高濃度切削乳化液廢水預處理試驗研究

文_張婉琴 山西潞安集團有限公司

乳狀切削液在機械加工行業得到廣泛使用，有清潔、降溫、潤滑、防銹等特點，但使用壽命短，重復使用后易變質、發臭，進而影響產品質量，須定期外排，外排的切削液廢液中含有大量乳化劑、礦物油、防腐劑以及金屬屑等，是一種高濃度難降解的有機廢水，存在乳化程度高，化學性質穩定，可生化性差等問題。切削廢液因其有機污染物濃度高，COD在數萬甚至十萬mg/L以上，且成份復雜，采用常規混凝沉淀、氣浮或生化處理最終難以達到國家排放標準，使其成為難處理的有機廢水之一，排放對環境和人體都造成污染和損害。而目前實際工程中仍以生化工藝為主，但選擇合適的預處理方法是決定其后續預處理效果的先決條件。

此廢液因濃度高、難生化，本應作危廢高溫焚燒處置，但處置成本極高，故從工程角度研究不同工藝及組合條件對有機污染物的預處理效果，尋求最佳預處理工藝參數，為后續生化高效降解奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗用水

試驗用水取自某汽車機械加工企業生產車間產生的高濃度切削廢液水，水樣外觀呈米黃色乳化狀，經測定，原水pH=9.5，CODcr=23350mg/L。

1.2 實驗裝置及材料

試驗所用裝置及工藝流程如圖1所示。

圖1 試驗所用裝置及工藝流程圖

試驗裝置均為PP材質制作。破乳反應器為圓柱型，尺寸φ100×550mm，有效容積400mL，采用機械調速攪拌；初沉池為長方體型，尺寸300×300×500mm，有效容積350mL，沉淀區采用斜板沉淀；多元微電解塔為圓柱型，尺寸φ100×550mm，有效容積300mL，微孔管曝氣，微電解填料采用MOMF-TC專用填料—鐵炭質量比3：1的新型無板結多元微電解填料(01型，堆積密度1000～1100kg/m3，單只填料尺寸20～30mm，外形呈橢圓狀)；芬頓氧化反應器為圓柱型，尺寸φ100×450mm，有效容積300mL，微孔管曝氣；中和絮凝沉淀池為長方體型，尺寸300×300×400mm，有效容積500mL，中和絮凝區采用微孔曝氣攪拌，沉淀區采用斜板沉淀。

1.3 測定方法

COD檢測方法采用國標重鉻酸鉀法，BOD5檢測方法采用國標稀釋與接種法，pH采用雷磁PHS-3C數顯臺式酸度計測試，所有數據取多組檢測平均值。

2 結果與討論

2.1 破乳初沉預處理效果

以采購自中煤科工集團杭州研究院復配型號分別為MKC01、MK-C02、MK-C03的破乳劑，通過不同藥劑量對廢水進行破乳試驗處理。試驗具體為投加破乳劑后進行攪拌，攪拌20min后靜置沉淀30min，取上清液測定數據，檢測數據如圖2所示。

圖2 投加破乳劑COD去除率

隨著破乳劑投加比的增加，經攪拌反應后上清液出水COD越來越低，當加至0.6%時，COD下降趨緩，繼續增加反而開始升高或不再下降。在同步考慮到藥劑成本和COD的去除效果后，決定按0.2%投加比并采用MK-C01型號藥劑進行破乳段反應。

2.2 多元微電解預處理效果

以多孔結構的多元合金為填料，采用微電解預處理前述最終確定的破乳工藝上清液出水。根據秦樹林等、李天鵬等、陳曉剛等、曹志全等以多元微電解對多種化工廢水的預處理研究，經前期大量試驗確定本研究原水微電解預處理最佳參數為：充氧曝氣條件下，調節進水pH3.0，微電解反應時間60min，填充率1∶1，多元微電解預處理后調節pH至8.0～8.5并投加PAC、PAM混凝沉淀，檢測數據如圖3所示，出水隨進水的降低同步降低，效果良好。

圖3 微電解COD去除率

反應數據統計如表1所示，出水COD平均去除率達30%以上，效果良好，B/C比由0.12提至0.22。

表1 微電解處理出水

2.3 芬頓氧化預處理效果

以硫酸亞鐵和雙氧水作為藥劑，通過Fe2+與雙氧水之間的鏈反應催化生成羥基自由基，氧化處理廢水。根據王宏蕾等、劉劍玉和汪曉軍等、李月中等、徐永波和王小鳳等以芬頓氧化對各類化工廢水的預處理研究，經前期多批次試驗確定本研究原水芬頓氧化預處理最佳參數為：調節進水pH4.0～5.0，H2O2(質量分數為30%)投加量為10mmol/L、H2O2/Fe2+質量比為1：2.8、反應時間為60min時的工藝條件下，COD的去除效果最佳，芬頓氧化預處理后調節pH至8.0～8.5并投加PAC、PAM混凝沉淀，取上清液檢測,檢測數據如圖4所示，出水隨進水的降低同步降低，效果良好。

圖4 芬頓氧化COD去除率

反應數據統計如表2所示，出水COD的平均去除率達40%以上，效果良好，B/C比由0.22提至0.30。

表2 芬頓處理出水

2.4 組合工藝預處理效果

以破乳-初沉-多元微電解-芬頓氧化-中和絮凝沉淀組合預處理工藝處理廢水，各階段工藝控制參數為前述試驗最佳反應數值，檢測數據如圖5所示，經組合工藝預處理后，COD的平均去除率達81%，出水可達5000mg/L以下，效果良好，B/C比由0.12提至0.30。

圖5 組合工藝COD去除率

3 結語

通過以上預處理試驗，針對高濃度切削乳化液廢水，采用破乳-多元微電解-芬頓氧化-中和絮凝沉淀組合工藝處理具有以下優勢：破乳后的廢水COD在10000mg/L左右，乳化程度明顯降低；微電解與催化氧化工藝對破乳后的廢水具有較好的預處理效果，難降解COD去除率達50%以上；組合工藝對COD的總去除率達81.8%，出水澄清，有利于后續的生化處理的進行。