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乳化液废水处理系统工艺优化试验

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【摘要】为解决某钢厂乳化液废水处理系统超滤污堵严重的问题,探索工艺优化试验研究。通过小试实验结果确定工艺参数:调节池内乳化液加温加酸破乳后,投加液碱控制pH值于7~9,选择PAFC作为絮凝剂,投加浓度200mg/L,选择阳离子型PAM为助凝剂,投加浓度1mg/L。经现场试运行表明:通过调节PAFC和PAM的投加浓度,乳化液系统气浮出水CODCr去除率达93.7%,气浮出水可直接排入稀碱油废水系统进行二次处理,彻底解决了超滤污堵造成乳化液系统无法正常运行的问题。

【关键词】乳化液;破乳;混凝;气浮;超滤

前言

某钢厂冷轧乳化液废水设计处理量20m3/h,来水CODCr10000~40000mg/L,油含量1000~5000mg/L,具有乳化程度高,化学性质稳定,化学成分复杂,油类等有机污染物浓度高,可生化性差等特点。为满足生产需求,需对废乳化液进行预处理工作,处理后出水并入稀碱油废水系统进行生化处理,最终经超滤反渗透处理后回用。该乳化液废水处理系统原工艺为“调节池加温去除上层浮油+破乳+气浮+不锈钢超滤”,在处理过程中由于来水水质不稳定,破乳时间短效果差,油水相不能有效分离,气浮效果差,导致超滤膜污堵严重。超滤每运行24h就必须进行化学清洗,且清洗周期需24h以上,导致乳化液系统无法正常运行。为了增强破乳及气浮效果,减轻超滤膜污堵情况,笔者对该系统工艺进行优化试验研究。优化工艺为“调节池加温加酸破乳去除上层浮油+中和混凝+气浮”,经过试验,破乳及气浮效果得到有效改善,气浮后出水已经满足乳化液系统出水水质要求,可直接并入稀碱油废水处理系统进行二次处理,因此在原工艺基础上取消了超滤步骤,从而减少了超滤维护清洗、更换及运行费用。本试验探讨工艺优化对乳化液废水系统的影响,新工艺药剂选型及药剂投加量的确定。

1系统水质要求及工艺优化情况

1.1水质要求见表1

1.1.1运行情况乳化液废水处理系统设计提升量为20m3/h,来水主要污染物指标:来水CODCr10000~40000mg/L,油含量1500~5000mg/L,由于破乳及气浮效果差,不锈钢超滤进水CODCr在5000~30000mg/L,油含量1000~5000mg/L,造成不锈钢超滤膜污堵严重,导致系统无法正常运行。

1.2工艺改进情况

1.2.1原工艺流程图由图1可以看出,该工艺流程将调节池加温至65℃,通过刮油机回收上层浮油,破乳罐投加硫酸控制pH值进行破乳,破乳完成后自流进气浮池内,用气浮法去除水中悬浮的油粒及其他污染物,气浮池出水经纸带过滤机去除杂质,自流进超滤循环箱内,最后经不锈钢超滤膜过滤后排入稀碱油废水处理系统进行二次处理。在运行过程中,破乳效果不明显,气浮池CODCr去除率仅50%左右,不锈钢超滤膜污堵严重,不锈钢超滤膜每运行24h需化学清洗24~48h,清洗费用及清洗频次高,且很难彻底清洗干净,导致系统无法正常运行。

1.2.2优化后工艺流程图由图2可以看出,该工艺流程将调节池加温至65℃,并投加硫酸控制pH值进行破乳,通过打回流操作,使硫酸与废乳化液充分反应,增强破乳效果,上层浮油通过刮油机进行回收,破乳罐前端投加液碱调节pH值至7~9,破乳罐出口处投加PAFC混凝剂,气浮池前端投加助凝剂PAM,通过气浮法去除水中悬浮的油粒及矾花等杂质,气浮池出水可直接排入稀碱油废水系统进行二次处理。经优化后,气浮效果得到明显提升,CODCr去除率达93.7%,出水CODCr小于2000mg/L,油含量小于200mg/L,可直接并入稀碱油废水系统,因此取消原工艺中超滤步骤,同时确保了乳化液系统的正常运行。

2优化试验研究药剂选择

2.1絮凝剂的选择

试验选取乳化液调节池内经硫酸破乳并加热至65℃后原水,试验前使用液碱进行中和处理,试验水样:CODCr含量30346mg/L,pH值为7.8(以下简称乳化液试验水样)。分别投加硫酸铝、PAC、PAFC作为絮凝剂进行药剂筛选实验,实验结果以上清液CODCr去除率作为判断依据,其结果如图3所示。由图3可知:在三种絮凝剂中,PAFC效果最佳,投加浓度约250mg/L时,CODCr去除率可达78.9%,且絮团形成速度较快,沉淀时间短,沉淀效果明显由于其他两种絮凝剂。

2.2助凝剂的选择

取乳化液试验水样,分别投加阳离子、非离子、阴离子型PAM进行药剂筛选实验,实验结果以上清液CODCr去除率作为判断依据,其结果如图4所示。由图4可知:在三种类型PAM中,阳离子型PAM效果最佳,投加浓度约1mg/L时,CODCr去除率可达66.4%。阳离子PAM对废水中的乳化油起到了电荷中和及压缩双电层的左右,促使乳化油滴进一步破乳析出,而且有机助凝剂有很长的分子链,能在经凝聚作用形成的胶体颗粒间进行桥架,形成大而坚实的絮体。

2.3絮凝剂与助凝剂复合实验

取乳化液试验水样,分别投加不同浓度PAFC搅拌后,投加1mg/L阳离子型PAM,然后经过简易气浮装置,模仿现场实际运行情况,取气浮后出水测CODCr含量,实验结果以出水CODCr去除率作为判断依据,其结果如图5所示。由图5可知:当PAFC投加量300mg/L效果最佳,CODCr去除率可达99.1%。根据乳化液出水水质要求,实际运行过程中并不需要控制到最高CODCr去除率,以本实验水样为例,只需CODCr去除率大于93.4%,就满足生产运行需求,因此最佳PAFC投加量为200mg/L。

3现场试验

3.1根据小试试验结果确定药剂种类及投加量通过小试试验结果,确定该工艺流程如图2所示,破乳罐出水将pH值调制7~9,投加PAFC约200mg/L,阳离子型PAM约1mg/L。

3.2工艺设备参数

在现场试验过程中,具体运行设备参数见表2。

3.3现场试验结果

根据小试实验结果及现场人工投加药剂试验,确定图2工艺流程满足乳化液废水处理要求,因此对现场加药管线进行改进工作,增设液碱、PAFC、PAM投加管线,改进完成后,进入试运行阶段,试运行期限为一个月,试验结果见表3。由表3可知,在为期一个月的试运行阶段,由于来水水质不同,根据出水效果,调节PAFC和PAM的投加量,其中PAFC投加量最低50mg/L,最高600mg/L,阳离子型PAM投加量最低0.4mg/L,最高2.2mg/L,系统出水CODCr去除率平均可达93.7%,且出水中油和SS含量也满足系统出水指标要求,可直接排入稀碱油废水系统进行二次处理。因此此次工艺优化彻底解决了超滤污堵严重导致系统无法正常运行的问题,确保了乳化液系统的正常运行。

4结论

(1)将原乳化液废水处理工艺由“调节池加温去除上层浮油+破乳+气浮+不锈钢超滤”,优化为“调节池加温加酸破乳去除上层浮油+中和混凝+气浮”工艺是可行的,经优化后系统出水CODCr去除率平均可达93.7%。(2)经现场试验表明:使用PAFC和阳离子型PAM处理乳化液废水可提高CODCr去除率,投加量根据来水情况不同,需现场调节,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)经系统工艺优化后,气浮池出水水质稳定且可直接排入稀碱油废水系统进行二次处理,彻底解决了乳化液系统由于超滤污堵严重造成系统无法正常运行的问题。

[参考文献]

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作者:王明 石斌 倪书林 王亚翰 单位:江苏精科霞峰环保科技有限公司

乳化液废水处理系统工艺优化试验责任编辑:张雨    阅读:人次
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