無(wú)機陶瓷膜處理冷軋廠(chǎng)乳化液廢水工藝

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

關(guān)鍵詞:冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水;無(wú)機陶瓷膜;廢水處理工藝

1 前言

膜技術(shù)被稱(chēng)為21世紀的水處理技術(shù)，是近40年來(lái)發(fā)展最迅速、應用最廣泛的技術(shù)。冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水處理領(lǐng)域，也是膜技術(shù)最重要的應用領(lǐng)域之一。

冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水是鋼鐵行業(yè)冷軋廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的一種廢水，主要成分為2%～10%的礦物油和乳化劑，性質(zhì)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(huán)保排放的要求。

冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水的處理方法有：重力分離法、顆�；�法、深層過(guò)濾法、氣浮分離法和超濾膜分離法。重力分離法、顆�；�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(yōu)點(diǎn)，具體分為有機超濾膜分離法和無(wú)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(chǎng)乳化液超濾膜處理也在其中。乳化液通過(guò)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(jìn)超濾裝置的水平。有機超濾膜具有系統結構簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)好的優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)。近幾年冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水處理膜已由有機超濾膜轉為無(wú)機陶瓷膜。

無(wú)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(yōu)點(diǎn)，因此已應用于石油開(kāi)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(lǐng)域。無(wú)機陶瓷膜對液體中所含機械雜質(zhì)的分離主要依據篩分理論，可以進(jìn)行油水分離是因為無(wú)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(guò)膜孔而實(shí)現分離。因此，無(wú)機陶瓷膜在冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水處理應用上有廣闊的前景。

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

2 處理系統進(jìn)出水水質(zhì)

無(wú)機陶瓷微濾膜處理冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水處理系統進(jìn)出水質(zhì)對比見(jiàn)下表。

3 處理工藝流程（見(jiàn)下圖）

4 處理工藝 

4.1 調節池預處理

來(lái)自冷軋廠(chǎng)的廢乳化液及部分含油廢水首先進(jìn)入格柵，除去大顆粒懸浮物。然后進(jìn)入預處理調節池。調節池接收間斷和連續來(lái)的含油廢水，起均質(zhì)均量調節作用，同時(shí)起到浮油直接回收和顆粒沉淀作用。經(jīng)預處理后的含油廢水通過(guò)提升泵送至紙帶過(guò)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(guò)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(huán)池液位計的控制；由在線(xiàn)溫度檢測儀調節蒸汽加熱；由在線(xiàn)pH表指示調節池酸堿性。

4.2 紙帶過(guò)濾機過(guò)濾處理

調節池中含油廢水被泵送至超濾循環(huán)池前，通過(guò)具有磁過(guò)濾紙帶的過(guò)濾機進(jìn)行過(guò)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(huán)池含油廢水送至循環(huán)泵入口，與大回流液混合進(jìn)入超濾膜，一部分通過(guò)膜，成為凈化的滲濾液，大部分進(jìn)行大回流，還有一部分回流至循環(huán)池。通過(guò)供料泵連續給料，循環(huán)泵工作，并經(jīng)調節形成一個(gè)超濾管正常工作所必須的壓力網(wǎng)。

該系統包括循環(huán)池、超濾管、供料泵、循環(huán)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(mén)。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(guò)程分漂洗、堿洗、酸洗。在整個(gè)清洗過(guò)程中，清洗泵和循環(huán)泵均投入工作。清洗時(shí)，先漂洗一段時(shí)間，而后自動(dòng)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(zhì)量。清洗后達到的效果以在清洗過(guò)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(gè)池中設有蒸汽加熱管，由池內的在線(xiàn)溫度表檢測廢水溫度，通過(guò)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(gè)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(lái)的含油廢水和循環(huán)箱排出的濃乳化液，含油量為20%～40%，通過(guò)將濃縮液加溫至一定溫度，并加硝酸酸化，使油水進(jìn)一步分離，并利用水比油的比重大的特點(diǎn)，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(shí)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(xiàn)溫度計和液位計及管路閥門(mén)組成。根據池內的在線(xiàn)溫度表檢測廢水溫度，并通過(guò)裝設在管道上的閥門(mén)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(shí)有乳化油需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

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(chē)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(chǎng)儀表、PLC控制裝置、低壓控制柜、工控機CRT監控系統、現場(chǎng)泵閥操作箱及系統軟件等部分組成。整個(gè)系統可實(shí)現現場(chǎng)模擬量和開(kāi)關(guān)量信號的自動(dòng)采集、自動(dòng)處理。CRT上全面監控，現場(chǎng)設備具有全自動(dòng)運行和手動(dòng)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(chǎng)儀表

現場(chǎng)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(chǎng)數據均以模擬量和開(kāi)關(guān)量上傳至PLC，在PLC內進(jìn)行信號處理�，F場(chǎng)儀表選用優(yōu)質(zhì)品牌產(chǎn)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(mén)子S7系列PLC。能可靠地運行，并能完成較復雜的控制任務(wù)。使用PLC進(jìn)行PID調節，可保證被控對象保持正常運行。PLC接受來(lái)自現場(chǎng)的輸入信號（儀表、報警開(kāi)關(guān)、設備狀態(tài)信號、設備工作方式選擇信號等），并接受上位機CRT發(fā)來(lái)的指令信號，執行內部用戶(hù)軟件程序，產(chǎn)生輸出信號控制現場(chǎng)設備（所有的泵、氣動(dòng)閥、刮油刮渣機、撇油機、紙帶過(guò)濾機等），以實(shí)現系統的全自動(dòng)或部分自動(dòng)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(gè)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(kāi)關(guān)等�？刂撇糠职�括整個(gè)系統內設備的動(dòng)力回路，以及相關(guān)的控制回路�？刂乒駜仍O有開(kāi)關(guān)、電機保護型開(kāi)關(guān)、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(tài)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(yè)以太網(wǎng)連接。工控機通過(guò)PLC將所有現場(chǎng)數據讀出，在CRT組態(tài)畫(huà)面上顯示，包括設備狀態(tài)顯示、工藝參數顯示（部分工藝參數動(dòng)態(tài)顯示）、歷史趨勢顯示等。CRT上的控制功能是通過(guò)PLC實(shí)現的，在CRT上可自動(dòng)啟停整個(gè)系統，也可啟停部分系統，還可對所有現場(chǎng)設備進(jìn)行單動(dòng)操作。同時(shí)，CRT工作站還可實(shí)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(chǎng)操作箱

現場(chǎng)操作箱包括泵現場(chǎng)操作箱、閥現場(chǎng)操作箱、刮油刮渣機現場(chǎng)操作箱、撇油機現場(chǎng)操作箱、紙帶過(guò)濾機操作箱等。在操作箱上設有設備方式選擇開(kāi)關(guān)，分就地控制和遠程控制方式選擇。在就地方式下，可以手動(dòng)啟�，F場(chǎng)設備。在現場(chǎng)操作箱上，有設備運行、停止、故障狀態(tài)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(shí)還有CRT組態(tài)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(jìn)行編程。CRT組態(tài)軟件選用西門(mén)子的人機界面軟件WINCC，WINCC強大的人機交互功能會(huì )使整個(gè)組態(tài)界面及監控更加流暢。操作系統軟件及制表軟件選用用戶(hù)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(gè)CRT監控的操作。

6 結論

（1）采用無(wú)機陶瓷微濾膜工藝，經(jīng)過(guò)多次工程實(shí)際應用證明，用于處理冷軋廠(chǎng)乳化液（含油）廢水是完全可行的。

（2）無(wú)機陶瓷微濾膜處理冷軋廠(chǎng)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(jìn)行處理。來(lái)源：中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)雜志 作者： 田力 張照元