某鋼廠冷軋乳化液廢水設(shè)計(jì)處理量20m3/h，來水CODCr10000~40000mg/L，油含量1000~5000mg/L，具有乳化程度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，化學(xué)成分復(fù)雜，油類等有機(jī)污染物濃度高，可生化性差等特點(diǎn)。為滿足生產(chǎn)需求，需對(duì)廢乳化液進(jìn)行預(yù)處理工作，處理后出水并入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行生化處理，最終經(jīng)超濾反滲透處理后回用。該乳化液廢水處理系統(tǒng)原工藝為“調(diào)節(jié)池加溫去除上層浮油+破乳+氣浮+不銹鋼超濾”，在處理過程中由于來水水質(zhì)不穩(wěn)定，破乳時(shí)間短效果差，油水相不能有效分離，氣浮效果差，導(dǎo)致超濾膜污堵嚴(yán)重。超濾每運(yùn)行24h就必須進(jìn)行化學(xué)清洗，且清洗周期需24h以上，導(dǎo)致乳化液系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
為了增強(qiáng)破乳及氣浮效果，減輕超濾膜污堵情況，筆者對(duì)該系統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究。優(yōu)化工藝為“調(diào)節(jié)池加溫加酸破乳去除上層浮油+中和混凝+氣浮”，經(jīng)過試驗(yàn)，破乳及氣浮效果得到有效改善，氣浮后出水已經(jīng)滿足乳化液系統(tǒng)出水水質(zhì)要求，可直接并入稀堿油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行二次處理，因此在原工藝基礎(chǔ)上取消了超濾步驟，從而減少了超濾維護(hù)清洗、更換及運(yùn)行費(fèi)用。
本試驗(yàn)探討工藝優(yōu)化對(duì)乳化液廢水系統(tǒng)的影響，新工藝藥劑選型及藥劑投加量的確定。
1、系統(tǒng)水質(zhì)要求及工藝優(yōu)化情況
1.1 水質(zhì)要求見表1
1.1.1 運(yùn)行情況
乳化液廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)提升量為20m3/h，來水主要污染物指標(biāo)：來水CODCr10000~40000mg/L，油含量1500~5000mg/L，由于破乳及氣浮效果差，不銹鋼超濾進(jìn)水CODCr在5000~30000mg/L，油含量1000~5000mg/L，造成不銹鋼超濾膜污堵嚴(yán)重，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
1.2 工藝改進(jìn)情況
1.2.1 原工藝流程圖
由圖1可以看出，該工藝流程將調(diào)節(jié)池加溫至65℃，通過刮油機(jī)回收上層浮油，破乳罐投加硫酸控制pH值進(jìn)行破乳，破乳完成后自流進(jìn)氣浮池內(nèi)，用氣浮法去除水中懸浮的油粒及其他污染物，氣浮池出水經(jīng)紙帶過濾機(jī)去除雜質(zhì)，自流進(jìn)超濾循環(huán)箱內(nèi)，最后經(jīng)不銹鋼超濾膜過濾后排入稀堿油廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。
在運(yùn)行過程中，破乳效果不明顯，氣浮池CODCr去除率僅50%左右，不銹鋼超濾膜污堵嚴(yán)重，不銹鋼超濾膜每運(yùn)行24h需化學(xué)清洗24~48h，清洗費(fèi)用及清洗頻次高，且很難徹底清洗干凈，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。
1.2.2 優(yōu)化后工藝流程圖
由圖2可以看出，該工藝流程將調(diào)節(jié)池加溫至65℃，并投加硫酸控制pH值進(jìn)行破乳，通過打回流操作，使硫酸與廢乳化液充分反應(yīng)，增強(qiáng)破乳效果，上層浮油通過刮油機(jī)進(jìn)行回收，破乳罐前端投加液堿調(diào)節(jié)pH值至7~9，破乳罐出口處投加PAFC混凝劑，氣浮池前端投加助凝劑PAM，通過氣浮法去除水中懸浮的油粒及礬花等雜質(zhì)，氣浮池出水可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。經(jīng)優(yōu)化后，氣浮效果得到明顯提升，CODCr去除率達(dá)93.7%，出水CODCr小于2000mg/L，油含量小于200mg/L，可直接并入稀堿油廢水系統(tǒng)，因此取消原工藝中超濾步驟，同時(shí)確保了乳化液系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2、優(yōu)化試驗(yàn)研究藥劑選擇
2.1 絮凝劑的選擇
試驗(yàn)選取乳化液調(diào)節(jié)池內(nèi)經(jīng)硫酸破乳并加熱至65℃后原水，試驗(yàn)前使用液堿進(jìn)行中和處理，試驗(yàn)水樣：CODCr含量30346mg/L，pH值為7.8(以下簡(jiǎn)稱乳化液試驗(yàn)水樣)。分別投加硫酸鋁、PAC、PAFC作為絮凝劑進(jìn)行藥劑篩選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以上清液CODCr去除率作為判斷依據(jù)，其結(jié)果如圖3所示。
由圖3可知：在三種絮凝劑中，PAFC效果最佳，投加濃度約250mg/L時(shí)，CODCr去除率可達(dá)78.9%，且絮團(tuán)形成速度較快，沉淀時(shí)間短，沉淀效果明顯由于其他兩種絮凝劑。
2.2 助凝劑的選擇
取乳化液試驗(yàn)水樣，分別投加陽離子、非離子、陰離子型PAM進(jìn)行藥劑篩選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以上清液CODCr去除率作為判斷依據(jù)，其結(jié)果如圖4所示。
由圖4可知：在三種類型PAM中，陽離子型PAM效果最佳，投加濃度約1mg/L時(shí)，CODCr去除率可達(dá)66.4%。陽離子PAM對(duì)廢水中的乳化油起到了電荷中和及壓縮雙電層的左右，促使乳化油滴進(jìn)一步破乳析出，而且有機(jī)助凝劑有很長(zhǎng)的分子鏈，能在經(jīng)凝聚作用形成的膠體顆粒間進(jìn)行橋架，形成大而堅(jiān)實(shí)的絮體。
2.3 絮凝劑與助凝劑復(fù)合實(shí)驗(yàn)
取乳化液試驗(yàn)水樣，分別投加不同濃度PAFC攪拌后，投加1mg/L陽離子型PAM，然后經(jīng)過簡(jiǎn)易氣浮裝置，模仿現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，取氣浮后出水測(cè)CODCr含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果以出水CODCr去除率作為判斷依據(jù)，其結(jié)果如圖5所示。
由圖5可知：當(dāng)PAFC投加量300mg/L效果最佳，CODCr去除率可達(dá)99.1%。根據(jù)乳化液出水水質(zhì)要求，實(shí)際運(yùn)行過程中并不需要控制到最高CODCr去除率，以本實(shí)驗(yàn)水樣為例，只需CODCr去除率大于93.4%，就滿足生產(chǎn)運(yùn)行需求，因此最佳PAFC投加量為200mg/L。
3、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)
3.1 根據(jù)小試試驗(yàn)結(jié)果確定藥劑種類及投加量
通過小試試驗(yàn)結(jié)果，確定該工藝流程如圖2所示，破乳罐出水將pH值調(diào)制7~9，投加PAFC約200mg/L，陽離子型PAM約1mg/L。
3.2 工藝設(shè)備參數(shù)
在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中，具體運(yùn)行設(shè)備參數(shù)見表2。
3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)人工投加藥劑試驗(yàn)，確定圖2工藝流程滿足乳化液廢水處理要求，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加藥管線進(jìn)行改進(jìn)工作，增設(shè)液堿、PAFC、PAM投加管線，改進(jìn)完成后，進(jìn)入試運(yùn)行階段，試運(yùn)行期限為一個(gè)月，試驗(yàn)結(jié)果見表3。
由表3可知，在為期一個(gè)月的試運(yùn)行階段，由于來水水質(zhì)不同，根據(jù)出水效果，調(diào)節(jié)PAFC和PAM的投加量，其中PAFC投加量最低50mg/L，最高600mg/L，陽離子型PAM投加量最低0.4mg/L，最高2.2mg/L，系統(tǒng)出水CODCr去除率平均可達(dá)93.7%，且出水中油和SS含量也滿足系統(tǒng)出水指標(biāo)要求，可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理。因此此次工藝優(yōu)化徹底解決了超濾污堵嚴(yán)重導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的問題，確保了乳化液系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
4、結(jié)論
(1)將原乳化液廢水處理工藝由“調(diào)節(jié)池加溫去除上層浮油+破乳+氣浮+不銹鋼超濾”，優(yōu)化為“調(diào)節(jié)池加溫加酸破乳去除上層浮油+中和混凝+氣浮”工藝是可行的，經(jīng)優(yōu)化后系統(tǒng)出水CODCr去除率平均可達(dá)93.7%。
(2)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明：使用PAFC和陽離子型PAM處理乳化液廢水可提高CODCr去除率，投加量根據(jù)來水情況不同，需現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，其中PAFC投加量最低50mg/L，最高600mg/L，PAM投加量最低0.4mg/L，最高2.2mg/L。
(3)經(jīng)系統(tǒng)工藝優(yōu)化后，氣浮池出水水質(zhì)穩(wěn)定且可直接排入稀堿油廢水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理，徹底解決了乳化液系統(tǒng)由于超濾污堵嚴(yán)重造成系統(tǒng)無法正常運(yùn)行的問題。( >
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