一種鋁加工廢乳液的化學破乳工藝

劉 杰，闞宗友，周利衛

（西南鋁業（集團）有限責任公司，重慶401326）

0 前言

鋁加工廢乳液來源于金屬加工中的軋制、切削等加工過程[1]。由于乳液具有低導熱、高潤滑的特點，用其可以減少軋件與輥面的摩擦，從而提高軋制產品的質量。由于軋機所使用的液壓油、潤滑油的粘度低于軋制油，它們會不斷泄漏到乳液系統，影響系統的平衡，尤其是對疏水粘度和pH值的影響很大。潤滑油中含的P、S 以及細菌會導致乳液pH 值下降， 嚴重時將導致乳液酸敗。因此，日常必須加強撇油，將浮油撇除。鋁加工企業在實際運行中，隨著乳液使用時間的增加，需要通過撇油和置換來保證乳液作為潤滑劑的穩定性，從而就產生了廢乳液。廢乳液處理一直是鋁加工行業的一個難點。

1 鋁加工廢乳液的特點

鋁加工廢乳液一般呈灰白色，靜置后上層有黑色的浮油[1]。乳化液是油分布在水中形成的宏觀均勻的兩相體系，起冷卻作用并承載了潤滑功效。正常情況下，油不“溶于”水，但在乳化劑的作用下，使油能夠分散在水中（溶于水）。有時乳化液也叫可溶性油。乳化劑具有獨特的分子結構，其分子一端為親油基，另一端為親水基，分別與油水結合起來形成穩定的油水平衡體系。

排放后的廢乳液的主要成分是乳化油、亞硝酸鈉、碳酸鈉以及、防腐劑等[2]。它的COD（化學需氧量）和含油量遠遠超過國標，是一種含有多種污染物質的有機廢水，給科學處理帶來了極大的難度。它的含油量高達1500～2000 mg/L，化學需氧量高達幾萬甚至十幾萬毫克每升。由于表面活性劑的存在，油在水中呈乳液狀，易形成O/W（O和W是油和水的英文首字母）型乳化微粒，粒徑小于1 μm，表面常常覆蓋一層帶負電荷的雙電層，體系較穩定，不易被破壞，破乳難度大。

2 化學破乳劑破乳原理

化學破乳劑是指能破壞乳液、使其分散相凝聚析出的一種物質。它能使乳化狀的液體結構破壞，達到乳化液中各相分離開來的目的[3]。

化學破乳劑對帶有負電荷O/W型乳狀液的液膜具有中和電荷、吸附僑聯、絮凝聚結等功能。它含有大量極性的羥基、酰胺基團，且具有較高電荷，分子量高達千萬，能有效改善水包油的界面張力，降低界面張力，中和液膜表面的負電荷，促使油滴快速聚結、分離。化學破乳劑破乳速度快，可完全去除油類物質，處理過程中形成的礬花大，沉降速度快，脫色率大于90%，COD去除率高。

3 廢乳液化學破乳的藥劑投加

由于乳液分子的穩定性高，一般的藥劑無法將其分解開來。影響廢乳液的分子穩定有幾個方面的因素：（1）動力學穩定（布朗運動）；（2）異性電荷互相排斥；（3）溶劑化的穩定作用，膠核的極性基團具有親水性，能顯著降低水的表面張力。用破乳劑處理廢乳液就是利用破乳劑來破壞廢乳液的穩定性，將其分子鏈打斷，形成膠態聚集物，再通過加入PAC、PAM混凝、助凝把水和渣分離開來，以達到破乳的目的。同時，影響化學破乳效果的主要因素有pH值和上層浮油的分離。表1示出了pH值對破乳藥劑投加量的影響。

表1 pH值對破乳藥劑投加量的影響

以上工藝試驗數據來源于某公司廢水處理站廢乳液的中試處理，每天每次處理量均為12 t，連續三天處理。第一次試驗廢乳液pH值調值為9，破乳劑消耗量較大，但PAC、HPAM藥劑消耗量低，油渣占比低。第二次試驗廢乳液pH 值調為7，破乳劑、PAC、HPAM 三種藥劑投加量少，且油渣量占比極低，清水排放時間長；第三次試驗廢乳液pH值調為7.5，破乳劑、PAC、HPAM三種藥劑投加量少，且油渣量占比很低，清水排放時間長，效果好。從以上分析可以看出，廢乳液處理中pH 值的確定直接影響破乳劑、PAC、PAM 藥劑的投加量。其中，廢乳液pH值調至7～7.5時，廢乳液破乳的藥劑消耗低，處理效果較佳。

4 鋁加工廢乳液處理工藝的探索

4.1 化學破乳處理工藝

鋁加工廢乳液化學破乳處理工藝的關鍵就是要將上層黑油和下層白色的廢乳液分開處理。撇除廢乳液中的浮油不僅有利于降低破乳所需藥劑的消耗，還利于處理后殘渣的后續干化，從而達到降低危廢處理費用的目的[4]。下層白色廢乳液的處理方法一般有酸化破乳法、電解破乳法和化學藥劑破乳法等[5，6]。某公司根據多年的實踐經驗，摸索出一種適合自身生產的廢乳液化學破乳處理工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 某公司化學破乳的工藝流程圖

廢乳液先在乳液池靜置，形成上層黑油和下層白色的廢乳液。下層廢乳液需投加破乳劑等藥劑進行破乳處理。上層黑油的處置方式有酸化處理和直接作為危廢處置兩種方式。酸化處理的方式是通過酸化罐加入濃硫酸用蒸汽、壓縮空氣加熱攪拌，酸化后的油可回收利用。酸化處理的方式可以減少直接危廢處置量。據統計，某公司酸化處理廢乳液的成本約為直接危廢處置的30%。

4.2 廢乳液化學破乳處理的要點

（1）配制4.5%的HPAM 溶液、13%的PAC 溶液、30%的NaOH 溶液，該藥劑濃度的配制較適當，便于固化操作。

（2）經過多次的燒杯試驗和工藝試驗得出結論：將酸化處理后的殘渣與廢乳液一起混合處理，混合的比例約為2∶8（其中酸化殘渣占20%，廢乳液占80%），這樣的混合處理方式可以對酸化處理產生的廢酸和廢渣進行有效處理。

（3）通過壓縮空氣（或攪拌機）攪拌，再將廢乳液的表面浮油通過破乳箱的溢流口回流至乳液池內。實驗證明：表面浮油通過溢流回池對破乳后殘渣的后續干化起到了關鍵作用，提高了干化效率，干化殘渣的含水率降低約60%。

（4）將廢乳液的pH 值調節至7.0～7.5 之間，投入破乳劑后觀察水體是否呈現乳白色，若是，說明破乳不徹底，要投加少量破乳劑，直至完全破乳，然后再進行攪拌并觀察有無小顆粒固體產生，若有，則需投入適量的PAC、HPAM直至出現大顆粒，才能達到理想的效果。

4.3 成效分析

通過對破乳工藝的持續改進，公司的降本工作取得了良好效果。2020年危廢油泥轉運約2000 t，用殘渣比計算，同比2019年降低1.6%，按上年度殘渣比計算減少危廢油泥產生約380 t，降低成本約80萬元。

5 結束語

國內鋁加工企業處理廢乳液的工藝不盡相同，但使用破乳劑處理廢乳液優勢還是較為明顯。化學破乳的工藝較簡單、場地要求不大、處理設備較為普遍、設備操作容易、處理成本不高。在化學破乳的過程中，只要掌握上層浮油和廢乳液的分層處理，配備固定濃度的藥劑，調整好廢乳液的pH值，掌握好處理過程中的要點，就能將廢乳液處理問題迎刃而解。

化學破乳工藝對廢乳液的處理既是保護環境的要求，又是降低處理費用的重要途徑。隨著破乳技術的不斷發展，破乳工藝也在不斷的改進、完善。廢乳液化學破乳新工藝的應用，對企業來說，無論是降本工作還是環保工作，都取得了很大的進步。