乳化液废水的几种处理方法

奔跑的蜗牛

国内外近几十年来，对各种“破乳”方法进行了大量的研究。其中化学方法有：酸化法、盐析法、酸化凝聚法、凝聚法，破乳剂法等，物理法有电解处理法、气浮法、高梯度磁分离法、超滤法等。也有物理化学法，如化学破乳+电解气浮法等。这些方法各有利弊，适用与不同乳化液废水的处理。下面谈谈国内数座冷轧厂乳化液废水常用的处理方法。
1.超滤法 (Ultrafiltration)
国外早在20世纪60年代末就开始将超滤装置用于工业系统，我国从70年代开始着手这方面的研究工作，但无论在国内还是国外，将超滤装置应用于废水处理工程的并不普遍，这与超滤装置相对昂贵的价格，技术的复杂性有一定关系。随着超滤膜技术的不断发展，其低压、常温、单一相态、控制系统集中、管理方便的优越性日益受到用户的公认。
1.1超滤法原理
超滤法的原理是利用孔隙较大的半透膜，采用交叉流动的方式，在一定的压差和紊流流动的情况下，废水中大部分极性分子能通过半透膜，而所有非极性分子(如胶体微粒)和分子量较大的物质则不能通过半透膜而被截留，从而使废水得到净化。交叉流过滤是一个连续过滤的过程，输入液流与膜平行，而有一部分液体则垂直渗透过膜，膜两边的压力差是渗透压。液体交叉流动造成湍流，能冲洗膜表面的微粒，降低膜表面的污染程度。超滤主要是分离分子级的微粒，直径大小为0.01~10mm，分子量一般大于500，这种液体的渗透压很小，因而采用的操作压力较小，一般在0.1~0.5Mpa即可。例如上文提到的利用超滤法处理半稳定性水包油型乳化液废水，超滤膜可以截留的分子量为15000~20000，操作压力为0.35Mpa，净化水透过率为~340L/m2˙h，乳化液的透过率为46L/m2˙h。
1.2超滤膜材质
由于超滤是在超滤膜两侧进行的，因此超滤膜的材质将直接影响超滤的效果。超滤膜的研制最早是从有机膜开始的，早在60年代初就研制出醋酸纤维素膜，这种膜耐PH值范围为3~10，最高工作温度~40OC，稳定性较好，通量较大，清洗周期一般为5~10天，膜的寿命较长。我国80年代末某冷轧厂引进的超滤装置采用的就是这种超滤膜，到目前为止，超滤管仅更换了三分之二。后来，人们又研制出聚酰胺膜，PH耐受范围扩至2~13.5，最高工作温度~57OC。经过多年研究，人们发现比较理想的超滤膜—荷电型磺化聚矾膜和聚偏氟乙烯膜等，这种膜表面带有负电荷，本身就能吸附(或截留)某些无机离子，使其达到电平衡，具有较好的抗污染能力。这些有机膜的乳化液截留率一般>99.8%，通量为<50L/m2&dot;h，膜管寿命一般3~5年，但费用较高，一般33~35元人民币/m2，清洗也不容易干净，油污容易附着在膜上，清洗时必须借助海绵球或纤维球等物擦拭。
由于有机膜售价太高，而且有机膜具有不耐高温，孔径分布宽，机械强度低，容易水解等缺点，人们开始研究费用低廉、寿命更长、耐用性更好的膜材质。80年代末到90年代中，终于研制出以无机陶瓷材料(氧化锆、氧化铝、氧化铁等)经高温处理制备而成的非对称膜—无机陶瓷膜。陶瓷膜具有良好的化学稳定性，以及耐酸、碱、有机溶剂、耐高温、抗微生物能力，PH值耐受范围为0~14，温度范围在0~300OC，操作压力可达~8bar。其乳化液截留率一般>99.9%，通量为~100L/m2&dot;h，膜管寿命一般3~10年，但费用却不高，一般6~10元人民币/m2;而且，陶瓷膜的清洗也较容易，油污不易附着在膜上。陶瓷膜管的缺点在于制膜工艺复杂，特别是制备小孔径膜困难，质脆柔韧性差，抗冲击性差，运输和运行中易碎。
目前国内也有报道，可将亲水的无机陶瓷细粉材料(Al2O3)掺杂到聚砜中制成复合膜，这种复合膜的制备工艺与有机膜相同，工艺简单，操作方便，并且具有有机膜和无机膜的共同优点。这种复合膜可以制备在各种载体上，可以制成各种形式的膜组件。无机陶瓷材料的加入，可以使复合膜的性能与陶瓷膜几乎一样，同时避免了陶瓷膜质脆的缺点。报道说，这种复合膜孔隙率最高可达81.3%，最大通量在0.1Mpa操作压力下，可达124.4L/(m2&dot;h)。
1.3影响超滤性能的因素
影响超滤性能的因素主要是流速、压力、温度及含油浓度等。这可以通过下述经验公式反映出来：
1 / J = 1 / [DP / (Rm+Rf) ] + 1 / [ AQ ln(C’/C) ] ---------------------------(1)
式中：J —渗透液通量 (L/m2&dot;h)
DP—膜的内外压力差 (kg/cm2)
Rm—膜的阻抗
Rf—膜面受到污染而造成的阻抗
Q --废水的流速
C –原液浓度
A、X、C’—经验常数
从上述公式可以看出，渗透液通量随流速的增高而加大，随操作压力的提高而加大，废水中温度升高，渗透液通量也随之增大。但是温度的增高，必然会引起一次性投资和运行费用的增加。根据运行经验，一般超滤处理的最佳温度在60OC以下。

在操作压力、废水流速、温度等可控条件稳定的情况下，影响超滤工作最主要的就是废水的含油浓度，以及膜面受污染而引起的阻抗，膜的表面污染引起的浓差极化将严重改变膜的截留率。通常冷轧厂乳化液的含油浓度变化不大，仅仅在混入润滑油、液压油等时才会引起含油浓度的变化。因此，对超滤膜表面适时进行清洗是非常必要的。一般工程实例中在渗出液管道上采用流量计来检测流量，流量过大时，可能出现膜破裂的情况，必须停车检修;流量过小时，说明超滤膜表面污染阻抗太大，应该进行清洗。