乳化廢水破乳劑

 

機械制造工業中，金屬切削加工使用大量乳化液作為潤滑冷卻之用，乳化液經過一段時間使用后 , 就會變成廢水排出，廢水就會用破乳劑去處理。

乳化液中主要含有機油和表面活性劑，是用乳化油根據需要用水稀釋再加入乳化劑配制而成的。破乳劑在機床切削使用的乳化液中為了提高乳化液的防銹性 , 還加入了亞硝酸鈉等。

由于乳化劑都是表面活性劑，當它加入水中，使油與水的界面自由能大大降低，達到最低值，這時油便分散在水中。同時表面活性劑還產生電離，使油珠液滴帶有電荷，而且還吸附了一層水分子固定著不動 , 形成水化離子膜，而水中的反離子又吸附再其外表周圍，分為不動的吸附層和可動的擴散層 , 形成雙電層 . 這樣使油珠外面包圍著一層有彈性的、堅固的、帶有同性電荷的水化離子膜，破乳劑阻止了油珠液滴互相碰撞時可能的結合，使油珠能夠得以長期地穩定在水中 , 成為白色的乳化液。

配制的乳化液 pH 值一般再 8~9 之間，有的甚至高達 10~11.

乳化液廢水水質如表 1-1 所示：

表 1-1乳化液廢水水質

名 稱		PH	SS(mg/L)	油 (mg/L)	COD cr (mg/L)
某集團	905 車間	8.17	22	11191	26251
	914 車間	8.21	16	4540.9	31336
	54 車間	8.50	33	8278.3	16562

乳化油的成分見表 1-2:

表 1-2乳化油的成分

序號	成 分	常 用 物 質 名 稱
1	基礎油	5號、7號、10號機油、蓖麻油、菜子油、豆油等。
2	乳化劑	陰離子表面活性劑 :油酸、高碳酸、蓖麻油、松香等的皂類；磺化油、石油磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉等磺酸鹽與硫酸脂類；高級醇磷酸酯二鈉鹽等磷酸脂類。非離子型表面活性劑:聚氧乙脂肪醇醚、司本(失水山梨醇與脂肪酸的脂類,如月桂酸脂、油酸脂等)、吐溫(聚氧乙烯化的司本)等。兩性表面活性劑:6503、6501清洗劑等。
3	防銹劑	堿類 :碳酸鈉、三乙醇胺、苯乙醇胺等。水溶性緩蝕劑:亞硝酸鈉、苯甲酸鈉、磷酸三鈉、硼砂、水玻璃等。油溶性緩蝕劑:石油磺酸鋇、環烷酸鋅、羊毛脂等。
4	防霉殺菌劑	苯酚、四氯酚、已基汞硫代水楊酸鈉等。
5	穩定劑	三乙醇胺、乙醇、異丙醇等。
6	助溶劑	少量水與乙醇的混合物。
7	極壓添加劑	氯化石臘、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、二聚酸乙二脂單脂等.
8	消泡劑	乙醇和其他低級醇、聚醚型表面活性劑 .
9	軟水劑	無水碳酸鈉、氫氧化鈉等 .

乳化液廢水的處理

2.1 乳化液廢水處理原理

       根據乳化液的性質，進行乳化液廢水的處理需經過二個步驟：

     （1）破乳劑破油； (2) 水質凈化去除表面活性劑等物質。

      破乳方法種類較多，有鹽析法、乳酸法、凝聚法、頂替法、高壓電法、吸附法等等。一般常用的采用鹽析凝聚混合法，現介紹如下

在乳化液中加入電解質，電解質的離子在乳化液中發生強烈的水化作用即爭水作用，使乳化液中的自由水分子減少了 , 對油珠產生脫水作用，從而破壞了乳化液油珠的水化層，中和了油珠的電性，破壞了它的雙電層結構，因而油珠失去了穩定性，產生凝聚現象 ( 電解質一般分為二、三價的鈣、鎂、鋁等鹽類 ) ，其反應式如下：

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

油酸皂 鎂皂

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 為烷基 )

石油酸鈉 石油磺酸鈣

加入混凝劑，則加快起到油水分離的目的。

在實際使用中，應注意調整水的 pH 值 , 將 pH 值調整為 8.5 較好。

四種破乳方法比較見表 2-1 ：

方 法	藥劑名稱	投 藥 量	處理后水質	沉 渣	油 質	優 缺 點
鹽析法	氯化鈣 氯化鎂 硫酸鈣 硫酸鎂 氯化鈉	二價藥為 1.5 ﹪ ~2.5﹪ 一價藥為 3 ﹪ ~5 ﹪	清晰透明，含油量 20~40mg/L 耗氧量 2000mg/L。	絮狀沉渣很少	棕黃色 ,清亮	油質好，便于再生，投藥量最高，水中含鹽量最大。
凝聚法	聚合氯化鋁明礬	0.4 ﹪ ~1 ﹪	清晰透明 , 含油量 15~50mg/L,耗氧量 2000mg/L。	絮狀沉渣很少	粘膠狀及絮狀	投藥量少，一般工廠適用；油質較差 , 粘厚、水分多 , 再生困難。
混合法	綜合鹽析法和凝聚法的任何一種藥劑	投鹽 0.3 ﹪ ~ 0.8 ﹪ 凝聚劑 0.3 ﹪ ~0.5 ﹪	清晰透明 , 含油量 20~40mg/L,耗氧量 2000mg/L。	絮狀沉渣很少	稀糊狀	投藥量中等，破乳能力強，適應性廣，對難于破乳的乳化液尤為適宜。
酸化法	廢硫酸廢鹽酸和石灰	約為廢水 6 ﹪	清澈透明 , 含油量 20mg/L 以下, 耗氧量低于其他方法。	約為 10 ﹪左右	棕紅色 ,清亮 .	水質好，含油量低，還可以廢治廢，但沉渣多。

 

表 2-1 四種破乳方法比較

我們經過多次實驗篩選 , 配制出高效破乳絮凝劑 , 在工程實踐中被廣泛應用 ,

見表 2-2 所示：

試驗方法	精工 3 號	美孚切削油	日石 EC － 50	嘉陵、建設用的乳化液
混凝劑法： 1 號高效破乳劑	投量大，沒破乳。	投量大，沒破乳。	攪拌后馬上出現礬花，破乳效果好。	攪拌后馬上出現礬花 , 破乳效果好。
酸析法：先加硫酸將樣品 pH 值調到 2 ，然后加堿調至 7, 投加 1號高效破乳劑 .	(1) pH 值調到 7后,無礬花產生；(2)加破乳劑攪拌后,產生礬花；(3)破乳效果好。	(1) pH 值調到 7后,無礬花產生；(2)加破乳劑攪拌后,產生礬花；(3)破乳效果好.
結 論	酸析法破乳	酸析法破乳	混凝劑法	混凝劑法

 

表 2-2 破乳試驗結果表

2.2 處理工藝流程選擇及設備

2.2.1國內常用的乳化液處理機的工藝流程如圖2-1所示:

圖 2-1 原乳化液破乳劑處理機處理工藝流程圖

上述處理工藝流程中存在以下問題 :

a. 由于乳化液中油、SS、COD含量較高,一級氣浮只能除去大部分油、SS、COD,殘留的部分只能靠石英砂濾罐、兩級活性炭吸附來保證出水達標,因此石英砂濾罐及兩級活性炭濾罐負荷較重,造成經常反沖和活性炭很快飽和失去吸附作用需要更換的情況發生。

b.氣浮設備進氣未設自控裝置，靠人工調整，很難達到良好的氣浮效果，工人操作難度大。

c.三個濾罐需經常反沖洗，閥門多，操作繁雜，很難掌握，出水不能保證。

針對上述問題，我們設計了一種新型乳化液處理機，采用了新的處理工藝，解決了上述存在的問題，其處理工藝流程圖如圖 2-2所示:

圖 2-2 新型乳化液處理機處理工藝流程圖

2.2.2新型乳化液廢水處理設備特點:

a.采用兩極氣浮處理,能將SS、油在氣浮處理階段內完成達標,去除絕大部分CODcr值(COD值在70～170mg/L范圍內),殘留的少量CODcr值只需一級活性炭濾罐處理,就能達到國家排放標準。因此,活性炭使用時間長(可達一年),并不經常反沖(半個月一次)。

b.省去了一級石英砂濾罐,使處理工藝流程簡便。

c.原水泵采用潛水泵,保證泵能隨時啟動。

d.氣浮器1、氣浮器2均采用自動控制,不需人工管理,能達到最佳氣浮效果,電磁閥采用不銹鋼材料,專利產品,使氣浮效果更好。

該設備于 1996年5月起分別用在重慶某(集團)股份有限公司發動機車間乳化液廢水處理、905車間乳化液處理、914車間乳化液處理、54車間乳化液處理,效果良好,見表2-3.

名 稱		PH值	SS(mg/L)	油 (mg/L)	COD cr (mg/L)
原水	發動機車間 905車間 914車間 54車間	8.0 8.17 8.21 8.50	630 22 16 33	70 11191 4540.9 8278.3	830 26251 31336 16562
出水	發動機車間 905車間 914車間 54車間	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
國 標		6～9	70	10	100
備 注		采用的 JR-2型系列一體化乳化液廢水處理機、1號高效破乳絮凝劑

 

表 2-3 乳化液廢水　　運行費用如表 2-4所示:

表 2-4 乳化液廢水運行費用表

廢水量 (m 3 /h)	電 耗		藥 耗		合 計 (元)	運 行 費(元/m 3 )
	耗量 (KW)	金額 (元)	耗量	金額 (元)
2.00	2.00	0.80		4.80	5.60	2.80

2.2.3JR-2型乳化液處理機技術參數

JR-2型乳化液處理機:由反應箱、二級氣浮系統、二級活性炭過濾系統、加藥系統、電控系統、樓梯六個部分組成。

反應箱 :A×B×L=1500×1000×800(mm),V 有效 =0.96m 3 ,t=28.8min, 內設攪拌機,N=0.55KW；

加藥系統 :Φ×H=580×930(mm),V 有效 =0.43m 3 ；配有兩臺加藥泵CDL2-20及攪拌機,N=0.37KW

二級氣浮系統 :Φ×H=1.00×1.25(m),Q=2m 3 /h接觸室上升流速V c =10mm/S,氣浮分離速度V s =2.0mm/S,分離室停留時間10min,R=30﹪,水

壓力0.25～0.3MPa ，設出水調節裝置；

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

活性炭過濾系統：Φ× H=0.80×2.00(m),配有過濾泵CDL2-20；

設備外形尺寸 :L×B×H=4400×2200×2100(㎜),Q=2m 3 /h裝機容量:4.5KW。

結論

3.1采用JR型系列一體化乳化液廢水處理機和1號高效破乳絮凝劑處理乳化液廢水是可行的,并且由于處理效果好,設備自動化,運行成本低,確保出水水質達標等,破乳劑具有極大的推廣應用價值。

3.2破乳方法及破乳劑、絮凝劑對不同的乳化液廢水是不同的,用戶在處理該類廢水時應先優選破乳劑及絮凝劑做小樣實驗,為正確選用處理設備、設施打下基礎。

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