，设备运行成本为115元/t（含设备及膜元件折旧费），每年运行成本约7万元。该工艺产生的浓缩液委外费用为17万元，由于该系统全自动化运行，兼职工人1名即可，所以不产生人工费。该系统每年产生费用为24万元，每年可为企业节约成本156万元。
5.结语
综上所述，采用超滤膜与特种分离膜相结合的膜技术具有分离效率高、设备简单以及操作方便等应用优点，在现代工业废水处理过程中有非常大的应用潜力。因此，值得推广应用在石油化工行业、钢铁行业等的含油废水、含焦废水的处理等行业。
参考文献：
[1]蒸发浓缩工艺在乳化液处理中的应用研究[J].荆建刚，李震海，李洪，徐红红.资源节约与环保.2015（02）
[2]废乳化液利用处置技术概述[J].徐明，朱华军，胡伟.山西建筑.2015（17）
[3]α-Al2O3-ZrO2无机陶瓷膜处理乳化液废水的应用研究[J].朱强，刘强，杨玉姣.给水排水.2016（11）
论文作者:杨馨
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
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