處理乳化液廢水的一種方法介紹

何軍大

（杭州市富陽區(qū)環(huán)境保護局浙江杭州311400）

處理乳化液廢水的一種方法介紹

何軍大

（杭州市富陽區(qū)環(huán)境保護局浙江杭州311400）

金屬加工行業(yè)中，需要經(jīng)常使用乳化液，由此也產(chǎn)生了大量的乳化液廢水。金屬加工中所產(chǎn)生的乳化液廢水成分復(fù)雜，是該領(lǐng)域廢水治理的難點和重點之一。本文以浙江某金屬加工工廠現(xiàn)有乳化液廢水實際情況，本文提出“破乳+絮凝沉淀+超濾”聯(lián)用工藝深度處理乳化液廢水的方案。

乳化液；破乳劑；絮凝沉淀；超濾

1 乳化液廢水概況

乳化液廢水是工廠生產(chǎn)常見的廢水，具有含油量濃度高、性質(zhì)穩(wěn)定以及乳化程度高等特點。其成分較為復(fù)雜，具體來說，主要是由水、乳化劑以及礦物油或植物油（2%～10%）等成分組成，此外，乳化液廢水中還含有防腐劑、殺菌劑、抗壓劑等大量的添加劑成分。乳化液廢水復(fù)雜的組成成分也使得該類廢水后期處理難度大[1,2]，也是研究的熱點和難點。

乳化液廢水具有有毒有害性，據(jù)不完全統(tǒng)計，每年全球有數(shù)千萬噸的乳化液直接排入到水體，對人類的生存環(huán)境和水產(chǎn)資源構(gòu)成威脅。乳化液廢水排入水體后會在水體表面形成一層乳化液膜，使水體與空氣隔離，導(dǎo)致水體中缺氧，水生生物缺乏足夠的氧氣而影響其正常生長，嚴重的還會造成生物大量死亡，引發(fā)水體發(fā)黑發(fā)臭。此外，乳化液廢水中含有大量油類以及含有苯并芘及多環(huán)芳烴的有毒物質(zhì)，會直接對水生生物產(chǎn)生毒害，影響其生長，一旦被水生生物吸收，進入到食物鏈，又會對人類健康構(gòu)成潛在危害。

因此，無論是從加強水資源的保護，還是水產(chǎn)資源的長遠發(fā)展和人類健康角度來說，對乳化液廢水進行研究處理勢在必行，研究乳化液廢水治理具有積極的現(xiàn)實意義且意義深遠。

2 乳化液廢水處理現(xiàn)狀

從實際應(yīng)用來看，處理乳化液廢水的方法主要有生化法和物化法兩大類。其中，處理乳化液的生化法主要是MBR和生物接觸氧化法。選擇物化法處理乳化液廢水主要由化學(xué)破乳、氣浮、超濾等處理工藝組成。

2.1 物化法

物化法是處理廢水的常用方法之一，在乳化液廢水處理中，物化法一般作為預(yù)處理工藝，通常需要與其他工藝聯(lián)合運用才能達到預(yù)期效果。也有直接使用物化法來處理乳化液廢水。物化法處理乳化液廢水有其一定的優(yōu)勢，有其是對乳化液廢水中的除油效果較好，對有機物也有一定的去除作用。

2.1.1 化學(xué)破乳

化學(xué)破乳的原理是通過平衡或者抵消乳化液界面膜兩側(cè)的表面張力，對乳化液界面中發(fā)揮穩(wěn)定功能的電荷予以中和，從而達到破乳去除油類的效果[3]。化學(xué)破乳通常需要用到在乳化液廢水中投放適宜的化學(xué)藥劑。目前，市場上使用較多的化學(xué)破乳試劑主要有聚合硫酸鐵以及聚合氯化鋁等，這種破乳劑是一種無機聚合物，在破乳時一般需要大劑量運用才能達到預(yù)期效果，破乳的整體效果不是很理想。近年來，對于有機破乳劑研究領(lǐng)域取得了長足進展，為破乳研究提供了新的研究路徑。有機破乳劑在處理乳化液廢水中具有污泥產(chǎn)量少，處理效果好等諸多優(yōu)勢。當(dāng)前，使用有機破乳的化學(xué)劑主要有聚醚型、聚酞胺型和聚丙烯酸型破乳劑[4]。從總體來說，化學(xué)破乳劑能夠在一定程度上破除乳化液廢水中較為穩(wěn)定的電荷環(huán)境，從而達到破乳效果，但也會破乳的處理結(jié)果不徹底，主要表現(xiàn)在破乳后還會程度少量的懸浮于廢水中油類，并未徹底實現(xiàn)油水分離的效果。

2.1.2 氣浮

氣浮處理乳化液廢水一般需要與破乳工藝聯(lián)合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)乳化液廢水的完全意義上的分離。氣浮處理效果的好壞主要決定于氣泡的產(chǎn)生分布，目前，理論和實踐中也對氣浮工藝研究進行了一定程度的改良，提高處理效果。如電致微氣泡氣浮技術(shù)（電氣浮技術(shù)）[5]。電氣浮技術(shù)比起其他普通的氣浮技術(shù)尤其明顯的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在電氣浮技術(shù)實際操作應(yīng)用方便，易管理，占用空間少，所產(chǎn)生的氣泡均勻細小，對于現(xiàn)實中小規(guī)模的乳化液廢水處理更合適。

2.1.3 超濾

超濾是利用半透膜的孔隙過濾功能，在乳化液廢水交叉流動下所產(chǎn)生的壓力差和紊流流動作用下，少部分的大分子物質(zhì)以及非極性分子被膜截留，而乳化液廢水中的極性分子則可以通過膜孔隙過濾實現(xiàn)達標(biāo)排放，從而實現(xiàn)乳化液廢水凈化的預(yù)期效果[6]。但是超濾技術(shù)目前還處于研究應(yīng)用階段，尤其是目前的膜工藝技術(shù)使得膜處理技術(shù)的投資使用成本較高，使得膜技術(shù)的推廣應(yīng)用比較難。目前，在膜技術(shù)領(lǐng)域取得了諸多成果，含油乳化液廢水處理開始選擇無機超濾膜處理工藝，該類膜具有機械強度大、處理率高、較強的化學(xué)穩(wěn)定性等，也正日漸成為乳化液超濾處理研究的熱門領(lǐng)域。國外學(xué)者在20世紀80年代開始就做了相關(guān)理論研究和應(yīng)用研究[7-9]。

2.2 生化法

生化法一般可作為廢水處理的二級處理工藝，通常情況下，選擇超濾工藝或者破乳+氣浮處理乳化液廢水中一些指標(biāo)仍然難以達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，如在末端配上生化法處理工藝后，出水水質(zhì)往往就能達標(biāo)排放。

3 “破乳+絮凝沉淀+超濾”聯(lián)用工藝

為了驗證此方法的可行性與可靠性，本次實驗采用浙江省某金屬加工工廠的乳化液廢水來進行實驗研究，原水水質(zhì)情況見表1。

表1 實驗用乳化液廢水水質(zhì)

表2 不同變量對處理效果的影響

由表2中的1到4組可以看出，CaCl2投加比對乳化液廢水去除率有較大影響。當(dāng)CaCl2投加量為3g時，CaCl2對乳化液廢水COD和色度的去除率分別為71.6%和80.9%；隨著乳化液廢水中的CaCl2投加量的增加，乳化液廢水中COD去除率和色度去除率繼續(xù)得以提高，當(dāng)CaCl2投加量為7g時，乳化液廢水中COD去除率和色度去除率分別達到90.0%和99.6%；但當(dāng)投加量從7g到9g時，乳化液廢水中COD去除率和色度去除率基本不變。究其原因，當(dāng)溶液中的CaCl2含量較低時，COD和色度的去除率隨著Ca-Cl2的含量的增加而增加，但當(dāng)CaCl2的濃度達到一定程度時，廢水中的反應(yīng)物基本已經(jīng)完全反應(yīng)，反應(yīng)程度趨于平穩(wěn)，因此繼續(xù)增加CaCl2的含量，COD和色度的去除率難以繼續(xù)提高。對于本試驗而言，CaCl2的最佳投加量為7g時，處理效果最好。由表2中的3、5、6、7組可以看出，反應(yīng)時間在1h比較合適。

為了考察和分析聚合氯化鋁處理乳化液廢水的效能，本研究針對如表2所示的乳化液廢水在進行了聚合氯化鋁處理試驗。

表3 絮凝劑投加量對COD和色度的影響

從表3的處理情況來看，選擇聚合氯化鋁作為處理乳化液的一種無機高分子混凝劑，聚合氯化鋁的投加量對于廢水中的色度和COD處理結(jié)果有著很大的影響。當(dāng)在乳化液廢水中加入聚合氯化鋁1mg/mL時，廢水中的COD從2500mg/L降低到了2100，去除率為16.0%，色度的去除率則為14.8%。導(dǎo)致處理效果不理想的原因主要是聚合氯化鋁的投加量不夠，乳化液廢水中的污染物與聚合氯化鋁的接觸沒有達到充分要求，在處理時沒有形成大的絮凝物，這時，廢水中的許多雜質(zhì)仍然懸浮在廢水中并未能達到去除效果。

隨著在乳化液廢水中不斷加大聚合氯化鋁的投加量時，廢水處理的效果也十分明顯，乳化液廢水中的色度和COD也隨著聚合氯化鋁投放量的不斷增加，去除率也穩(wěn)步提升。從表3的處理情況來看，當(dāng)乳化液廢水中聚合氯化鋁增加到5mg/L時，廢水中的COD由原來的2500mg/L降低到了1900mg/L，去除率為24%，色度的去除率也達到了21%。從表3的去除情況來看，當(dāng)聚合氯化鋁的投加量為10mg/L時，去除率隨著聚合氯化鋁投加量的增加，乳化液廢水中COD和色度的去除率也逐漸增加，分別達到了30.0%和34.0%，隨著繼續(xù)往乳化液廢水中投加聚合氯化鋁混凝劑，廢水中的COD和色度的去除率效果卻逐漸的減小。出現(xiàn)這種情況的原因，主要為：在廢水中添加聚合氯化鋁的量達到一定程度時，廢水中的混凝劑數(shù)量增加了，但這是因為反應(yīng)體系中聚合氯化鋁投加量過大，雖然增多了絮凝劑的數(shù)量，真正對廢水中膠體離子表面的吸附活性點減少了，降低了混凝劑的橋架作用效果。此外，隨著聚合氯化鋁投加量超過一定量時，乳化液廢水中起著吸附作用的覆蓋面被覆蓋，膠粒接近因其中排斥力的干擾而難以接近，就會出現(xiàn)膠體粒子雖然增加了，但卻對處理效果的穩(wěn)定性產(chǎn)生消極影響，隨著聚合氯化鋁投加量達到一定量時，混凝體就會重新變成了穩(wěn)定的膠體，這時廢水中的色度和COD的去除率效果就會下降。但架橋作用所必須的膠體離子表面吸附活性點減少了，從而使膠體粒子間架橋困難。從試驗的效果來看，聚合氯化鋁的最佳投加量為10 mg/L時，處理效果最好。

4 結(jié)語

“破乳+絮凝沉淀+超濾”聯(lián)用工藝克服了單一處理方法的缺點，在保留單一處理方法的優(yōu)點的同時通過協(xié)同互補，取長補短來彌補單一方法的缺點。本方法中所使用到的設(shè)備及試劑都是比較經(jīng)濟實惠，一次投資小，運行費用低，十分適合中小企業(yè)實際操作。

[1]石風(fēng)華,張晉峰,溫燕.冷軋含濃油及乳化液廢水處理的探討與改進[J].冶金動力,2008(1):84-87.

[2]王紹文,錢雷,鄒元龍.鋼鐵工業(yè)廢水資源回用技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008:293-325.

[3]沈志剛,陳英瑞.含油廢水破乳除油的試驗研究及工業(yè)應(yīng)用[J].化工環(huán)保，2000,20(3):31-33.

[4]孫科明,顧曉麗.乳化廢水破乳處理方法研究現(xiàn)狀與進展[J].化工時刊,2010,24(6):54-57.

[5]崔明玉,王棟,曹同川.絮凝—電氣浮法處理乳化油廢水[J].環(huán)境技術(shù),2005,23(2):39-41.

[6]易寧,胡偉.鋼鐵企業(yè)冷軋廠乳化液廢水的幾種處理方法[J].冶金動力,2004,(5):58-63.

[7]Li YS,Yan L.Treatment of oily wastewater by organic-inorganic compositetubular ultrafiltration(UF)membranes[J].Desalination,2006, 196(1):76-83.

[8]Zhou MY,Kilduff JE.Comparison of organic and inorganic colloidal foulingduring ultrafiltration[A].Abstracts of Papers of The American Chemical Society,54.

[9]Izquierdo MPS,Fernandez LG.Preparation and characterization of organic-inorganic porous membranes:Evaluation of their performance in ultrafiltration[J].Desalination and Water Treatment,2009,12(2): 196-201.

何軍大（1965.12—）男，本科，浙江杭州人，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測與管理研究。