乳化油废水产生于钢铁、机械加工等生产过程中,排水量不大,但COD浓度很高,可达11000一37000mL.用传统处理技术,如化学混凝法等,处理乳化油废水虽有较高去除率,但产泥量大,容易造成二次污染;废水处理后,不能回用,造成清洗剂和用水的极大浪费;由于乳化液废水中含有大量的油类物质和有机物,需要使用大量混凝剂,导致运行费用较高.采用超滤工艺处理乳化油废水,可以实现废水回用,同时也解决了污泥二次污染问题目前,国内采用超滤膜或微滤膜处理乳化油废水的研究较多,有平板膜、中空纤维膜、陶瓷管式膜等方面的报道,但平板膜和中空纤维膜通量较低,陶瓷管式膜价格昂贵.本文采用价格相对较低的PvDF管式膜进行乳化油废水处理的研究,提供了一种技术上和经济上都切实可行的乳化油废水处理方法。
1实验部分
1.1实验试剂及仪器
实验试剂:乳化油,工业级,天津市振达化工有限公司产品;无水硫酸钠,分析纯,天津市永大化学试剂厂生产;石油醚(60一90℃),分析纯,阿托兹精细化工有限公司产品;硫酸(1十l),分析纯,自配;氯化钠,化学纯,天津市长芦盐业有限公司产品.VPDF管式膜,截留相对分子量100000,自制.实验仪器:UV一450型紫外分光光度计,SIHMAD-zu公司产品;KYK一800型sEM电镜,中国科学院仪器厂产品;海绵橡胶球清洗系统,自制;膜评价装置,自制。
1.2实验方法
采用内压管式膜处理乳化油废水,进行试验,其内容包括:用乳化油与自来水配制不同浓度乳化油废水,在不同操作条件下运行,考察管式膜的通量和对乳化油的截留情况;采用分光光度法分别测定乳化油废水原液和透过液中油的含量,来计算膜对乳化油的截留率;采用不同的清洗方法对管式膜进行清洗,比较了不同清洗方法的清洗效果,并使用扫描电镜(SEM)直接观察分离膜表面,通过比较使用前后及清洗后膜表面形,分析了乳化油对分离膜的污染情况和清洗情况。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
结果与讨论
2.1膜通,与膜表面流速的关系
管式膜的通量随膜表面流速增大而增大,并且随着流速的增大,膜通量增加幅度下降.由图l还可以看出,在小流速条件下PVDF管式膜的通量随时间的增加有一定程度的下降,当流速超过2.46耐s后,膜的通量随运行时间增加基本保持不变.这主要是因为在膜表面大流速情况下,液流与膜之间的剪切力大,液流的滞流层薄,水中的油滴受到液流剪切力的作用,不易在膜表面粘附,减轻了油对膜的污染,并且降低了浓差极化现象.随流速增大,膜的通量减小程度降低,膜通量较大;当流速增大到一定程度,这种作用减小,膜通量增幅又有降低。
2.2膜通且与运行时间的关系
随着时间的增加,水通量逐渐下降,运行20h后,膜通量下降约1/3,因此,在实际应用中,每运行一定时间,要对膜进行一次清洗,来保证膜的通量,从而保证膜的处理能力。
2.3不同清洗方法清洗效果的比较
3种清洗方法都有清洗作用,但化学清洗方法效果最好.采用化学清洗后,膜通量完全恢复到膜的原始通量,并且在此后运行过程中膜的通量性能保持稳定,清洗周期恒定,一天清洗一次.相比较清水清洗效果最差,海绵球清洗效果稍好,但也不能完全恢复膜的通量.主要原因是,采用化学清洗方法,可以把附着在膜表面的污染物―乳化油完全清洗掉,包括可能渗人膜孔中的污染物,这样,能完全去除污染物对膜通量的影响,从而完全恢复膜通量.而采用清水冲洗,不能很好地去除膜表面的污染物;采用海绵球清洗方法,海绵球在管式膜中随清洗液循环,通过擦洗作用,可以完全清除膜表面的污染物,但不能完全清除膜孔中的污染物,因此不能完全恢复膜通量,如图4SEM照片所示.3种清洗方法中,化学清洗效果最佳.使用后的膜表面上堆积大量乳化油,较均匀地散布在膜面上,从而增加水的透过阻力,降低了膜通量.经过海绵橡胶球清洗和化学清洗后,膜表面基本没有乳化油存在,减小水的透过阻力,从而使膜通量得到恢复,而且对膜表面没有造成损伤,表明这两种清洗方法都是可行的。
结论
(l)用PvDF管式膜处理乳化油废水,随着运行时间的增加,通量逐渐减小.当膜表面流速增加时,膜通量增大,但随着流速再增加,膜通量增大幅度降低。
(2)PVDF管式膜在处理乳化油废水后,采用化学清洗或海绵球清洗方法可以恢复膜通量,化学清洗方法更优,可以完全恢复膜通量,清洗周期为24.h。
含油废水来源十分广泛主要来自石油石油化工钢铁焦化煤气发生站机械加工等行业由于含油废水来源不同水体中油污染物的成分和存在状态不同油在水体中存在形式大致有五种悬浮油分散油乳化油溶解油及油-固体物在部分机电和机械加工行业要使用大量的油以起到清洗润滑冷却和防锈等作用而在切削研磨等机加工中用于润滑冷却循环液使用的水包油型的乳化液中含有机油或矿物油润滑防腐剂和水其中乳化油由于表面活性剂使油易形成O/W型乳化微粒粒径小于1m表面常覆盖一层带负电荷的双电层体系较稳定不易上浮于水面这种废水的破乳和COD的降解都较困难成为较难解决的问题目前常用的隔油气浮等工艺处理这类含油废水难以满足排放或回用要求因此发展快速高效的分离方法具有现实意义。
电气浮技术相比大容器多构件的工艺具有灵活性和集约性技术含量也较高相比其他微气泡发生方法电致微气泡气浮技术有以下优点(1)电解产生的气泡细小而均匀平均气泡直径可小于20m(2)可以通过改变电流密度来改变产生的气泡量便于实施自动控制(3)对于特定的分离对象可以通过选择合适的电极表面调节溶液化学状况等来获取最佳处理效果这种方法占地面积小操作灵活在进行单点或局部处理时具有独特的优势适用于规模较小的含油废水产生源的及时处理因此本文使用自行设计制造的可自动采集数据的石墨电极微气泡发生实验装置通过絮凝电气浮方法处理含乳化油废水较全面地检验了该方法的重要参数的影响获得了较为理想的效果。
1.2实验方法：本实验所用的电解质为无水硫酸钠属于惰性电解质因此电解气浮过程所发生的反应实际上是电解水的过程如下式阳极2OH–2eH2O+1/2O21阴极:2H++2eH22总反应H2O=H2+1/2O2(3)由上式可以看出电解产生氢气的量理论上是产生氧气的量的两倍本实验选用三个阴极两个阳极电极采用单极联结方式这样在产生气泡量相对较多的阴极上适当的增加了电极面积有效的降低气泡的聚并率形成更细小更多的气泡提高了气泡与颗粒物的碰撞率有助于提高气浮效率实验对象是取自某模具研究所用于车床的切削油是一种水包油型乳化油试验中将其稀释成油含量约为200mg/L左右的模拟乳化油废水1L,并向其中加入2g无水硫酸钠使得电导率升至2850s/cm左右以降低槽电压同时可以压缩乳化油的双电层以促进油滴的聚并和絮凝加入盐的量可以根据实际需要加以调节本实验选用聚合硫酸铁作为絮凝剂聚合硫酸铁的凝聚力高生成的絮凝体质量大沉淀物紧密适用水体pH值范围广在破乳方面具有良好的性能将模拟乳化油废水置于1L烧杯中然后加入不同体积的10g/L的聚合硫酸铁溶液用智能型混凝试验搅拌仪分别在300r/min下搅拌30s在100r/min下搅拌5min在50r/min下搅拌10min静置10min后在距容器底部约1.5cm处取样测定其絮凝COD去除率然后再电气浮处理20min在距反应器底部5.5cm处取样并测定电气浮COD去除率。具体联系污水宝或参见更多相关技术文档。
结论：1在聚合硫酸铁投加量为50mg/L时絮凝法COD去除率为75.6%絮凝-电气浮法COD去除率为92.4%后者较前者提高了17%左右出水COD值由单独采用絮凝时的114.9mg/L降低到35.8mg/L2正交实验所确定的电气浮最优操作条件为电流密度为20.83A/m2电极间距为1cmpH值为7.4在气浮时间为20min时乳化油废水的COD去除率可达92.8%。
3絮凝-电气浮法处理乳化油废水获得了满意的效果在聚合硫酸铁投加量为50mg/L电流密度为31.25A/m2电极间距为1cmpH值为4槽压为4.5V时电气浮时间为30min时COD的去除率可高达95.3%。
4用絮凝-电气浮法处理轴承厂废水比用絮凝法所用的絮凝剂量少COD去除率也由絮凝法的38.7%提高到75%COD值由进水时的367.6mg/L降到91.9mg/L此方法占地面积小操作灵活对不同废水的适应性强可用来进行单点或局部治理同时也适用于规模较小的机械加工厂的难处理含乳化油废水。
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