无机陶瓷膜技术在含油乳化液处理中的应用

1第三届膜分离技术在冶金工业中应用研讨会论文无机陶瓷膜技术在含油乳化液处理中的应用方志斌⑴肖国君⑵尹谷余⑴刘伟荣⑴（⑴湖南恒辉膜技术有限公司,湖南，湘潭411103，⑵湖南湘牛环保实业有限公司湖南长沙410001）摘要：利用无机陶瓷超滤膜可以进行油水分离的特点，处理冷轧车间中的含油乳化液。工程应用表明，经陶瓷膜处理后的乳化液，出水油浓度＜20mg/l，大大降低了乳化液的处理难度。同时通过对比多种不同膜清洗组合，找出了最佳膜清洗方式，膜通量恢复率>95%。关键词：无机陶瓷膜含油废水乳化液废水处理1概述概述钢铁、机械制造，金属切削加工工业中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，就会形成废液排出。废液中含油、CODCr浓度高，属高难度处理的废水。采用常规物化、生化处理效果不佳，且成本高，处理后废油不能回收，资源浪费大。根据乳化液的特性，结合国内外无机陶瓷膜工艺处理该废液的现状和技术发展，针对某钢铁有限公司冷轧项目乳化液含油废水处理进行工艺设计。2乳化液废水的处理乳化液废水的处理2.1工程设计要求工程设计要求某钢铁有限公司冷轧项目乳化液处理工程的设计能力为12m3/h。其主要污染物的含量和控制标准见表1。表1乳化液废水水质及处理要求项目pH油CODCr进水水质7～8.51000～150002000～42000出水要求6～9≤20≤2000单位：pH为无量纲，其余为mg/l2.2乳化液的性质乳化液的性质乳化液中主要含油和表面活性剂，是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。由于乳化剂含有表面活性剂，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。油粒径一般在0.1—25μm之间，油粒之间难以聚并，长期保持稳定，难以分离。2.3乳化液处理工艺流程乳化液处理工艺流程2图1工艺流程图2.4工艺流程说明工艺流程说明乳化液经收集后进入纸带过滤机中，去除废液中的悬浮物、颗粒物等杂质。后进入无机膜超滤装置循环槽中，利用无机膜的筛分机理，采用错流过滤的方式，在一定的压差和紊流流动的情况下，废水中大部分小分子物质（如水、可溶性表面活性等）能透过膜，而所有大于膜孔径的大分子和粒径较大（如油粒、颗粒物等）的物质不能通过膜被截留，从而使废液中的油水得以分离。被截留的油在循环槽中富集，到达一定浓缩倍数后，排入破乳槽中破乳，回收利用或外销。滤液中油和CODCr的浓度大大降低，排入废水处理站中，通过进一步的废水处理工艺即可达标排放，达到保护环境的目的。2.5主要工艺设备主要工艺设备1）纸带过滤机单台处理能力2m3/h，共6台。利用纸带的过滤作用，去除乳化液中的悬浮物、颗粒等杂质，过滤精度200微米。2）无机膜超滤装置单台处理能力2m3/h，共6台。膜组件采用垂直安装方式，膜通量为90-200m3/m2·h。支撑体材料α-Al2O3、TiO2(纯度大于99.7%)。配套循环槽10m3，碱洗槽15m3，酸洗槽15m3,漂洗槽15m3各1个。2.6运行结果运行结果工程经调试运行1个月后，进行了连续10天的监测，监测出水平均值为CODCr1946.7mg/L，石油类17.48mg/L。均达到业主要求。监测结果如图2所示。11010010001000010000012345678910天浓度(mg/L)COD进水浓度COD出水浓度进水油浓度出水油浓度如图2进出水水质3无机膜的清洗无机膜的清洗正常情况下运行3-5天后，无机膜通量下降，则需进行清洗。分析造成膜污染的物质主要成分为油类物质和无机离子的沉积。对于油类物质，有效的清洗办法有碱性专用清洗剂、表面活性剂清洗等。图3为不同的清洗剂对膜通量的恢复图。从图中可以得出，碱性专用清洗剂和表面活性剂的清洗效果较好。3010020030040050060070080090010000306090120150时间(min)膜通量(L/m2·h)3%氢氧化钠溶液3%表面活性剂1%次氯酸钠3%硝酸3%柠檬酸图3不同清洗剂清洗通量图膜面及膜孔内的油污被清洗干净了，但膜通量并未完全恢复，因为乳化液中含有一些无机离子沉积在膜孔内和膜表面上，因此需继续使用酸性清洗剂进行清洗。常用的酸清洗剂有盐酸、硝酸、柠檬酸、陶瓷膜专用酸性清洗剂。表2为酸洗后膜通量恢复表，从表中可以看出陶瓷膜酸性专用清洗剂清洗后膜通量的恢复较其他酸好。表2膜通量恢复表初始通量清洗后通量药剂清洗时间(min