機械加工行業廢水處理研究進展

引言：

機械加工工業在磨、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，以提高產品的質量，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大致可分為物理法、物理化學法、化學法、生物化學法、電化學法。

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，以作預處理之用。膜分離技術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。根據推動力及選擇透過性膜的類型不同，膜分離技術一般分為微濾、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，可以不需要經過破乳等預處理工作，直接利用選擇透過性膜實現油類物質與水的分離工作，操作簡單，污泥產量低，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雜，膜污染問題也往往較為嚴重[2]。

2.物理化學法

物理化學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）或化學吸附（化學鍵力）或是交換吸附（靜電力）來實現油水分離。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。當污水中含有的表面活性物質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乳狀液廢水，結果表明，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%，出水各項指標均達標。

3.化學法

（1）絮凝法

絮凝法是采取投加混凝劑來破壞乳化液的穩定性。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。絮凝法是目前國內外普遍用來提高水質處理效率的一種既經濟又簡便的水質處理方法。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，電解質可以很快離解成正、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，導致雙電層被破壞，油珠脫穩，油珠間吸引力得到恢復而相互聚集，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，達到凈化污水的一種方法。在廢乳化液處理工藝中，應用最為看好的是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，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，Fe/C為3.0， 反應時間為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，Fe2+ 投加量為1000mg/L）氧化處理，最終出水COD 濃度為684mg/L，總去除率達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處理。

3.生物化學法

利用微生物的代謝作用，使廢乳化液中的有機物作為營養物質被吸收、轉化，其余部分被生物氧化分解成簡單的無機或有機物質，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，根據工程實踐運行表明，處理后出水水質可滿足《污水綜合排放標準》（GB8978- 1996）二級標準。

4.電化學法

常用的是電凝聚技術，它是使用可溶性陽極金屬鐵或鋁作為犧牲電極，通過電化學反應，陽極產生絮凝劑，同時陰極產生氣泡，從而通過沉降或氣浮去除絮凝體的方法。根據去除的污染物組分相對密度大小，電凝聚技術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，它兼有電化學、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，電凝聚氣浮技術具有浮渣含水率低和停留時間短兩個顯著的優勢，這有利于污泥的干化處理且大大縮短了生產周期。

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 ；過濾法設備簡單，易于操作，但需進行反沖洗，且濾料易流失；化學法適用范圍廣，除油效果好，但穩定性不足，易造成二次污染；生物處理效果好，穩定性高，但不能降解有毒有害物質，占地面積大，處理成本高。電凝聚氣浮法做為一種結合電化學凝聚和氣浮的交叉技術，適應面廣，能同時處理廢水中的多種污染物質，與傳統的化學絮凝相比，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：科學普及出版社，1989：7.

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

[3]陸斌，陸曉千.一種含油乳化液廢水處理技術的工程[J].應用環境工程，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].哈爾濱工業大學學報，2004，36（6）：756-758.

[6]涂湘激，劉顯貴.高濃度超穩定廢乳化液破乳工藝研究[J].機械設計與制造，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 工學碩士 EHS/6S/TPM主管，從事安全環保，設備能源管理工作