無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液廢水工藝

田 力，張照元

(丹東北方環(huán)保工程有限公司，遼寧 丹東 118002)

無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液廢水工藝

田 力，張照元

(丹東北方環(huán)保工程有限公司，遼寧 丹東 118002)

通過對冷軋廠乳化液（含油）廢水處理方法的對比，說明處理該廢水采用無機陶瓷膜處理裝置完全可行；介紹了無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水的工藝過程及處理系統(tǒng)組成。

冷軋廠乳化液（含油）廢水;無機陶瓷膜;廢水處理工藝

1 前言

膜技術(shù)被稱為21世紀的水處理技術(shù)，是近40年來發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。冷軋廠乳化液（含油）廢水處理領(lǐng)域，也是膜技術(shù)最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

冷軋廠乳化液（含油）廢水是鋼鐵行業(yè)冷軋廠生產(chǎn)過程產(chǎn)生的一種廢水，主要成分為2%～10%的礦物油和乳化劑，性質(zhì)十分穩(wěn)定，用一般物理和生化方法難以得到理想的處理效果，通常出水含油量為800～1000mg/L，達不到環(huán)保排放的要求。

冷軋廠乳化液（含油）廢水的處理方法有：重力分離法、顆粒化法、深層過濾法、氣浮分離法和超濾膜分離法。重力分離法、顆粒化法和氣浮分離法的去除率較低，出水含油量高，只能作為含油廢水的預處理；超濾膜分離法具有去除效率高，出水效果好的優(yōu)點，具體分為有機超濾膜分離法和無機超濾膜分離法。

有機超濾膜分離法，主要應(yīng)用于大型鋼鐵項目，冷軋廠乳化液超濾膜處理也在其中。乳化液通過有機超濾膜處理后，出水含油量為10～30mg/L。目前在國內(nèi)設(shè)計、制造和安裝的首套乳化液有機超濾膜處理系統(tǒng)，出水已達到了引進超濾裝置的水平。有機超濾膜具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，出水水質(zhì)好的優(yōu)點。但有機膜還有明顯的缺陷，存在耐油、耐溫性能差、使用壽命短的缺點。近幾年冷軋廠乳化液（含油）廢水處理膜已由有機超濾膜轉(zhuǎn)為無機陶瓷膜。

無機陶瓷膜是以Al2O3多孔陶瓷為支撐體的氧化鋁膜，其具有耐高溫（800℃）、耐高壓（1MPa）、耐腐蝕、抗微生物侵蝕等優(yōu)點，因此已應(yīng)用于石油開采（油田注入水的處理）、食品飲料、制藥、生物工程、污水處理及飲用水凈化等領(lǐng)域。無機陶瓷膜對液體中所含機械雜質(zhì)的分離主要依據(jù)篩分理論，可以進行油水分離是因為無機陶瓷膜是一種極性膜，具有親水疏油的特性，水與膜的界面能小于油與膜的界面能，所以在相同的壓力下，水比油容易通過膜孔而實現(xiàn)分離。因此，無機陶瓷膜在冷軋廠乳化液（含油）廢水處理應(yīng)用上有廣闊的前景。

由于無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水在國內(nèi)的應(yīng)用時間較短，對其處理系統(tǒng)了解不多。本文結(jié)合一些工程實際，介紹了該工藝的系統(tǒng)及組成。

2 處理系統(tǒng)進出水水質(zhì)

無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水處理系統(tǒng)進出水質(zhì)對比見下表。

含油廢水處理系統(tǒng)進出水質(zhì)對比表

3 處理工藝流程（見下圖）

工藝流程圖

4 處理工藝

4.1 調(diào)節(jié)池預處理

來自冷軋廠的廢乳化液及部分含油廢水首先進入格柵，除去大顆粒懸浮物。然后進入預處理調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池接收間斷和連續(xù)來的含油廢水，起均質(zhì)均量調(diào)節(jié)作用，同時起到浮油直接回收和顆粒沉淀作用。經(jīng)預處理后的含油廢水通過提升泵送至紙帶過濾機。在調(diào)節(jié)池上設(shè)有刮油刮渣機，將池底沉渣刮到渣坑中；浮油通過懸浮式吸油泵送至廢油回收箱。沉渣將被泵往冷軋其它系統(tǒng)濃縮處理或集中挖出焚燒。廢水提升泵受調(diào)節(jié)池和循環(huán)池液位計的控制；由在線溫度檢測儀調(diào)節(jié)蒸汽加熱；由在線pH表指示調(diào)節(jié)池酸堿性。

4.2 紙帶過濾機過濾處理

調(diào)節(jié)池中含油廢水被泵送至超濾循環(huán)池前，通過具有磁過濾紙帶的過濾機進行過濾，去除廢水中大于5μm的金屬或非金屬顆粒。

4.3 超濾處理及輔助裝置

供料泵將循環(huán)池含油廢水送至循環(huán)泵入口，與大回流液混合進入超濾膜，一部分通過膜，成為凈化的滲濾液，大部分進行大回流，還有一部分回流至循環(huán)池。通過供料泵連續(xù)給料，循環(huán)泵工作，并經(jīng)調(diào)節(jié)形成一個超濾管正常工作所必須的壓力網(wǎng)。

該系統(tǒng)包括循環(huán)池、超濾管、供料泵、循環(huán)泵、液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器及各種自控閥門。蒸汽加熱管、壓力和溫度報警和保護裝置與有機膜系統(tǒng)相同。

4.4 超濾膜處理系統(tǒng)清洗

系統(tǒng)共設(shè)一套清洗裝置，清洗過程分漂洗、堿洗、酸洗。在整個清洗過程中，清洗泵和循環(huán)泵均投入工作。清洗時，先漂洗一段時間，而后自動投入酸洗和堿洗工作。正常清洗采用堿性清洗液清洗，并定期加用酸性清洗液清洗，以提高清洗質(zhì)量。清洗后達到的效果以在清洗過程中超濾凈水量的增量為指標，由流量傳感器計算機數(shù)模轉(zhuǎn)換CRT顯示并參與控制，清洗結(jié)束后即可重新投入超濾運行。

超濾膜清洗裝置由漂洗池、堿洗池、酸洗池和清洗泵組成。在每個池中設(shè)有蒸汽加熱管，由池內(nèi)的在線溫度表檢測廢水溫度，通過裝設(shè)在管道上的閥控制蒸汽加量，以保證超濾管所需的最佳工藝溫度。各個池內(nèi)都設(shè)有液位計，指示各池的液位。

4.5 乳化油分解處理

從調(diào)節(jié)池廢油收集池輸送來的含油廢水和循環(huán)箱排出的濃乳化液，含油量為20%～40%，通過將濃縮液加溫至一定溫度，并加硝酸酸化，使油水進一步分離，并利用水比油的比重大的特點，使水沉降在槽罐底部，將下部含油廢水排至地坑，水放出后可得到含油濃度為50%～90%的廢油液體，而后送至廢油收集箱。

本系統(tǒng)共設(shè)兩臺乳化油分解裝置，可單獨使用或同時使用。乳化油分解裝置由分解槽、加溫裝置、加酸裝置（硝酸貯罐+硝酸泵）、在線溫度計和液位計及管路閥門組成。根據(jù)池內(nèi)的在線溫度表檢測廢水溫度，并通過裝設(shè)在管道上的閥門控制蒸汽加量，以得到超濾管所需的最佳工藝溫度。硝酸貯罐酸液由硝酸泵送至乳化油分解槽。

4.6 廢油收集與輸送

收集調(diào)節(jié)池分離出的廢油及分解箱廢油。蒸汽將廢油加熱至80℃，以便于輸送。運輸車定期將廢油送出。

5 電氣與控制

超濾系統(tǒng)裝置儀電控制系統(tǒng)主要由現(xiàn)場儀表、PLC控制裝置、低壓控制柜、工控機CRT監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場泵閥操作箱及系統(tǒng)軟件等部分組成。整個系統(tǒng)可實現(xiàn)現(xiàn)場模擬量和開關(guān)量信號的自動采集、自動處理。CRT上全面監(jiān)控，現(xiàn)場設(shè)備具有全自動運行和手動干預等控制功能。超濾系統(tǒng)裝置儀電控制系統(tǒng)各部分構(gòu)成及功能如下。

5.1 現(xiàn)場儀表

現(xiàn)場儀表主要有液位、溫度、壓力、流量等信號儀表，所有重要的及需要參與控制的現(xiàn)場數(shù)據(jù)均以模擬量和開關(guān)量上傳至PLC，在PLC內(nèi)進行信號處理。現(xiàn)場儀表選用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)品，精確度和可靠性更高，降低了設(shè)備故障率，減少維護成本，系統(tǒng)運行更可靠。

5.2 PLC控制裝置

PLC選用德國西門子S7系列PLC。能可靠地運行，并能完成較復雜的控制任務(wù)。使用PLC進行PID調(diào)節(jié)，可保證被控對象保持正常運行。PLC接受來自現(xiàn)場的輸入信號（儀表、報警開關(guān)、設(shè)備狀態(tài)信號、設(shè)備工作方式選擇信號等），并接受上位機CRT發(fā)來的指令信號，執(zhí)行內(nèi)部用戶軟件程序，產(chǎn)生輸出信號控制現(xiàn)場設(shè)備（所有的泵、氣動閥、刮油刮渣機、撇油機、紙帶過濾機等），以實現(xiàn)系統(tǒng)的全自動或部分自動控制功能。

5.3 低壓控制柜

低壓控制柜由電源部分和控制部分組成。電源部分提供整個控制系統(tǒng)所需的各種電源，這部分包括變壓器、穩(wěn)壓電源、UPS不間斷電源、空氣開關(guān)等。控制部分包括整個系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的動力回路，以及相關(guān)的控制回路。控制柜內(nèi)設(shè)有開關(guān)、電機保護型開關(guān)、交流接觸器、繼電器、聲光報警器、端子及信號燈按鈕等設(shè)備。

5.4 CRT監(jiān)控系統(tǒng)

CRT監(jiān)控系統(tǒng)主要由工控機、顯示器、組態(tài)軟件、打印機等組成。兩臺工控機之間、工控機與PLC之間以高速的工業(yè)以太網(wǎng)連接。工控機通過PLC將所有現(xiàn)場數(shù)據(jù)讀出，在CRT組態(tài)畫面上顯示，包括設(shè)備狀態(tài)顯示、工藝參數(shù)顯示（部分工藝參數(shù)動態(tài)顯示）、歷史趨勢顯示等。CRT上的控制功能是通過PLC實現(xiàn)的，在CRT上可自動啟停整個系統(tǒng)，也可啟停部分系統(tǒng)，還可對所有現(xiàn)場設(shè)備進行單動操作。同時，CRT工作站還可實現(xiàn)報表打印功能，可制作各種靈活的報表，如班報表、日報表、月報表等。

5.5 現(xiàn)場操作箱

現(xiàn)場操作箱包括泵現(xiàn)場操作箱、閥現(xiàn)場操作箱、刮油刮渣機現(xiàn)場操作箱、撇油機現(xiàn)場操作箱、紙帶過濾機操作箱等。在操作箱上設(shè)有設(shè)備方式選擇開關(guān)，分就地控制和遠程控制方式選擇。在就地方式下，可以手動啟停現(xiàn)場設(shè)備。在現(xiàn)場操作箱上，有設(shè)備運行、停止、故障狀態(tài)指示。

5.6 軟件部分

系統(tǒng)的軟件主要是指PLC運行控制編程軟件，同時還有CRT組態(tài)軟件、操作系統(tǒng)和制表軟件等。S7 PLC的編程軟件是STEP7，可在便攜式電腦上對PLC進行編程。CRT組態(tài)軟件選用西門子的人機界面軟件WINCC，WINCC強大的人機交互功能會使整個組態(tài)界面及監(jiān)控更加流暢。操作系統(tǒng)軟件及制表軟件選用用戶較熟悉的WINDOWS NT和OFFICE2000。這樣，操作人員稍加培訓便可很快熟悉整個CRT監(jiān)控的操作。

6 結(jié)論

（1）采用無機陶瓷微濾膜工藝，經(jīng)過多次工程實際應(yīng)用證明，用于處理冷軋廠乳化液（含油）廢水是完全可行的。

（2）無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水，出水目前還達不到國家的排放要求（油≤10mg/L），出水需采用MBR等生化處理。

（3）廢油處理可采用硝酸處理，也可采用破乳劑進行處理。

Process of Emulsion Wastewater Treated by Inorganic Ceramic Membrane in Cold Rolling Mill

TIAN Li，ZHANG Zhao-yuan
(Dandong North Environmental Protection Engineering Co.,Ltd., Dandong Liaoning 118002,China)

Through the comparison of some kinds of emulsion wastewater treatment in the cold rolling mill, the paper shows that the equipment of inorganic ceramic membrane for treatment of wastewater is entirely feasible. The paper introduces the process and the treatment system for the emulsion wastewater treated by inorganic ceramic membrane in cold rolling mill.

emulsion wastewater in cold rolling; ceramic membrane; process of wastewater treatment

X703

A

1006-5377（2010）09-0044-03