溫燕,陳小青,李輝

電氣浮/加壓溶氣氣浮處理冷軋濃油廢水的對(duì)比研究

溫燕,陳小青,李輝

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼邯寶公司能源中心，河北邯鄲056003）

對(duì)比研究了電氣浮和溶氣氣浮技術(shù)在冷軋廠含油及乳化液廢水的處理效果。特別對(duì)冷軋含油廢水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，氣浮設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整和出水水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，研究證明：加壓溶氣氣浮在進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，處理效果穩(wěn)定，更適用于組合除油工藝的預(yù)處理環(huán)節(jié)。

冷軋廢水；含油廢水處理；電氣??；加壓溶氣氣浮

1 緒論

冷軋含油及乳化劑廢水（濃油廢水）來自冷軋工序中機(jī)組潤(rùn)滑、乳化液間、潤(rùn)滑油站、液壓站、磨輥間、連退及鍍鋅脫脂段等工序，含乳化液、濃堿（NaOH）、濃油、清洗劑、表面劑等污染成分，其廢水排放量波動(dòng)大，成分復(fù)雜，水質(zhì)變化大且污染組分化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性較好，屬于冶金廢水中最難處理的廢水。

某鋼廠新建冷軋廢水處理站，主要處理冷軋各工序的廢水，處理工藝流程如下圖1所示。

圖1 冷軋廢水站濃油及乳化液廢水處理工藝流程圖

廢水站投運(yùn)后，各系統(tǒng)運(yùn)行較為正常，但是其濃油廢水處理線超濾系統(tǒng)常出現(xiàn)陶瓷膜污堵現(xiàn)象，原因是廢水來水水量波動(dòng)較大時(shí)，調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)出現(xiàn)波動(dòng)，含油、含固量猛增，電氣浮處理受到影響。鑒于此，我們對(duì)超濾的前處理工序——電氣浮在廢水水質(zhì)變化情況下的處理效果進(jìn)行了研究，同時(shí)試驗(yàn)對(duì)比加壓溶氣氣浮的處理效果，以期得到保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)和對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造與工藝調(diào)整客觀依據(jù)。

2 電氣浮與加壓溶氣氣浮處理含油廢水技術(shù)特點(diǎn)

2.1 電氣浮分離法

電氣浮技術(shù)是電解廢水產(chǎn)生氫氣、氧氣微氣泡結(jié)合水中的污染物上浮到水面分離。電氣浮的表面負(fù)荷比常規(guī)氣浮大，水力停留時(shí)間較短，設(shè)備尺寸小而緊湊，但動(dòng)能消耗、維護(hù)費(fèi)用較高。其工藝結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示。

電氣浮進(jìn)水經(jīng)電極板電解產(chǎn)生氣泡，同時(shí)投加硝酸進(jìn)行破乳，油污上浮分離外排，出水送至下一單元進(jìn)行處理。

2.2 加壓溶氣氣浮分離法

加壓溶氣氣浮設(shè)備是將空氣加壓溶解于廢水中，然后通過溶氣釋放器驟然減壓釋放，水的空氣以直徑20～100μm的微小氣泡逸散，與水中的懸浮物、乳化油等粘附上浮形成浮渣去除，清水則由氣浮池下部流出，見下圖3所示。

圖3 加壓溶氣氣浮工藝結(jié)構(gòu)示意圖

加壓溶氣氣浮設(shè)備的氣泡粒度密集均勻，處理效果穩(wěn)定，且運(yùn)行維護(hù)成本低，因此應(yīng)用較為廣泛，尤其適用于含油廢水的處理。

加壓氣浮除油設(shè)計(jì)的主要控制參數(shù)是空氣壓力、回流比、進(jìn)水濃度及停留時(shí)間。其參數(shù)的關(guān)系如下式所示。

A/S：氣固比，單位質(zhì)量固體所釋放空氣的質(zhì)量；

sa：1atm下的飽和空氣度；

Sa：廢水中油或懸浮固體的濃度；

R：廢水回流量；Q：廢水流量；f：溶氣系統(tǒng)的溶氣效率，0.6～0.8；p：溶氣絕對(duì)壓力；P a：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓

3 電氣浮與加壓溶氣氣浮處理效果研究

取不同時(shí)段和工況下調(diào)節(jié)池的出水進(jìn)行化驗(yàn)，其出水含油波動(dòng)范圍在1500～40000 mg/L之間；SS在500～9000 mg/L之間，其中含油量在6000 mg/L左右居多；SS在4000 mg/L左右居多。取三種廢水標(biāo)記1#、2#、3#：1#廢水含油40000 mg/L，SS 9000 mg/L；2#廢水含油6000 mg/L，SS4000 mg/L；3#廢水含油2500 mg/L，SS 1200 mg/L。

3.1 電氣浮處理效果

一般來說，電氣浮運(yùn)行時(shí)，需向廢水中投加適量的NaCl，以保證在同樣的電壓下，更大的電流密度，進(jìn)而降低運(yùn)行電費(fèi)，由于冷軋濃油廢水本身的電導(dǎo)率較高（5000～6000μS/cm），因此無需另投加金屬鹽。

取1#、2#、3#廢水分別進(jìn)入電氣浮進(jìn)行處理，停留時(shí)間控制在30 min，繪制其出水水質(zhì)隨進(jìn)水pH（進(jìn)水投加硝酸調(diào)整pH）的變化如下圖4所示，處理效果如下表1所示。

圖4 電氣浮處理不同進(jìn)水效果隨pH變化關(guān)系

表1 電氣浮最佳pH處理效果

由圖4知，電氣浮進(jìn)水的含油和SS的去除率隨著進(jìn)水濃度的降低而降低，出水水質(zhì)隨著進(jìn)水濃度的降低提高，其在酸性進(jìn)水條件下的處理效果優(yōu)于堿性進(jìn)水，綜合考慮投藥成本，在實(shí)際運(yùn)行中將電氣浮進(jìn)水pH控制在6.5～7.0為宜。

電氣浮設(shè)備的運(yùn)行電流隨著進(jìn)水濃度的變化進(jìn)行調(diào)整，以保證其出水水質(zhì)。運(yùn)行電流隨著進(jìn)水濃度變化的曲線如圖5所示（控制進(jìn)水pH6.5，停留時(shí)間控制在30 min，）。

圖5 電氣浮處理不同進(jìn)水效果隨電流密度變化關(guān)系

在這三種進(jìn)水條件下，電氣浮的產(chǎn)水水質(zhì)隨運(yùn)行電流的增大而提高，高濃度的進(jìn)水需要更大的運(yùn)行電流才能保證出水水質(zhì)，當(dāng)進(jìn)水濃度變大時(shí)，運(yùn)行電流仍控制在較低的數(shù)值時(shí)，有可能造成產(chǎn)水水質(zhì)惡化，后續(xù)超濾系統(tǒng)污堵，如圖6所示電氣浮產(chǎn)水水質(zhì)某月的記錄。

圖6 電氣浮實(shí)際處理產(chǎn)水水質(zhì)記錄

3.2 加壓溶氣氣浮處理效果

控制溶氣壓力1.0 MPa，取1#廢水試驗(yàn)確定設(shè)備的最佳回流比。不同回流比情況下的處理效果曲線如圖7所示。

表7 加壓溶氣氣浮處理效果與回流比關(guān)系

從圖7中可以看出當(dāng)回流比為30%時(shí)，加壓溶氣氣浮氣固比0.004，出水含油量可以＜1000 mg/L，SS為190 mg/L左右，去除率分別達(dá)到97.5%和97.8%左右，回流比為10%到30%之間，出水含油量和濁度均下降的很快，而再增大回流比，達(dá)到40%和70%，處理曲線趨勢(shì)變緩，增大回流比對(duì)出水效果影響逐漸變小，說明回流比為30%時(shí)，加壓溶氣氣浮設(shè)備對(duì)油及SS的去除已經(jīng)達(dá)到較好的效果，結(jié)合經(jīng)濟(jì)方面考慮，回流比在30%較為合理。

將設(shè)備回流比控制在30%左右，取1#、2#、3#廢水進(jìn)入加壓溶氣氣浮，投加絮凝劑（PAC與PAM配比同上）進(jìn)入加壓溶氣氣浮反應(yīng)器，其絮凝劑投加量與處理效果如圖8和表2所示。

圖8 加壓溶氣氣浮處理不同進(jìn)水效果隨投藥量變化關(guān)系

表2 加壓溶氣氣浮最佳處理效果

加壓溶氣氣浮的產(chǎn)水水質(zhì)也受進(jìn)水水質(zhì)的影響，并且其產(chǎn)水水質(zhì)不及電氣浮產(chǎn)水水質(zhì)，但是絮凝劑的投加量對(duì)產(chǎn)水水質(zhì)影響不大，產(chǎn)水水質(zhì)始終比較穩(wěn)定，如圖9所示。

圖9 加壓溶氣氣浮實(shí)際處理產(chǎn)水水質(zhì)記錄

對(duì)比電氣浮與加壓溶氣氣浮處理效果，電氣浮出水水質(zhì)好，在處理1#進(jìn)水時(shí)含油最高去除率達(dá)95%，SS去除率在97%以上，但是其出水水質(zhì)受進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行控制電流變化影響明顯，在進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，而相應(yīng)的運(yùn)行電流未隨之調(diào)整時(shí)，出水水質(zhì)惡化明顯，特別是出水含油（以乳化油為主）超標(biāo)。若要保證電氣浮的處理效果，保證后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì)，需完善電氣浮的運(yùn)行電流動(dòng)態(tài)調(diào)控或是擴(kuò)建調(diào)節(jié)池平穩(wěn)電氣浮進(jìn)水水質(zhì)。

加壓溶氣氣浮出水水質(zhì)差于電氣浮，其含油與SS去除率均不高于電氣浮，但加壓溶氣氣浮進(jìn)水變化時(shí)的投藥量變化對(duì)出水影響較小，出水相對(duì)穩(wěn)定，結(jié)合一個(gè)月的運(yùn)行情況來看，溶氣式氣浮更適作超濾脫油的預(yù)處理。

4 結(jié)論

冷軋廢水水質(zhì)復(fù)雜且波動(dòng)較大，要保證其處理合格，選擇適宜的處理工藝尤為重要，通過對(duì)比研究電氣浮與加壓溶氣氣浮在不同進(jìn)水情況下的處理效果，特出以下結(jié)論：

4.1 冷軋濃油廢水受生產(chǎn)節(jié)奏和工藝限制，來水水質(zhì)波動(dòng)巨大，這對(duì)于廢水處理的穩(wěn)定性是十分不利的，這就需要根據(jù)來水水量與所選處理工藝特點(diǎn)選擇容積足夠大的調(diào)節(jié)池等設(shè)施以均化來水，盡可能的保證進(jìn)水水質(zhì)的均勻；

4.2 電氣浮在調(diào)控及時(shí)的情況下處理效果好于加壓溶氣氣浮，但是耐水質(zhì)沖擊能力較差，在這種情況下，需對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工藝改造和優(yōu)化，如：增加回流管道，均化來水；設(shè)置在線水質(zhì)儀表，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來水水質(zhì)并及時(shí)調(diào)控運(yùn)行等，來完善電氣浮的運(yùn)行，保證處理水質(zhì)；

4.3 加壓溶氣氣浮具有耐水質(zhì)沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，處理水質(zhì)較好且均勻，尤其適合作為組合工藝的某一處理環(huán)節(jié)，可保證整條處理線的穩(wěn)定性；

4.4 考慮若將工藝調(diào)整為加壓溶氣氣浮+電氣浮以取代目前的電氣浮+超濾，可大大降低建設(shè)、設(shè)備與運(yùn)行成本；

4.5 針對(duì)組合工藝來說，不能單純考慮局部工藝設(shè)備的最大處理能力與最優(yōu)處理效果，而要關(guān)注于整套組合工藝多級(jí)處理的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)良好的出水效果，使出水水質(zhì)達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

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A Com parative Study on Treatm ent of Cold Rolling Concentrated Oil Wastewater by Electro-floatation/Pressurized Dissolved Air Floatation

Wen Yan,Chen Xiaoqing,Li Hui
(Handan Steel Hanbao Energy Center of Hebei Iron and Steel Group,Handan,Hebei 056003,China)

The treatment effect of cold rolling oil-containing and emulsion wastewater by electro-floatation and dissolved air floatation technology was comparatively investigated.The operation regulation of the air floatation equipment and the characteristics of outlet water quality at fluctuations of the quality of cold rolling oil-containing wastewater were especially analyzed.It was demonstrated that pressurized dissolved air floatation performs stable treatment under fluctuations of inlet water quality,more applicable for pretreatment of combined oil removing process.

cold rolling wastewater;treatment of oil-containing wastewater;electrofloatation;pressurized dissolved air floatation

X77

B

1006-6764（2015）09-0066-04

2015-03-20

溫燕(1971-)，女，河北邯鄲人，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)從事水處理工藝運(yùn)行工作。