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乳化液废水破乳及后续处理技术研究进展

编辑时间 : 2017-08-08 访问人数 : 2079 次

1 乳化液废水的特点

乳化液是一种含油的半合成金属加工液,具有润滑性、边界润滑性(极压性)、低温流动性、抗氧化性、冷却、防锈性、抗腐蚀性等特性,广泛用于机械加工、发动机加工、轧锟及钢板的冷却和润滑。乳化液在循环使用过程中会受金属粉尘、酸碱性物质、盐、细菌等污染而老化变质,需要进行更换。乳化液废水中油质量浓度高达1500 mg/L ~80000 mg/L,COD 达5000 mg/L~150000 mg/L,BOD 达1500 mg/L ~30000mg/L,浓度范围波动较大。乳化液废水的特点是含油量高、有机物浓度高、含金属元素、盐类物质,成分极为复杂,B/C 比在0.05~0.2 之间,可生化性差。

2 乳化液废水的处理技术

2.1 破乳技术

乳化液废水的处理首先须采取措施破乳,使乳化液胶体脱稳,实现油水分离。目前,国内外乳化液废水的破乳方法应用较多的有混凝法、酸析法、气浮法、超声波法等。

2.1.1 混凝法

化学混凝法是向乳化液中投加混凝剂,使废水中油滴吸附聚集,发生脱稳破乳,从而实现油水分离。近几年来发展起无机高分子混凝剂,如聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PAFC)、聚硅硫酸铝复合型混凝剂、复合FS- FA 等,对乳化液废水中COD 的去除率可到85%以上。

2.1.2 酸析法

酸析法是通过调节废水的pH 值至酸性,使乳化液中的高碳脂肪酸或高碳脂肪醇类等阴离子表面活性剂与酸生成低碳脂肪酸或脂肪醇,降低水化能力以及吸附能力。表面活性剂界面张力及界面膜强度也随之降低,使废水易于脱稳,达到破乳的目的。但酸析法对于乳化液中的非离子表面活性剂作用较小,因此具有一定限制性。此外,酸析法对乳化液废水仅起到破乳作用,对COD去除效率较低。

2.1.3 气浮法

由于乳化液废水成分复杂,气浮法往往需要化学混凝工艺相结合,实现高效破乳。化学混凝处理使乳化液废水中的油滴聚集,形成絮状物。这些物质可与气浮机产生的微气泡碰撞粘附,形成更大粒径的带气絮体。混凝- 气浮结合工艺的去除效果较单纯的混凝沉淀法效果更显著。K.BensasoK 等[1]采用常规破乳- 气浮结合工艺处理乳化液废水,对COD 和浊度的去除较普通常规破乳法分别高29%和71%。

2.1.4 超声波法

超声波是频率高于20kHz 的机械波,能量集中、穿透力强。超声波处理废乳化液废水是利用高频机械波穿透至水中,将能量传递到乳化液废水的油滴上,导致油滴振动,相互碰撞、粘合形成大的油滴团,与水分散开,达到脱稳破乳的目的。最后油滴上浮,使油水得到分离。童新等[2],采用超声波- 气浮一体化设备处理乳化液废水,COD 去除率达98.97%,油质的去除率达到99.8%。

2.2 后续处理技术

乳化液废水经破乳后,还不能彻底去除和降解污染物,因此,需要进行进一步处理。此类方法有电凝聚法、高级氧化法、生化法、超滤法、吸附法等。各种技术的应用往往是需要在破乳的基础上进行,才能发挥较好的效果。

2.2.1 电凝聚法

电凝聚法是以可溶性金属作电极,在电场作用下失去电子被氧化。一方面,生成高价金属阳离子压缩乳化液油胶粒周围扩散双电层,使乳化胶粒之间彼此靠近,微小油滴聚集成大油团而破乳。另一方面,金属阳离子可水解生成氢氧化物胶体,具有荷电性,在电场作用下,定向移动,通过吸附、络合、架桥等形式,形成大的胶团,达到絮凝、分离的目的。此外,在外加直流电源作用下,在反应槽中加入无机盐电解质,可电解产生[O]、OH(等氧化性很强的粒子。这些粒子可以氧化乳化液中的污染物,使大分子变成小分子,提高废水可生化性,有利于后续处理。曹福等[3],以铝板为电极并投加NaCl 处理轧钢乳化液废水,COD 的去除率达到99.5%以上。

2.2.2 高级氧化法

目前,应用到乳化液废水处理中常用的高级氧化技术为O3- H2O2 氧化法和fenton 氧化法。O3- H2O2氧化法是将pH 调至碱性,H2O2和O3氧化分解并产生大量具有强化性的·OH。在·OH 自由基作用下,乳化液废水中污染物得到降解,将高分子有毒有害物质转化成低毒甚至无毒的污染物分子,达到废水净化的目的。刘颖[4] 利用O3- H2O2 氧化法处理乳化液废水,COD 去除率为80.6%,色度去除率为84.1%。Fenton 氧化法的基本原理为在酸性条件下,H2O2被Fe2+ 催化分解并产生大量具有强化性的.OH 自由基。Fenton 氧化法也是利用产生的.OH 自由基的强氧化性,去分解乳化液废水中污染物。高蓓蕾等[5]采用fenton 氧化处理乳化液废水,COD可去除90%以上。

2.2.3 生化法

生化法是利用微生物摄取乳化液废水中的污染物作为营养物质,进行吸收、转化,水质得到净化。乳化液废水B/C 比通常在0.05~0.2,可生化性较差。因此,采用生化法处理乳化液废水之前,需要进行预处理。朱靖等[6],采用PAC、PAM混凝气浮- SBR- 过滤组合工艺处理乳化液废水。混凝气浮预处理对乳化液废水进行了破乳,在去除一部分COD 的同时,还提高了废水的可生化性。SBR生化反应器对COD 去除率达89.6%。

2.2.4 超滤法

超滤法处理乳化液废水是采用膜过滤方式对油水进行分离,小于孔隙的水分子透过超滤膜,大于孔隙的油分子被截留下来。超滤法膜通量下降过快及膜易污染等一直是该法应用的限制因素。宋焦斌等人[7]提出将化学混凝预处理与震动膜法组合起来,可有效提高膜通量,减缓膜污染。Shu Li 等[8]研究发现膜超滤法与超声波技术结合处理乳化液废水,可以将膜通量从70L·m- 2·h- 1 提高至210 L·m- 2·h- 1,对油质的最高去除率大于99.9%。

2.2.5 吸附法

吸附法是利用多孔吸附剂对乳化液废水中的污染物进行物理吸附(范德华力)或化学吸附(化学键力)或交换吸附(静电力)来实现油水分离。常用的吸附效果优良的吸附剂为活性炭。活性炭表面积可高达5×105~2.5×106m2/kg,吸附处理后的油含量可在5mg/L 以下。但由于活性炭吸附容量有限,成本较高,再生较困难,所以一般只用于废乳化液的深度净化处理。

3 结语

化学混凝法、混凝气浮法、超声波法等都是较好的乳化液废水破乳技术。由于乳化液废水浓度高,程稳定的胶体状。因此,将破乳和其他后续处理工艺有机的组合在一起,是处理乳化液废水的主要发展方向。


信息来源: 乳化液净化机

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