機械加工行業(yè)乳化液廢水處理工藝

機械加工行業(yè)在生產(chǎn)過程中使用的車床一般都用乳化液進行冷卻、潤滑、清洗、防銹，這樣可以延長車床的使用壽命。廢乳化液與生產(chǎn)車間的清掃水混合后形成的乳化液廢水，是機械加工廠的主要污染源。乳化液廢水具有高度分散穩(wěn)定性、化學成分復雜、污染物濃度高、處理難度大等特點。

1 原廢水處理工藝
 
1.1 水量水質
 
臺州某機械加工企業(yè)主要加工摩托車配件，廢水主要為乳化液廢水及少量員工生活污水。水量水質指標：水量80 t/d ，pH 6~9，COD 97 000 mg/L，SS≤320 mg/L，油類2 700 mg/L。

根據(jù)分析報告，該廢水特點是含油較高，COD主要體現(xiàn)的是有油的存在，油主要以乳化油較多。乳化油油珠粒徑小于10 μm，一般為0.1~0.2 μm，往往因水中含有表面活性劑，使油珠成為穩(wěn)定的乳化液，處理難度較大。

1.2 處理工藝及運行情況
 
該廠于1990年建成，建有污水處理設施，利用隔油池+化學混凝+曝氣沉淀工藝處理該廢水。處理工藝流程如圖 1所示。

 圖 1 原廢水處理工藝流程

此工藝乳化液含油廢水處理技術主要是重力分離和化學混凝。隔油池是處理機械加工行業(yè)廢水常用的設備，其處理過程通常是將含油廢水置于隔油池中進行重力分離，撇去廢水表面的油脂。理論上重力分離過程可用斯托克斯公式表示，但由于常發(fā)生紊流和短循環(huán)，重力分離器的實際效率依賴于合理的水力設計及廢水停留時間，停留時間越長，漂浮油與水的分離效果越好�；瘜W混凝法是處理乳化液廢水的傳統(tǒng)方法，即向乳化液廢水中投加化學混凝劑，一方面發(fā)生水解反應生成膠體吸附油珠，另一方面發(fā)生聚合作用形成不同程度的大分子聚合物。通過吸附絮凝、架橋作用脫除油滴，達到破乳目的，實現(xiàn)油水分離。

隨著生產(chǎn)擴大，運行時間過久，設備老化，排放標準提高等因素，特別是企業(yè)產(chǎn)能擴大和加工產(chǎn)品種類增多，原有的設施已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有污水 的處理，因此對原工藝進行技術改造。

原廢水處理工藝總排放口水質指標：pH 6~9，COD 250 mg/L，SS 110 mg/L，油類25 mg/L。原處理工藝運行情況監(jiān)測數(shù)據(jù)在工藝改造前監(jiān)測，油類指標略有超標。

2 新廢水處理方案
 
2.1 新廢水水量水質
 
新廢水水量水質：水量 120 t/d，pH 6~9，COD139 600 mg/L，SS≤350 mg/L，油類3 800 mg/L。

2.2 新廢水處理工藝改造流程
 
新廢水處理工藝設計時應考慮處理工藝成熟可靠，處理設備能長期穩(wěn)定運行，投資省，占地少，運行費用低，符合國情的自動化程度，最低限度減少人力資源投入。采用合理的工藝和流程降低運行成本、提高處理效果。因此在盡可能利用現(xiàn)有設施，減少占地面積，降低投資和運行費用的前提下，在盡可能保留現(xiàn)有的廢水處理構筑物的基礎上，提出了改造方案，且新方案應滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）三級標準，工藝流程如圖 2所示。

 圖 2 新廢水處理工藝流程

為了減輕后續(xù)工序的負荷并提高后續(xù)工序的處理效率，方案采用浮油收集器，安裝于原隔油池去除池中懸浮油。為了保證出水長期穩(wěn)定可靠，采用超聲波氣振裝置與吸附相結合的一體化設備進行去除。一體化超聲波氣振裝置的出水自流進入初沉池，由加藥裝置加入配置的混凝劑與助凝劑，去除廢水中帶有的懸浮物，初沉池出水進入生物接觸氧化池進行好氧生化處理，使污水中的大部分有機物降解，系統(tǒng)在充氧曝氣（由風機提供氣源）和生物膜的作用下將有機物降解為二氧化碳和水，出水自流進入二沉池，在二沉池中同樣由加藥裝置加入配置的混凝劑與助凝劑，進一步去除廢水中帶有的懸浮物，保證出水。初沉池與二沉池分離的污泥分別排至污泥池進行消化分解，消化分解池中的剩余污泥量不大，定期用吸糞車抽吸并外運。

2.3 新處理工藝方案工藝特點
 
2.3.1 超聲波氣振裝置
 
超聲波是一種高頻機械波，其頻率一般高于20 kHz，具有能量集中、穿透力強等特點。超聲波通過含有油類的污水時，會造成水體中微小的油滴和水體一起發(fā)生振動。但由于油滴粒徑不同，因此具有不同的振動速度，油滴則會發(fā)生相互碰撞，并不斷黏合，使油滴的體積不斷增大。之后，由于油滴粒子的增大，不再隨聲波而產(chǎn)生震動，只作無規(guī)則運動。最后水中小油滴凝聚并上浮，使油水分離。

為了去除含油廢水中存在的粒徑在60 μm以下的分散油油粒，筆者在本工藝中采用了一臺5 m3/h一體化超聲波氣振裝置。工作過程如下：首先是溶氣階段，要使空氣盡可能多的溶于水中，在一定溫度和壓力下，提高溶氣效率是關鍵，要提高溶氣效率，就必須通過增大液相流速和紊動程度來減薄液膜厚度和增大液相總傳質系數(shù)。增大液相總傳質系數(shù)，強化溶氣傳質的途徑有很多，筆者采用的是高效填料溶氣罐。溶氣用水以噴淋方式淋下，空氣也由頂部進入。這樣就能在有限的溶氣時間內使空氣在水中的溶解量盡量接近飽和度。接著是溶氣釋放，溶氣水的釋放過程是在溶氣釋放器內。釋放器的性能往往因結構不同而有很大差異，高效釋放器都有一個共同特點，就是使溶氣水在盡可能短的時間內達到最大的壓力，并在主消能室（即孔盒內）具有盡可能高的紊流速梯度。該法的凈水效果，只有在獲得直徑微小、密度大、均勻性好的大量細微氣泡的情況下，才能得到良好的氣浮效果。工藝采用的氣浮設備能將氣泡限制在10~20 μm之內。采用的氣浮設備釋放的氣泡密度在6×104~1×105個/mm3之間，因而能達到良好的去除效果。經(jīng)過多年的實踐經(jīng)驗，超聲波破乳裝置乳化油、COD、BOD、氨氮、色度轉化率分別為90%、80%、75%、90%、85%。

2.3.2 利用原有工藝設施
 
新工藝盡可能利用原有工藝設施，首先新工藝在原有的隔油池上安裝浮油收集器，把混凝沉淀池改造為初沉池，原有的曝氣池改造為生物接觸氧化池，繼續(xù)改造利用原有的二沉池。

生物接觸氧化法是介于活性污泥法與生物膜法之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池內污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與填料的充分接觸，使污水在池內進行有效生化，該法中微生物所需的氧氣由鼓風機供給，生物膜生長到一定厚度以后，填料壁的微生物會因缺氧進行厭氧代謝，從而進行生物的不斷更替，使池體內的污泥保持一種長期的活性狀態(tài)。生物接觸氧化法具有比表面積大，池內充氧條件好，單位容積的生物固體含量高。

新工藝中二沉池添置加藥裝置，池中加入配置的混凝劑與助凝劑，可進一步去除廢水中帶有的懸浮物，保證出水。

2.4 新廢水處理工藝運行效果
 
采用新工藝，設施安裝完畢后進行小試，水質主要指標監(jiān)測如表 1所示。

由表 1可見，改造后的工藝處理效果有較大提高，出水水質已經(jīng)達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）三級標準，完全滿足設計要求。具體參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。

2.5 工藝改造后廢水處理成本
 
工程總投資為57萬元，主要用于新增設備的采購和安裝調試，項目主要在原有設施上改造，因此節(jié)省了較大土建費用。項目運行成本為人員工資、設備耗電費及系統(tǒng)濾料消耗費，初步估算，單位廢水處理成本提高到1.60元/t，年運行費用約為7萬元。

雖然總投資較大，運行成本也有一定程度的增加，但產(chǎn)生社會效益明顯。項目改造完成后，每年可減排COD約6 108 t，油約166 t。

3 結語
 
臺州地區(qū)小型乳化油廢水多為重力分離和化學混凝法，經(jīng)過處理后再排入城市污水處理廠。因工藝較為陳舊，設備使用年代也較為久遠，目前很多油類指標不能滿足排入城市污水處理廠的三級排放標準。筆者依托現(xiàn)有設備，從工藝改進入手，對原有工藝進行設計改造，使其油類排放指標滿足三級排放標準，從而減少相關企業(yè)油類的排污量，達到經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的雙贏。