高濃度切削乳化液廢水預(yù)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(yè)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(fù)使用后易變質(zhì)、發(fā)臭，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)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(xué)性質(zhì)穩(wěn)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(shù)萬甚至十萬mg/L以上，且成份復(fù)雜，采用常規(guī)混凝沉淀、氣浮或生化處理最終難以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，使其成為難處理的有機廢水之一，排放對環(huán)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(yù)處理方法是決定其后續(xù)預(yù)處理效果的先決條件。

此廢液因濃度高、難生化，本應(yīng)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(yù)處理效果，尋求最佳預(yù)處理工藝參數(shù)，為后續(xù)生化高效降解奠定基礎(chǔ)。

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(yè)生產(chǎn)車間產(chǎn)生的高濃度切削廢液水，水樣外觀呈米黃色乳化狀，經(jīng)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(zhì)制作。破乳反應(yīng)器為圓柱型，尺寸φ100×550mm，有效容積400mL，采用機械調(diào)速攪拌；初沉池為長方體型，尺寸300×300×500mm，有效容積350mL，沉淀區(qū)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(zhì)量比3：1的新型無板結(jié)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(yīng)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(qū)采用微孔曝氣攪拌，沉淀區(qū)采用斜板沉淀。

1.3 測定方法

COD檢測方法采用國標(biāo)重鉻酸鉀法，BOD5檢測方法采用國標(biāo)稀釋與接種法，pH采用雷磁PHS-3C數(shù)顯臺式酸度計測試，所有數(shù)據(jù)取多組檢測平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 破乳初沉預(yù)處理效果

以采購自中煤科工集團杭州研究院復(fù)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(jìn)行破乳試驗處理。試驗具體為投加破乳劑后進(jìn)行攪拌，攪拌20min后靜置沉淀30min，取上清液測定數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)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(jīng)攪拌反應(yīng)后上清液出水COD越來越低，當(dāng)加至0.6%時，COD下降趨緩，繼續(xù)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(jìn)行破乳段反應(yīng)。

2.2 多元微電解預(yù)處理效果

以多孔結(jié)構(gòu)的多元合金為填料，采用微電解預(yù)處理前述最終確定的破乳工藝上清液出水。根據(jù)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(yù)處理研究，經(jīng)前期大量試驗確定本研究原水微電解預(yù)處理最佳參數(shù)為：充氧曝氣條件下，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH3.0，微電解反應(yīng)時間60min，填充率1∶1，多元微電解預(yù)處理后調(diào)節(jié)pH至8.0～8.5并投加PAC、PAM混凝沉淀，檢測數(shù)據(jù)如圖3所示，出水隨進(jìn)水的降低同步降低，效果良好。

圖3 微電解COD去除率

反應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1所示，出水COD平均去除率達(dá)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(yù)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(yīng)催化生成羥基自由基，氧化處理廢水。根據(jù)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(yù)處理研究，經(jīng)前期多批次試驗確定本研究原水芬頓氧化預(yù)處理最佳參數(shù)為：調(diào)節(jié)進(jìn)水pH4.0～5.0，H2O2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%)投加量為10mmol/L、H2O2/Fe2+質(zhì)量比為1：2.8、反應(yīng)時間為60min時的工藝條件下，COD的去除效果最佳，芬頓氧化預(yù)處理后調(diào)節(jié)pH至8.0～8.5并投加PAC、PAM混凝沉淀，取上清液檢測,檢測數(shù)據(jù)如圖4所示，出水隨進(jìn)水的降低同步降低，效果良好。

圖4 芬頓氧化COD去除率

反應(yīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2所示，出水COD的平均去除率達(dá)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(yù)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(yù)處理工藝處理廢水，各階段工藝控制參數(shù)為前述試驗最佳反應(yīng)數(shù)值，檢測數(shù)據(jù)如圖5所示，經(jīng)組合工藝預(yù)處理后，COD的平均去除率達(dá)81%，出水可達(dá)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(jié)語

通過以上預(yù)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(yōu)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(yù)處理效果，難降解COD去除率達(dá)50%以上；組合工藝對COD的總?cè)コ蔬_(dá)81.8%，出水澄清，有利于后續(xù)的生化處理的進(jìn)行。