無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液廢水工藝

摘??? 要:通過對冷軋廠乳化液（含油）廢水處理方法的對比，說明處理該廢水采用無機陶瓷膜處理裝置完全可行；介紹了無機陶瓷膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水的工藝過程及處理系統組成。

關鍵詞:冷軋廠乳化液（含油）廢水;無機陶瓷膜;廢水處理工藝

1 前言

膜技術被稱為21世紀的水處理技術，是近40年來發展最迅速、應用最廣泛的技術。冷軋廠乳化液（含油）廢水處理領域，也是膜技術最重要的應用領域之一。

冷軋廠乳化液（含油）廢水是鋼鐵行業冷軋廠生產過程產生的一種廢水，主要成分為2%～10%的礦物油和乳化劑，性質十分穩定，用一般物理和生化方法難以得到理想的處理效果，通常出水含油量為800～1000mg/L，達不到環保排放的要求。

冷軋廠乳化液（含油）廢水的處理方法有：重力分離法、顆粒化法、深層過濾法、氣浮分離法和超濾膜分離法。重力分離法、顆粒化法和氣浮分離法的去除率較低，出水含油量高，只能作為含油廢水的預處理；超濾膜分離法具有去除效率高，出水效果好的優點，具體分為有機超濾膜分離法和無機超濾膜分離法。

有機超濾膜分離法，主要應用于大型鋼鐵項目，冷軋廠乳化液超濾膜處理也在其中。乳化液通過有機超濾膜處理后，出水含油量為10～30mg/L。目前在國內設計、制造和安裝的首套乳化液有機超濾膜處理系統，出水已達到了引進超濾裝置的水平。有機超濾膜具有系統結構簡單，出水水質好的優點。但有機膜還有明顯的缺陷，存在耐油、耐溫性能差、使用壽命短的缺點。近幾年冷軋廠乳化液（含油）廢水處理膜已由有機超濾膜轉為無機陶瓷膜。

無機陶瓷膜是以Al2O3多孔陶瓷為支撐體的氧化鋁膜，其具有耐高溫（800℃）、耐高壓（1MPa）、耐腐蝕、抗微生物侵蝕等優點，因此已應用于石油開采（油田注入水的處理）、食品飲料、制藥、生物工程、污水處理及飲用水凈化等領域。無機陶瓷膜對液體中所含機械雜質的分離主要依據篩分理論，可以進行油水分離是因為無機陶瓷膜是一種極性膜，具有親水疏油的特性，水與膜的界面能小于油與膜的界面能，所以在相同的壓力下，水比油容易通過膜孔而實現分離。因此，無機陶瓷膜在冷軋廠乳化液（含油）廢水處理應用上有廣闊的前景。

由于無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水在國內的應用時間較短，對其處理系統了解不多。本文結合一些工程實際，介紹了該工藝的系統及組成。

2 處理系統進出水水質

無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水處理系統進出水質對比見下表。

3 處理工藝流程（見下圖）

4 處理工藝?

4.1 調節池預處理

來自冷軋廠的廢乳化液及部分含油廢水首先進入格柵，除去大顆粒懸浮物。然后進入預處理調節池。調節池接收間斷和連續來的含油廢水，起均質均量調節作用，同時起到浮油直接回收和顆粒沉淀作用。經預處理后的含油廢水通過提升泵送至紙帶過濾機。在調節池上設有刮油刮渣機，將池底沉渣刮到渣坑中；浮油通過懸浮式吸油泵送至廢油回收箱。沉渣將被泵往冷軋其它系統濃縮處理或集中挖出焚燒。廢水提升泵受調節池和循環池液位計的控制；由在線溫度檢測儀調節蒸汽加熱；由在線pH表指示調節池酸堿性。

4.2 紙帶過濾機過濾處理

調節池中含油廢水被泵送至超濾循環池前，通過具有磁過濾紙帶的過濾機進行過濾，去除廢水中大于5μm的金屬或非金屬顆粒。

4.3 超濾處理及輔助裝置

供料泵將循環池含油廢水送至循環泵入口，與大回流液混合進入超濾膜，一部分通過膜，成為凈化的滲濾液，大部分進行大回流，還有一部分回流至循環池。通過供料泵連續給料，循環泵工作，并經調節形成一個超濾管正常工作所必須的壓力網。

該系統包括循環池、超濾管、供料泵、循環泵、液位傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器及各種自控閥門。蒸汽加熱管、壓力和溫度報警和保護裝置與有機膜系統相同。

4.4 超濾膜處理系統清洗

系統共設一套清洗裝置，清洗過程分漂洗、堿洗、酸洗。在整個清洗過程中，清洗泵和循環泵均投入工作。清洗時，先漂洗一段時間，而后自動投入酸洗和堿洗工作。正常清洗采用堿性清洗液清洗，并定期加用酸性清洗液清洗，以提高清洗質量。清洗后達到的效果以在清洗過程中超濾凈水量的增量為指標，由流量傳感器計算機數模轉換CRT顯示并參與控制，清洗結束后即可重新投入超濾運行。?

超濾膜清洗裝置由漂洗池、堿洗池、酸洗池和清洗泵組成。在每個池中設有蒸汽加熱管，由池內的在線溫度表檢測廢水溫度，通過裝設在管道上的閥控制蒸汽加量，以保證超濾管所需的最佳工藝溫度。各個池內都設有液位計，指示各池的液位。

4.5 乳化油分解處理

從調節池廢油收集池輸送來的含油廢水和循環箱排出的濃乳化液，含油量為20%～40%，通過將濃縮液加溫至一定溫度，并加硝酸酸化，使油水進一步分離，并利用水比油的比重大的特點，使水沉降在槽罐底部，將下部含油廢水排至地坑，水放出后可得到含油濃度為50%～90％的廢油液體，而后送至廢油收集箱。

本系統共設兩臺乳化油分解裝置，可單獨使用或同時使用。乳化油分解裝置由分解槽、加溫裝置、加酸裝置（硝酸貯罐+硝酸泵）、在線溫度計和液位計及管路閥門組成。根據池內的在線溫度表檢測廢水溫度，并通過裝設在管道上的閥門控制蒸汽加量，以得到超濾管所需的最佳工藝溫度。硝酸貯罐酸液由硝酸泵送至乳化油分解槽。同時有乳化油需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平臺咨詢具備類似污水處理經驗的企業。

4.6 廢油收集與輸送

收集調節池分離出的廢油及分解箱廢油。蒸汽將廢油加熱至80℃，以便于輸送。運輸車定期將廢油送出。

5 電氣與控制

超濾系統裝置儀電控制系統主要由現場儀表、PLC控制裝置、低壓控制柜、工控機CRT監控系統、現場泵閥操作箱及系統軟件等部分組成。整個系統可實現現場模擬量和開關量信號的自動采集、自動處理。CRT上全面監控，現場設備具有全自動運行和手動干預等控制功能。超濾系統裝置儀電控制系統各部分構成及功能如下。

5.1 現場儀表

現場儀表主要有液位、溫度、壓力、流量等信號儀表，所有重要的及需要參與控制的現場數據均以模擬量和開關量上傳至PLC，在PLC內進行信號處理。現場儀表選用優質品牌產品，精確度和可靠性更高，降低了設備故障率，減少維護成本，系統運行更可靠。

5.2 PLC控制裝置

PLC選用德國西門子S7系列PLC。能可靠地運行，并能完成較復雜的控制任務。使用PLC進行PID調節，可保證被控對象保持正常運行。PLC接受來自現場的輸入信號（儀表、報警開關、設備狀態信號、設備工作方式選擇信號等），并接受上位機CRT發來的指令信號，執行內部用戶軟件程序，產生輸出信號控制現場設備（所有的泵、氣動閥、刮油刮渣機、撇油機、紙帶過濾機等），以實現系統的全自動或部分自動控制功能。

5.3 低壓控制柜

低壓控制柜由電源部分和控制部分組成。電源部分提供整個控制系統所需的各種電源，這部分包括變壓器、穩壓電源、UPS不間斷電源、空氣開關等。控制部分包括整個系統內設備的動力回路，以及相關的控制回路。控制柜內設有開關、電機保護型開關、交流接觸器、繼電器、聲光報警器、端子及信號燈按鈕等設備。

5.4 CRT監控系統

CRT監控系統主要由工控機、顯示器、組態軟件、打印機等組成。兩臺工控機之間、工控機與PLC之間以高速的工業以太網連接。工控機通過PLC將所有現場數據讀出，在CRT組態畫面上顯示，包括設備狀態顯示、工藝參數顯示（部分工藝參數動態顯示）、歷史趨勢顯示等。CRT上的控制功能是通過PLC實現的，在CRT上可自動啟停整個系統，也可啟停部分系統，還可對所有現場設備進行單動操作。同時，CRT工作站還可實現報表打印功能，可制作各種靈活的報表，如班報表、日報表、月報表等。

5.5 現場操作箱

現場操作箱包括泵現場操作箱、閥現場操作箱、刮油刮渣機現場操作箱、撇油機現場操作箱、紙帶過濾機操作箱等。在操作箱上設有設備方式選擇開關，分就地控制和遠程控制方式選擇。在就地方式下，可以手動啟停現場設備。在現場操作箱上，有設備運行、停止、故障狀態指示。

5.6 軟件部分

系統的軟件主要是指PLC運行控制編程軟件，同時還有CRT組態軟件、操作系統和制表軟件等。S7 PLC的編程軟件是STEP7，可在便攜式電腦上對PLC進行編程。CRT組態軟件選用西門子的人機界面軟件WINCC，WINCC強大的人機交互功能會使整個組態界面及監控更加流暢。操作系統軟件及制表軟件選用用戶較熟悉的WINDOWSNT和OFFICE2000。這樣，操作人員稍加培訓便可很快熟悉整個CRT監控的操作。

6 結論

（1）采用無機陶瓷微濾膜工藝，經過多次工程實際應用證明，用于處理冷軋廠乳化液（含油）廢水是完全可行的。

（2）無機陶瓷微濾膜處理冷軋廠乳化液（含油）廢水，出水目前還達不到國家的排放要求（油≤10mg/L），出水需采用MBR等生化處理。

（3）廢油處理可采用硝酸處理，也可采用破乳劑進行處理。雜志 作者： 田力 張照元