简介： 乳化液废水是工厂生产中产生的常见废水 ,其特点是品种繁多,COD cr 和含油量浓度高,处理难度大.我们通过工程实际研究出高效破乳絮凝剂及JR型系列全自动乳化液处理机,对废水进行了有效的治理,达到国家排放标准。

关键字：乳化液废水 高效破乳絮凝剂 JR型系列全自动乳化液处理机

1.概述

机械制造工业中，金属切削加工使用大量乳化液作为润滑冷却之用，乳化液经过一段时间使用后 , 就会变成废水排出。

乳化液中主要含有机油和表面活性剂，是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。在机床切削使用的乳化液中为了提高乳化液的防锈性 , 还加入了亚硝酸钠等。

由于乳化剂都是表面活性剂，当它加入水中，使油与水的界面自由能大大降低，达到最低值，这时油便分散在水中。同时表面活性剂还产生电离，使油珠液滴带有电荷，而且还吸附了一层水分子固定着不动 , 形成水化离子膜，而水中的反离子又吸附再其外表周围，分为不动的吸附层和可动的扩散层 , 形成双电层 . 这样使油珠外面包围着一层有弹性的、坚固的、带有同性电荷的水化离子膜，阻止了油珠液滴互相碰撞时可能的结合，使油珠能够得以长期地稳定在水中 , 成为白色的乳化液。

配制的乳化液 pH 值一般再 8~9 之间，有的甚至高达 10~11.

乳化液废水水质如表 1-1 所示：

表 1-1乳化液废水水质

名 称

PH

SS(mg/L)

油 (mg/L)

COD cr (mg/L)

某集团

905 车间

8.17

22

914 车间

8.21

16

4540.9

54 车间

8.50

33

8278.3

乳化油的成分见表 1-2:

表 1-2乳化油的成分

序号

成 分

常 用 物 质 名 称

1

基础油

5号、7号、10号机油、蓖麻油、菜子油、豆油等。

2

乳化剂

阴离子表面活性剂 :油酸、高碳酸、蓖麻油、松香等的皂类；磺化油、石油磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等磺酸盐与硫酸脂类；高级醇磷酸酯二钠盐等磷酸脂类。非离子型表面活性剂:聚氧乙脂肪醇醚、司本(失水山梨醇与脂肪酸的脂类,如月桂酸脂、油酸脂等)、吐温(聚氧乙烯化的司本)等。两性表面活性剂:6503、6501清洗剂等。

3

防锈剂

碱类 :碳酸钠、三乙醇胺、苯乙醇胺等。水溶性缓蚀剂:亚硝酸钠、苯甲酸钠、磷酸三钠、硼砂、水玻璃等。油溶性缓蚀剂:石油磺酸钡、环烷酸锌、羊毛脂等。

4

防霉杀菌剂

苯酚、四氯酚、已基汞硫代水杨酸钠等。

5

稳定剂

三乙醇胺、乙醇、异丙醇等。

6

助溶剂

少量水与乙醇的混合物。

7

极压添加剂

氯化石腊、氯化硬脂酸等 .酸性磷酸脂、磷酸三甲酚脂等、硫化脂肪油、硫化油酸、烷基硫化物等、二聚酸乙二脂单脂等.

8

消泡剂

乙醇和其他低级醇、聚醚型表面活性剂 .

9

软水剂

无水碳酸钠、氢氧化钠等 .

2.乳化液废水的处理

2.1 乳化液废水处理原理

根据乳化液的性质，进行乳化液废水的处理需经过二个步骤：

破乳剂油； (2) 水质净化去除表面活性剂等物质。

破乳方法种类较多，有盐析法、乳酸法、凝聚法、顶替法、高压电法、吸附法等等。一般常用的采用盐析凝聚混合法，现介绍如下

在乳化液中加入电解质，电解质的离子在乳化液中发生强烈的水化作用即争水作用，使乳化液中的自由水分子减少了 , 对油珠产生脱水作用，从而破坏了乳化液油珠的水化层，中和了油珠的电性，破坏了它的双电层结构，因而油珠失去了稳定性，产生凝聚现象 ( 电解质一般分为二、三价的钙、镁、铝等盐类 ) ，其反应式如下：

2C 17 H 33 COONa + 2MgCl 2 －→ (C 17 H 33 COO) 2 Mg+2NaCl

油酸皂 镁皂

2C 17 H 33 (OSO 3 Na) COONa+2CaCl 2 －→ (C 17 H 32 ) 2 (OSO 3 ) 2Ca (COO) 2 +4NaCl

磺化蓖麻油

2R － SO 3 Na + CaCl 2 －→ [R － SO 3 ] 2Ca+2NaCl (R 为烷基 )

石油酸钠 石油磺酸钙

加入混凝剂，则加快起到油水分离的目的。

在实际使用中，应注意调整水的 pH 值 , 将 pH 值调整为 8.5 较好。

四种破乳方法比较见表 2-1 ：

表 2-1 四种破乳方法比较

方 法

药剂名称

投 药 量

处理后水质

沉 渣

油 质

优 缺 点

盐析法

氯化钙

氯化镁

硫酸钙

硫酸镁

氯化钠

二价药为 1.5 ﹪ ~2.5 ﹪

一价药为 3 ﹪ ~5 ﹪

清晰透明，含油量 20~40mg/L 耗氧量 2000mg/L 。

絮状沉渣很少

棕黄色 , 清亮

油质好，便于再生，投药量最高，水中含盐量最大。

凝聚法

聚合氯化铝明矾

0.4 ﹪ ~1 ﹪

清晰透明 , 含油量 15~50mg/L, 耗氧量 2000mg/L 。

絮状沉渣很少

粘胶状及絮状

投药量少，一般工厂适用；油质较差 , 粘厚、水分多 , 再生困难。

混合法

综合盐析法和凝聚法的任何一种药剂

投盐 0.3 ﹪ ~ 0.8 ﹪

凝聚剂 0.3 ﹪ ~0.5 ﹪

清晰透明 , 含油量 20~40mg/L, 耗氧量 2000mg/L 。

絮状沉渣很少

稀糊状

投药量中等，破乳能力强，适应性广，对难于破乳的乳化液尤为适宜。

酸化法

废硫酸废盐酸和石灰

约为废水 6 ﹪

清澈透明 , 含油量 20mg/L 以下 , 耗氧量低于其他方法。

约为 10 ﹪左右

棕红色 , 清亮 .

水质好，含油量低，还可以废治废，但沉渣多。

我们经过多次实验筛选 , 配制出高效破乳絮凝剂 , 在工程实践中被广泛应用 , 见表 2-2 所示：

表 2-2 破乳试验结果表

试验方法

精工 3 号

美孚切削油

日石 EC － 50

嘉陵、建设用的乳化液

混凝剂法： 1 号高效破乳剂

投量大，没破乳。

投量大，没破乳。

搅拌后马上出现矾花，破乳效果好。

搅拌后马上出现矾花 , 破乳效果好。

酸析法：先加硫酸将样品 pH 值调到 2 ，然后加碱调至 7, 投加 1 号高效破乳剂 .

(1) pH 值调到 7后,无矾花产生；(2)加破乳剂搅拌后,产生矾花；(3)破乳效果好。

(1) pH 值调到 7后,无矾花产生；(2)加破乳剂搅拌后,产生矾花；(3)破乳效果好.

结 论

酸析法破乳

酸析法破乳

混凝剂法

混凝剂法

2.2 处理工艺流程选择及设备

2.2.1国内常用的乳化液处理机的工艺流程如图2-1所示:

图 2-1 原乳化液处理机处理工艺流程图

上述处理工艺流程中存在以下问题 :

a. 由于乳化液中油、SS、COD含量较高,一级气浮只能除去大部分油、SS、COD,残留的部分只能靠石英砂滤罐、两级活性炭吸附来保证出水达标,因此石英砂滤罐及两级活性炭滤罐负荷较重,造成经常反冲和活性炭很快饱和失去吸附作用需要更换的情况发生。

b.气浮设备进气未设自控装置，靠人工调整，很难达到良好的气浮效果，工人操作难度大。

c.三个滤罐需经常反冲洗，阀门多，操作繁杂，很难掌握，出水不能保证。

针对上述问题，我们设计了一种新型乳化液处理机，采用了新的处理工艺，解决了上述存在的问题，其处理工艺流程图如图 2-2所示:

图 2-2 新型乳化液处理机处理工艺流程图

2.2.2新型乳化液废水处理设备特点:

a.采用两极气浮处理,能将SS、油在气浮处理阶段内完成达标,去除绝大部分CODcr值(COD值在70～170mg/L范围内),残留的少量CODcr值只需一级活性炭滤罐处理,就能达到国家排放标准。因此,活性炭使用时间长(可达一年),并不经常反冲(半个月一次)。

b.省去了一级石英砂滤罐,使处理工艺流程简便。

c.原水泵采用潜水泵,保证泵能随时启动。

d.气浮器1、气浮器2均采用自动控制,不需人工管理,能达到最佳气浮效果,电磁阀采用不锈钢材料,专利产品,使气浮效果更好。

该设备于 1996年5月起分别用在重庆某(集团)股份有限公司发动机车间乳化液废水处理、905车间乳化液处理、914车间乳化液处理、54车间乳化液处理,效果良好,见表2-3.

表 2-3 乳化液废水处理效果 (监测数据)

名 称

PH值

SS(mg/L)

油 (mg/L)

COD cr (mg/L)

原水

发动机车间

905车间

914车间

54车间

8.0

8.17

8.21

8.50

630

22

16

33

70

4540.9

8278.3

830

出水

发动机车间

905车间

914车间

54车间

8.3

7.73

7.54

8.10

13

12

8

21.9

3.1

2.4

1.4

0.67

18.4

9.6

25.6

79.7

国 标

6～9

70

10

100

备 注

采用的 JR-2型系列一体化乳化液废水处理机、1号高效破乳絮凝剂

运行费用如表 2-4所示:

表 2-4 乳化液废水运行费用表

废水量 (m 3 /h)

电 耗

药 耗

合 计 (元)

运 行 费(元/m 3 )

耗量 (KW)

金额 (元)

耗量

金额 (元)

2.00

2.00

0.80

4.80

5.60

2.80

2.2.3JR-2型乳化液处理机技术参数

JR-2型乳化液处理机:由反应箱、二级气浮系统、二级活性炭过滤系统、加药系统、电控系统、楼梯六个部分组成。

反应箱 :A×B×L=1500×1000×800(mm),V 有效 =0.96m 3 ,t=28.8min, 内设搅拌机,N=0.55KW；

加药系统 :Φ×H=580×930(mm),V 有效 =0.43m 3 ；配有两台加药泵CDL2-20及搅拌机,N=0.37KW

二级气浮系统 :Φ×H=1.00×1.25(m),Q=2m 3 /h接触室上升流速V c =10mm/S,气浮分离速度V s =2.0mm/S,分离室停留时间10min,R=30﹪,水

压力0.25～0.3MPa ，设出水调节装置；

溶气泵 :32FPD15Z,Q=3.6m 3 /h,P=3.5-4.5kgf/cm 2 ,N=2.2KW；

活性炭过滤系统：Φ× H=0.80×2.00(m),配有过滤泵CDL2-20；

设备外形尺寸 :L×B×H=4400×2200×2100(㎜),Q=2m 3 /h装机容量:4.5KW。

3.结论

3.1采用JR型系列一体化乳化液废水处理机和1号高效破乳絮凝剂处理乳化液废水是可行的,并且由于处理效果好,设备自动化,运行成本低,确保出水水质达标等,具有极大的推广应用价值。

3.2破乳方法及破乳剂、絮凝剂对不同的乳化液废水是不同的,用户在处理该类废水时应先优选破乳剂及絮凝剂做小样实验,为正确选用处理设备、设施打下基础。