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乳化废水破乳剂

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 乳化废水破乳剂.jpg

机械制造工业中,金属切削加工使用大量乳化液作为润滑冷却之用,乳化液经过一段时间使用后 , 就会变成废水排出,废水就会用破乳剂去处理。

乳化液中主要含有机油和表面活性剂,是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。破乳剂在机床切削使用的乳化液中为了提高乳化液的防锈性 , 还加入了亚硝酸钠等。

由于乳化剂都是表面活性剂,当它加入水中,使油与水的界面自由能大大降低,达到最低值,这时油便分散在水中。同时表面活性剂还产生电离,使油珠液滴带有电荷,而且还吸附了一层水分子固定着不动 , 形成水化离子膜,而水中的反离子又吸附再其外表周围,分为不动的吸附层和可动的扩散层 , 形成双电层 . 这样使油珠外面包围着一层有弹性的、坚固的、带有同性电荷的水化离子膜,破乳剂阻止了油珠液滴互相碰撞时可能的结合,使油珠能够得以长期地稳定在水中 , 成为白色的乳化液。

配制的乳化液 pH 值一般再 8~9 之间,有的甚至高达 10~11.

乳化液废水水质如表 1-1 所示:

表 1-1乳化液废水水质

名 称

PH

SS(mg/L)

油 (mg/L)

COD cr (mg/L)

某集团

905 车间

8.17

22

11191

26251

914 车间

8.21

16

4540.9

31336

54 车间

8.50

33

8278.3

16562

乳化油的成分见表 1-2:

表 1-2乳化油的成分

序号

成 分

常 用 物 质 名 称

1

基础油

5号、7号、10号机油、蓖麻油、菜子油、豆油等。

2

乳化剂

阴离子表面活性剂 :油酸、高碳酸、蓖麻油、松香等的皂类;磺化油、石油磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠等磺酸盐与硫酸脂类;高级醇磷酸酯二钠盐等磷酸脂类。非离子型表面活性剂:聚氧乙脂肪醇醚、司本(失水山梨醇与脂肪酸的脂类,如月桂酸脂、油酸脂等)、吐温(聚氧乙烯化的司本)等。两性表面活性剂:6503、6501清洗剂等。

3

防锈剂

碱类 :碳酸钠、三乙醇胺、苯乙醇胺等。水溶性缓蚀剂:亚硝酸钠、苯甲酸钠、磷酸三钠、硼砂、水玻璃等。油溶性缓蚀剂:石油磺酸钡、环烷酸锌、羊毛脂等。

4

防霉杀菌剂

苯酚、四氯酚、已基汞硫代水杨酸钠等。

5

稳定剂

三乙醇胺、乙醇、异丙醇等。

6

助溶剂

少量水与乙醇的混合物。

7

极压添加剂

氯化石腊、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、二聚酸乙二脂单脂等.

8

消泡剂

乙醇和其他低级醇、聚醚型表面活性剂 .

9

软水剂

无水碳酸钠、氢氧化钠等 .

乳化液废水的处理

2.1 乳化液废水处理原理

       根据乳化液的性质,进行乳化液废水的处理需经过二个步骤:

     (1)破乳剂破油; (2) 水质净化去除表面活性剂等物质。

      破乳方法种类较多,有盐析法、乳酸法、凝聚法、顶替法、高压电法、吸附法等等。一般常用的采用盐析凝聚混合法,现介绍如下

在乳化液中加入电解质,电解质的离子在乳化液中发生强烈的水化作用即争水作用,使乳化液中的自由水分子减少了 , 对油珠产生脱水作用,从而破坏了乳化液油珠的水化层,中和了油珠的电性,破坏了它的双电层结构,因而油珠失去了稳定性,产生凝聚现象 ( 电解质一般分为二、三价的钙、镁、铝等盐类 ) ,其反应式如下:

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

油酸皂 镁皂

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 为烷基 )

石油酸钠 石油磺酸钙

加入混凝剂,则加快起到油水分离的目的。

在实际使用中,应注意调整水的 pH 值 , 将 pH 值调整为 8.5 较好。

四种破乳方法比较见表 2-1 :

方 法

药剂名称

投 药 量

处理后水质

沉 渣

油 质

优 缺 点

盐析法

氯化钙

氯化镁

硫酸钙

硫酸镁

氯化钠

二价药为 1.5 ﹪ ~2.5﹪

一价药为 3 ﹪ ~5 ﹪

清晰透明,含油量 20~40mg/L 耗氧量 2000mg/L。

絮状沉渣很少

棕黄色 ,清亮

油质好,便于再生,投药量最高,水中含盐量最大。

凝聚法

聚合氯化铝明矾

0.4 ﹪ ~1 ﹪

清晰透明 , 含油量 15~50mg/L,耗氧量 2000mg/L。

絮状沉渣很少

粘胶状及絮状

投药量少,一般工厂适用;油质较差 , 粘厚、水分多 , 再生困难。

混合法

综合盐析法和凝聚法的任何一种药剂

投盐

0.3 ﹪ ~ 0.8 ﹪

凝聚剂 0.3 ﹪ ~0.5 ﹪

清晰透明 , 含油量 20~40mg/L,耗氧量 2000mg/L。

絮状沉渣很少

稀糊状

投药量中等,破乳能力强,适应性广,对难于破乳的乳化液尤为适宜。

酸化法

废硫酸废盐酸和石灰

约为废水 6 ﹪

清澈透明 , 含油量 20mg/L 以下, 耗氧量低于其他方法。

约为 10 ﹪左右

棕红色 ,清亮 .

水质好,含油量低,还可以废治废,但沉渣多。

 

表 2-1 四种破乳方法比较

我们经过多次实验筛选 , 配制出高效破乳絮凝剂 , 在工程实践中被广泛应用 ,

见表 2-2 所示:

试验方法

精工 3 号

美孚切削油

日石 EC - 50

嘉陵、建设用的乳化液

混凝剂法: 1 号高效破乳剂

投量大,没破乳。

投量大,没破乳。

搅拌后马上出现矾花,破乳效果好。

搅拌后马上出现矾花 , 破乳效果好。

酸析法:先加硫酸将样品 pH 值调到 2 ,然后加碱调至 7, 投加 1号高效破乳剂 .

(1) pH 值调到 7后,无矾花产生;(2)加破乳剂搅拌后,产生矾花;(3)破乳效果好。

(1) pH 值调到 7后,无矾花产生;(2)加破乳剂搅拌后,产生矾花;(3)破乳效果好.

   

结 论

酸析法破乳

酸析法破乳

混凝剂法

混凝剂法

 

表 2-2 破乳试验结果表

2.2 处理工艺流程选择及设备

2.2.1国内常用的乳化液处理机的工艺流程如图2-1所示:

图 2-1 原乳化液破乳剂处理机处理工艺流程图

上述处理工艺流程中存在以下问题 :

a. 由于乳化液中油、SS、COD含量较高,一级气浮只能除去大部分油、SS、COD,残留的部分只能靠石英砂滤罐、两级活性炭吸附来保证出水达标,因此石英砂滤罐及两级活性炭滤罐负荷较重,造成经常反冲和活性炭很快饱和失去吸附作用需要更换的情况发生。

b.气浮设备进气未设自控装置,靠人工调整,很难达到良好的气浮效果,工人操作难度大。

c.三个滤罐需经常反冲洗,阀门多,操作繁杂,很难掌握,出水不能保证。

针对上述问题,我们设计了一种新型乳化液处理机,采用了新的处理工艺,解决了上述存在的问题,其处理工艺流程图如图 2-2所示:

图 2-2 新型乳化液处理机处理工艺流程图

2.2.2新型乳化液废水处理设备特点:

a.采用两极气浮处理,能将SS、油在气浮处理阶段内完成达标,去除绝大部分CODcr值(COD值在70~170mg/L范围内),残留的少量CODcr值只需一级活性炭滤罐处理,就能达到国家排放标准。因此,活性炭使用时间长(可达一年),并不经常反冲(半个月一次)。

b.省去了一级石英砂滤罐,使处理工艺流程简便。

c.原水泵采用潜水泵,保证泵能随时启动。

d.气浮器1、气浮器2均采用自动控制,不需人工管理,能达到最佳气浮效果,电磁阀采用不锈钢材料,专利产品,使气浮效果更好。

该设备于 1996年5月起分别用在重庆某(集团)股份有限公司发动机车间乳化液废水处理、905车间乳化液处理、914车间乳化液处理、54车间乳化液处理,效果良好,见表2-3.

名 称

PH值

SS(mg/L)

油 (mg/L)

COD cr (mg/L)

原水

发动机车间

905车间

914车间

54车间

8.0

8.17

8.21

8.50

630

22

16

33

70

11191

4540.9

8278.3

830

26251

31336

16562

出水

发动机车间

905车间

914车间

54车间

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

国 标

6~9

70

10

100

备 注

采用的 JR-2型系列一体化乳化液废水处理机、1号高效破乳絮凝剂

 

表 2-3 乳化液废水  运行费用如表 2-4所示:

表 2-4 乳化液废水运行费用表

废水量 (m 3 /h)

电 耗

药 耗

合 计 (元)

运 行 费(元/m 3 )

耗量 (KW)

金额 (元)

耗量

金额 (元)

2.00

2.00

0.80

 

4.80

5.60

2.80

2.2.3JR-2型乳化液处理机技术参数

JR-2型乳化液处理机:由反应箱、二级气浮系统、二级活性炭过滤系统、加药系统、电控系统、楼梯六个部分组成。

反应箱 :A×B×L=1500×1000×800(mm),V 有效 =0.96m 3 ,t=28.8min, 内设搅拌机,N=0.55KW;

加药系统 :Φ×H=580×930(mm),V 有效 =0.43m 3 ;配有两台加药泵CDL2-20及搅拌机,N=0.37KW

二级气浮系统 :Φ×H=1.00×1.25(m),Q=2m 3 /h接触室上升流速V c =10mm/S,气浮分离速度V s =2.0mm/S,分离室停留时间10min,R=30﹪,水

压力0.25~0.3MPa ,设出水调节装置;

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

活性炭过滤系统:Φ× H=0.80×2.00(m),配有过滤泵CDL2-20;

设备外形尺寸 :L×B×H=4400×2200×2100(㎜),Q=2m 3 /h装机容量:4.5KW。

结论

3.1采用JR型系列一体化乳化液废水处理机和1号高效破乳絮凝剂处理乳化液废水是可行的,并且由于处理效果好,设备自动化,运行成本低,确保出水水质达标等,破乳剂具有极大的推广应用价值。

3.2破乳方法及破乳剂、絮凝剂对不同的乳化液废水是不同的,用户在处理该类废水时应先优选破乳剂及絮凝剂做小样实验,为正确选用处理设备、设施打下基础。

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