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乳化液廢水處理系統(tǒng)工藝

  某鋼廠冷軋乳化液廢水設(shè)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,化學(xué)成分復(fù)雜,油類等有機(jī)污染物濃度高,可生化性差等特點(diǎn)。為滿足生產(chǎn)需求,需對廢乳化液進(jìn)行預(yù)處理工作,處理后出水并入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行生化處理,最終經(jīng)超濾反滲透處理后回用。該乳化液廢水處理系統(tǒng)原工藝為“調(diào)節(jié)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(zhì)不穩(wěn)定,破乳時間短效果差,油水相不能有效分離,氣浮效果差,導(dǎo)致超濾膜污堵嚴(yán)重。超濾每運(yùn)行24h就必須進(jìn)行化學(xué)清洗,且清洗周期需24h以上,導(dǎo)致乳化液系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

  為了增強(qiáng)破乳及氣浮效果,減輕超濾膜污堵情況,筆者對該系統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗研究。優(yōu)化工藝為“調(diào)節(jié)池加溫加酸破乳去除上層浮油+中和混凝+氣浮”,經(jīng)過試驗,破乳及氣浮效果得到有效改善,氣浮后出水已經(jīng)滿足乳化液系統(tǒng)出水水質(zhì)要求,可直接并入稀堿油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行二次處理,因此在原工藝基礎(chǔ)上取消了超濾步驟,從而減少了超濾維護(hù)清洗、更換及運(yùn)行費(fèi)用。

  本試驗探討工藝優(yōu)化對乳化液廢水系統(tǒng)的影響,新工藝藥劑選型及藥劑投加量的確定。

  1、系統(tǒng)水質(zhì)要求及工藝優(yōu)化情況

  1.1 水質(zhì)要求見表1

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  1.1.1 運(yùn)行情況

  乳化液廢水處理系統(tǒng)設(shè)計提升量為20m3/h,來水主要污染物指標(biāo):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(jìn)水CODCr在5000~30000mg/L,油含量1000~5000mg/L,造成不銹鋼超濾膜污堵嚴(yán)重,導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

  1.2 工藝改進(jìn)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(diào)節(jié)池加溫至65℃,通過刮油機(jī)回收上層浮油,破乳罐投加硫酸控制pH值進(jìn)行破乳,破乳完成后自流進(jìn)氣浮池內(nèi),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(jīng)紙帶過濾機(jī)去除雜質(zhì),自流進(jìn)超濾循環(huán)箱內(nèi),最后經(jīng)不銹鋼超濾膜過濾后排入稀堿油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。

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  在運(yùn)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(yán)重,不銹鋼超濾膜每運(yùn)行24h需化學(xué)清洗24~48h,清洗費(fèi)用及清洗頻次高,且很難徹底清洗干凈,導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

  1.2.2 優(yōu)化后工藝流程圖

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  由圖2可以看出,該工藝流程將調(diào)節(jié)池加溫至65℃,并投加硫酸控制pH值進(jìn)行破乳,通過打回流操作,使硫酸與廢乳化液充分反應(yīng),增強(qiáng)破乳效果,上層浮油通過刮油機(jī)進(jìn)行回收,破乳罐前端投加液堿調(diào)節(jié)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(zhì),氣浮池出水可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。經(jīng)優(yōu)化后,氣浮效果得到明顯提升,CODCr去除率達(dá)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(tǒng),因此取消原工藝中超濾步驟,同時確保了乳化液系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

  2、優(yōu)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(diào)節(jié)池內(nèi)經(jīng)硫酸破乳并加熱至65℃后原水,試驗前使用液堿進(jìn)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(jìn)行藥劑篩選實驗,實驗結(jié)果以上清液CODCr去除率作為判斷依據(jù),其結(jié)果如圖3所示。

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  由圖3可知:在三種絮凝劑中,PAFC效果最佳,投加濃度約250mg/L時,CODCr去除率可達(dá)78.9%,且絮團(tuán)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(jìn)行藥劑篩選實驗,實驗結(jié)果以上清液CODCr去除率作為判斷依據(jù),其結(jié)果如圖4所示。

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  由圖4可知:在三種類型PAM中,陽離子型PAM效果最佳,投加濃度約1mg/L時,CODCr去除率可達(dá)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(jìn)一步破乳析出,而且有機(jī)助凝劑有很長的分子鏈,能在經(jīng)凝聚作用形成的膠體顆粒間進(jìn)行橋架,形成大而堅實的絮體。

  2.3 絮凝劑與助凝劑復(fù)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(jīng)過簡易氣浮裝置,模仿現(xiàn)場實際運(yùn)行情況,取氣浮后出水測CODCr含量,實驗結(jié)果以出水CODCr去除率作為判斷依據(jù),其結(jié)果如圖5所示。

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  由圖5可知:當(dāng)PAFC投加量300mg/L效果最佳,CODCr去除率可達(dá)99.1%。根據(jù)乳化液出水水質(zhì)要求,實際運(yùn)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(chǎn)運(yùn)行需求,因此最佳PAFC投加量為200mg/L。

  3、現(xiàn)場試驗

  3.1 根據(jù)小試試驗結(jié)果確定藥劑種類及投加量

  通過小試試驗結(jié)果,確定該工藝流程如圖2所示,破乳罐出水將pH值調(diào)制7~9,投加PAFC約200mg/L,陽離子型PAM約1mg/L。

  3.2 工藝設(shè)備參數(shù)

  在現(xiàn)場試驗過程中,具體運(yùn)行設(shè)備參數(shù)見表2。

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  3.3 現(xiàn)場試驗結(jié)果

  根據(jù)小試實驗結(jié)果及現(xiàn)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(xiàn)場加藥管線進(jìn)行改進(jìn)工作,增設(shè)液堿、PAFC、PAM投加管線,改進(jìn)完成后,進(jìn)入試運(yùn)行階段,試運(yùn)行期限為一個月,試驗結(jié)果見表3。

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  由表3可知,在為期一個月的試運(yùn)行階段,由于來水水質(zhì)不同,根據(jù)出水效果,調(diào)節(jié)PAFC和PAM的投加量,其中PAFC投加量最低50mg/L,最高600mg/L,陽離子型PAM投加量最低0.4mg/L,最高2.2mg/L,系統(tǒng)出水CODCr去除率平均可達(dá)93.7%,且出水中油和SS含量也滿足系統(tǒng)出水指標(biāo)要求,可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。因此此次工藝優(yōu)化徹底解決了超濾污堵嚴(yán)重導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的問題,確保了乳化液系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

  4、結(jié)論

  (1)將原乳化液廢水處理工藝由“調(diào)節(jié)池加溫去除上層浮油+破乳+氣浮+不銹鋼超濾”,優(yōu)化為“調(diào)節(jié)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(jīng)優(yōu)化后系統(tǒng)出水CODCr去除率平均可達(dá)93.7%。

  (2)經(jīng)現(xiàn)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(jù)來水情況不同,需現(xiàn)場調(diào)節(jié),其中PAFC投加量最低50mg/L,最高600mg/L,PAM投加量最低0.4mg/L,最高2.2mg/L。

  (3)經(jīng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化后,氣浮池出水水質(zhì)穩(wěn)定且可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理,徹底解決了乳化液系統(tǒng)由于超濾污堵嚴(yán)重造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的問題。( >

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