機械加工行業(yè)廢水處理研究進展

引言：

機械加工工業(yè)在磨、切、削、軋等加工過程中，普遍使用乳化劑來冷卻、潤滑、防銹、清洗等，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少機床磨損，從而延長機床的使用壽命。而廢棄的乳化劑便是一種高濃度含油廢水，其COD、油類、SS 等濃度較高，且油、乳的穩(wěn)定性好，帶有刺激性惡臭，較難處理[1]。機加工含油廢水處理技術(shù)大致可分為物理法、物理化學(xué)法、化學(xué)法、生物化學(xué)法、電化學(xué)法。

1.物理法

廢乳化液的物理處理方法主要包括重力法和膜分離法。重力法是指利用廢乳化液中油和水的密度差，在重力作用下，對漂浮油和分散油進行重力分離。重力法通常只用于去除廢乳化液中的浮油，以作預(yù)處理之用。膜分離技術(shù)是利用特殊制造的多孔材料的攔截作用，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的污染物。根據(jù)推動力及選擇透過性膜的類型不同，膜分離技術(shù)一般分為微濾、超濾、鈉濾、反滲透、電滲析等幾種類型。在含油廢水的處理工藝中采用膜分離工藝時，可以不需要經(jīng)過破乳等預(yù)處理工作，直接利用選擇透過性膜實現(xiàn)油類物質(zhì)與水的分離工作，操作簡單，污泥產(chǎn)量低，能耗小，分離效率高。但是，由于膜的孔徑較小，膜的清洗工作較為復(fù)雜，膜污染問題也往往較為嚴重[2]。

2.物理化學(xué)法

物理化學(xué)法包括吸附法和氣浮法。吸附法是利用多孔吸附劑對廢乳化液的溶解油進行物理吸附（范德華力）或化學(xué)吸附（化學(xué)鍵力）或是交換吸附（靜電力）來實現(xiàn)油水分離。常用的吸附劑有活性炭、活化煤、活性白土、磁鐵砂、硅藻土、焦炭、纖維、高分子聚合物及吸附樹脂等。活性炭是一種優(yōu)良的吸附劑，表面積高達5×105～2.5×106 m2/kg，具有較好的處理效果。氣浮法是在油水懸浮液中釋放大量的微氣泡（10～120μm），依靠表面張力作用將分散于水中的微小油滴粘附于微氣泡上，使氣泡的浮力增大上浮，達到分離的目的。當(dāng)污水中含有的表面活性物質(zhì)造成懸浮液嚴重乳化時，為提高分離效果，可在浮選前向水中加入絮凝劑進行破乳。陸斌[3]等采用兩級混凝-氣浮-生物接觸氧化工藝處理金屬加工行業(yè)乳狀液廢水，結(jié)果表明，在廢水進水平均COD 濃度為9820mg/L， 油類濃度為2350mg/L 的情況下，出水平均COD 濃度為43.7mg/L，油類為2.04mg/L，COD 平均去除率為99.55%，油類去除率為99.91%，出水各項指標(biāo)均達標(biāo)。

3.化學(xué)法

（1）絮凝法

絮凝法是采取投加混凝劑來破壞乳化液的穩(wěn)定性。由于乳化液中的膠體相互聚集，形成絮凝體，絮凝體在重力或浮力的作用下沉降或上升，與水分離，達到破乳的目的。絮凝法是目前國內(nèi)外普遍用來提高水質(zhì)處理效率的一種既經(jīng)濟又簡便的水質(zhì)處理方法。倪偉敏[4]等采用投加聚合硫酸鐵（PFS）和聚合氯化鋁（PAC）處理廢乳化液，結(jié)果表明，在進水COD 為7000～35000mg/L 的情況下，PFS 投加量為0.46～0.56mg/L，PAC 投加量為1.5～3.5mg/L 時，COD 去除率可達94%以上，處理效果較好。田禹[5]等依托實際廢水處理工程，采用石灰+ 聚丙烯酰胺（PAM）的破乳劑組合對高濃度、酸性乳化液進行處理，在原水COD 平均濃度為32424mg/L，濁度為3500NTU 的情況下，投加石灰40g/L，PAM10mL/L 后，乳化液濁度去除率達到98%，COD 去除率達到34%。

（2）鹽析法

鹽析法是指向乳化液中投加無機鹽類的電解質(zhì)，電解質(zhì)可以很快離解成正、負離子，使油珠擴散層中陽離子由于排斥作用被趕到吸附層，壓縮油水界面的雙電層，同時減少了電荷，導(dǎo)致雙電層被破壞，油珠脫穩(wěn)，油珠間吸引力得到恢復(fù)而相互聚集，達到破乳目的。涂湘激[6]等采用聚沉法對高濃度超穩(wěn)定廢乳化液進行處理，在原水COD 平均濃度為107662.3mg/L，石油類為10950 mg/L 的情況下，COD 最大去除率為70%，石油類最大去除率為93.5%。田禹[7]等依托實際廢水處理工程，采用投加氯化鈣（CaCl2）處理高濃度含油乳化液，其原水COD 平均濃度為30000mg/L，濁度為4000NTU，在40℃、CaCl2 投量為8g/L、反應(yīng)時間為10min 的條件下處理效果最佳，濁度去除率可達91%，COD 去除率為30%。

（3）高級氧化法

高級氧化法是指利用強氧化劑如O3、Cl2、H2O2、KMnO4、Fenton 試劑等氧化分解含油廢乳化液中的油和乳化劑等污染物質(zhì)，達到凈化污水的一種方法。在廢乳化液處理工藝中，應(yīng)用最為看好的是Fenton 及其組合處理工藝。Fenton 試劑是Fe2+和H2O2 的混合物，H2O2 在Fe2+ 的催化作用下離解出強氧化性的羥基自由基（·OH），可氧化降解廢乳化液中的有機物，形成CO2、H2O 等無機物質(zhì)，從而達到降解廢水的目的。

李春程[8]等采用微電解—Fenton 法處理含油廢乳化液，其原水COD 濃度為72160mg/L，在最佳運行條件（pH=3.5，H2O2 投加量為30mL，鐵屑投加量為45g，F(xiàn)e/C為3.0， 反應(yīng)時間為30min） 下，COD 去除率高達97.61%，處理效果較好。王浪等[9]采用破乳+Fenton 試劑法對機械廠磨床車間含油廢乳化液進行處理（原水COD 濃度為290000mg/L，BOD5 濃度為28000mg/L，pH在8 左右），經(jīng)投加適量的破乳劑處理后，再向廢乳化液中投入最佳量的Fenton 試劑（雙氧水投加量為100mL/L，F(xiàn)e2+ 投加量為1000mg/L）氧化處理，最終出水COD 濃度為684mg/L，總?cè)コ蔬_99.76%；并且可生化性大大提高，BOD5/COD 從0.094 提高到0.47，可與生活污水混合后繼續(xù)處理。

3.生物化學(xué)法

利用微生物的代謝作用，使廢乳化液中的有機物作為營養(yǎng)物質(zhì)被吸收、轉(zhuǎn)化，其余部分被生物氧化分解成簡單的無機或有機物質(zhì)，如CO2、N2、CH4 等，從而使廢水得到凈化。朱靖[10]等采用SBR 作為廢乳化液處理工藝的主體單元，進一步處理混凝氣浮處理的出水，根據(jù)工程實踐運行表明，處理后出水水質(zhì)可滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978- 1996）二級標(biāo)準(zhǔn)。

4.電化學(xué)法

常用的是電凝聚技術(shù)，它是使用可溶性陽極金屬鐵或鋁作為犧牲電極，通過電化學(xué)反應(yīng)，陽極產(chǎn)生絮凝劑，同時陰極產(chǎn)生氣泡，從而通過沉降或氣浮去除絮凝體的方法。根據(jù)去除的污染物組分相對密度大小，電凝聚技術(shù)又可分為電凝聚沉淀和電凝聚氣浮。前者適用于重組分的分離后者適用于輕組分的分離。針對含油廢水的特點，在處理時絮凝體難沉降而易附著氣泡上浮，大多數(shù)污染物是通過氣浮過程去除的，故適合采用電凝聚氣浮技術(shù)，它兼有電化學(xué)、絮凝和氣浮的特點，能一次性去除含油廢水中多種污染物。與電凝聚沉淀相比，電凝聚氣浮技術(shù)具有浮渣含水率低和停留時間短兩個顯著的優(yōu)勢，這有利于污泥的干化處理且大大縮短了生產(chǎn)周期。

總之，處理機械加工廢水的方法很多，但均存在不足：如物理法的膜分離法能耗少，處理效果好，但前期投資大，處理能力小 ；過濾法設(shè)備簡單，易于操作，但需進行反沖洗，且濾料易流失；化學(xué)法適用范圍廣，除油效果好，但穩(wěn)定性不足，易造成二次污染；生物處理效果好，穩(wěn)定性高，但不能降解有毒有害物質(zhì)，占地面積大，處理成本高。電凝聚氣浮法做為一種結(jié)合電化學(xué)凝聚和氣浮的交叉技術(shù)，適應(yīng)面廣，能同時處理廢水中的多種污染物質(zhì)，與傳統(tǒng)的化學(xué)絮凝相比，具有處理時間短、處理效果好、二次污染小、操作簡便靈活等特點，逐漸發(fā)展成為一種重要的污水處理工藝。

參考文獻：

[1]周雍鑫. 金屬切削液基本知識[M]. 北京：科學(xué)普及出版社，1989：7.

[2]劉國強.膜技術(shù)處理含油廢水的研究[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2007，27（1）：68-72.

[3]陸斌，陸曉千.一種含油乳化液廢水處理技術(shù)的工程[J].應(yīng)用環(huán)境工程，2001，19（3）：12-13.

[4]倪偉敏，陳春平，徐根良.混凝法處理廢乳化液的研究[J].環(huán)境污染與防治，2003，25（1）：39-42.

[5]田禹，范麗娜.高濃度乳化液廢水處理工藝及機制[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004，36（6）：756-758.

[6]涂湘激，劉顯貴.高濃度超穩(wěn)定廢乳化液破乳工藝研究[J].機械設(shè)計與制造，2009（6）：263-264.

[7]田禹，范麗娜.鹽析法處理高濃度含油乳化液及其反應(yīng)機制[J].中國給水排水，2004，20（4）：47-49.

[8]李春程. 微電解- Fenton 法處理含油廢乳化液[J]. 環(huán)境工程，2008，26（3）：51- 52.

[9]王浪，師紹琪，蔣展鵬，等.破乳+Fenton 試劑法處理高濃度廢乳化液的研究[J].工業(yè)水處理，2003，23（9）：58- 60.

[10] 朱靖，張堅強，徐棟梁.混凝氣浮- SBR- 過濾工藝在廢乳化液處理中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2006，24（3）：32- 34.

作者簡介：

李珂，（1981.8-） 女 漢族 工學(xué)碩士 EHS/6S/TPM主管，從事安全環(huán)保，設(shè)備能源管理工作