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无机陶瓷膜处理冷轧厂乳化液废水工艺

发布时间:2010-12-10 14:30:33  中国污水处理工程网

摘    要:通过对冷轧厂乳化液(含油)废水处理方法的对比,说明处理该废水采用无机陶瓷膜处理装置完全可行;介绍了无机陶瓷膜处理冷轧厂乳化液(含油)废水的工艺过程及处理系统组成。

关键词:冷轧厂乳化液(含油)废水;无机陶瓷膜;废水处理工艺

1 前言

膜技术被称为21世纪的水处理技术,是近40年来发展最迅速、应用最广泛的技术。冷轧厂乳化液(含油)废水处理领域,也是膜技术最重要的应用领域之一。

冷轧厂乳化液(含油)废水是钢铁行业冷轧厂生产过程产生的一种废水,主要成分为2%~10%的矿物油和乳化剂,性质十分稳定,用一般物理和生化方法难以得到理想的处理效果,通常出水含油量为800~1000mg/L,达不到环保排放的要求。

冷轧厂乳化液(含油)废水的处理方法有:重力分离法、颗粒化法、深层过滤法、气浮分离法和超滤膜分离法。重力分离法、颗粒化法和气浮分离法的去除率较低,出水含油量高,只能作为含油废水的预处理;超滤膜分离法具有去除效率高,出水效果好的优点,具体分为有机超滤膜分离法和无机超滤膜分离法。

有机超滤膜分离法,主要应用于大型钢铁项目,冷轧厂乳化液超滤膜处理也在其中。乳化液通过有机超滤膜处理后,出水含油量为10~30mg/L。目前在国内设计、制造和安装的首套乳化液有机超滤膜处理系统,出水已达到了引进超滤装置的水平。有机超滤膜具有系统结构简单,出水水质好的优点。但有机膜还有明显的缺陷,存在耐油、耐温性能差、使用寿命短的缺点。近几年冷轧厂乳化液(含油)废水处理膜已由有机超滤膜转为无机陶瓷膜。

无机陶瓷膜是以Al2O3多孔陶瓷为支撑体的氧化铝膜,其具有耐高温(800℃)、耐高压(1MPa)、耐腐蚀、抗微生物侵蚀等优点,因此已应用于石油开采(油田注入水的处理)、食品饮料、制药、生物工程、污水处理及饮用水净化等领域。无机陶瓷膜对液体中所含机械杂质的分离主要依据筛分理论,可以进行油水分离是因为无机陶瓷膜是一种极性膜,具有亲水疏油的特性,水与膜的界面能小于油与膜的界面能,所以在相同的压力下,水比油容易通过膜孔而实现分离。因此,无机陶瓷膜在冷轧厂乳化液(含油)废水处理应用上有广阔的前景。

由于无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液(含油)废水在国内的应用时间较短,对其处理系统了解不多。本文结合一些工程实际,介绍了该工艺的系统及组成。


2 处理系统进出水水质

无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液(含油)废水处理系统进出水质对比见下表。


3 处理工艺流程(见下图)


4 处理工艺 

4.1 调节池预处理

来自冷轧厂的废乳化液及部分含油废水首先进入格栅,除去大颗粒悬浮物。然后进入预处理调节池。调节池接收间断和连续来的含油废水,起均质均量调节作用,同时起到浮油直接回收和颗粒沉淀作用。经预处理后的含油废水通过提升送至纸带过滤机。在调节池上设有刮油刮渣机,将池底沉渣刮到渣坑中;浮油通过悬浮式吸油送至废油回收箱。沉渣将被往冷轧其它系统浓缩处理或集中挖出焚烧。废水提升受调节池和循环池液位计的控制;由在线温度检测仪调节蒸汽加热;由在线pH表指示调节池酸碱性。

4.2 纸带过滤机过滤处理

调节池中含油废水送至超滤循环池前,通过具有磁过滤纸带的过滤机进行过滤,去除废水中大于5μm的金属或非金属颗粒。

4.3 超滤处理及辅助装置

供料将循环池含油废水送至循环入口,与大回流液混合进入超滤膜,一部分通过膜,成为净化的渗滤液,大部分进行大回流,还有一部分回流至循环池。通过供料连续给料,循环工作,并经调节形成一个超滤正常工作所必须的压力网。

该系统包括循环池、超滤、供料、循环、液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器及各种自控阀门。蒸汽加热、压力和温度报警和保护装置与有机膜系统相同。

4.4 超滤膜处理系统清洗

系统共设一套清洗装置,清洗过程分漂洗、碱洗、酸洗。在整个清洗过程中,清洗和循环均投入工作。清洗时,先漂洗一段时间,而后自动投入酸洗和碱洗工作。正常清洗采用碱性清洗液清洗,并定期加用酸性清洗液清洗,以提高清洗质量。清洗后达到的效果以在清洗过程中超滤净水量的增量为指标,由流量传感器计算机数模转换CRT显示并参与控制,清洗结束后即可重新投入超滤运行。 

超滤膜清洗装置由漂洗池、碱洗池、酸洗池和清洗组成。在每个池中设有蒸汽加热,由池内的在线温度表检测废水温度,通过装设在道上的阀控制蒸汽加量,以保证超滤所需的最佳工艺温度。各个池内都设有液位计,指示各池的液位。

4.5 乳化油分解处理

从调节池废油收集池输送来的含油废水和循环箱排出的浓乳化液,含油量为20%~40%,通过将浓缩液加温至一定温度,并加硝酸酸化,使油水进一步分离,并利用水比油的比重大的特点,使水沉降在槽罐底部,将下部含油废水排至地坑,水放出后可得到含油浓度为50%~90%的废油液体,而后送至废油收集箱。

本系统共设两台乳化油分解装置,可单独使用或同时使用。乳化油分解装置由分解槽、加温装置、加酸装置(硝酸贮罐+硝酸)、在线温度计和液位计及路阀门组成。根据池内的在线温度表检测废水温度,并通过装设在道上的阀门控制蒸汽加量,以得到超滤所需的最佳工艺温度。硝酸贮罐酸液由硝酸送至乳化油分解槽。同时有乳化油需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

4.6 废油收集与输送

收集调节池分离出的废油及分解箱废油。蒸汽将废油加热至80℃,以便于输送。运输车定期将废油送出。


5 电气与控制

超滤系统装置仪电控制系统主要由现场仪表、PLC控制装置、低压控制柜、工控机CRT监控系统、现场阀操作箱及系统软件等部分组成。整个系统可实现现场模拟量和开关量信号的自动采集、自动处理。CRT上全面监控,现场设备具有全自动运行和手动干预等控制功能。超滤系统装置仪电控制系统各部分构成及功能如下。

5.1 现场仪表

现场仪表主要有液位、温度、压力、流量等信号仪表,所有重要的及需要参与控制的现场数据均以模拟量和开关量上传至PLC,在PLC内进行信号处理。现场仪表选用优质品牌产品,精确度和可靠性更高,降低了设备故障率,减少维护成本,系统运行更可靠。

5.2 PLC控制装置

PLC选用德国西门子S7系列PLC。能可靠地运行,并能完成较复杂的控制任务。使用PLC进行PID调节,可保证被控对象保持正常运行。PLC接受来自现场的输入信号(仪表、报警开关、设备状态信号、设备工作方式选择信号等),并接受上位机CRT发来的指令信号,执行内部用户软件程序,产生输出信号控制现场设备(所有的、气动阀、刮油刮渣机、撇油机、纸带过滤机等),以实现系统的全自动或部分自动控制功能。

5.3 低压控制柜

低压控制柜由电源部分和控制部分组成。电源部分提供整个控制系统所需的各种电源,这部分包括变压器、稳压电源、UPS不间断电源、空气开关等。控制部分包括整个系统内设备的动力回路,以及相关的控制回路。控制柜内设有开关、电机保护型开关、交流接触器、继电器、声光报警器、端子及信号灯按钮等设备。

5.4 CRT监控系统

CRT监控系统主要由工控机、显示器、组态软件、打印机等组成。两台工控机之间、工控机与PLC之间以高速的工业以太网连接。工控机通过PLC将所有现场数据读出,在CRT组态画面上显示,包括设备状态显示、工艺参数显示(部分工艺参数动态显示)、历史趋势显示等。CRT上的控制功能是通过PLC实现的,在CRT上可自动启停整个系统,也可启停部分系统,还可对所有现场设备进行单动操作。同时,CRT工作站还可实现报表打印功能,可制作各种灵活的报表,如班报表、日报表、月报表等。

5.5 现场操作箱

现场操作箱包括现场操作箱、阀现场操作箱、刮油刮渣机现场操作箱、撇油机现场操作箱、纸带过滤机操作箱等。在操作箱上设有设备方式选择开关,分就地控制和远程控制方式选择。在就地方式下,可以手动启停现场设备。在现场操作箱上,有设备运行、停止、故障状态指示。

5.6 软件部分

系统的软件主要是指PLC运行控制编程软件,同时还有CRT组态软件、操作系统和制表软件等。S7 PLC的编程软件是STEP7,可在便携式电脑上对PLC进行编程。CRT组态软件选用西门子的人机界面软件WINCC,WINCC强大的人机交互功能会使整个组态界面及监控更加流畅。操作系统软件及制表软件选用用户较熟悉的WINDOWSNT和OFFICE2000。这样,操作人员稍加培训便可很快熟悉整个CRT监控的操作。

6 结论

(1)采用无机陶瓷微滤膜工艺,经过多次工程实际应用证明,用于处理冷轧厂乳化液(含油)废水是完全可行的。

(2)无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液(含油)废水,出水目前还达不到国家的排放要求(油≤10mg/L),出水需采用MBR等生化处理。

(3)废油处理可采用硝酸处理,也可采用破乳剂进行处理。来源:中国环保产业杂志 作者: 田力 张照元

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