孔令剛konglinggang（上海凱鑫分離技術(shù)股份有限公司上海200120）（Shanghai Keysino Separation Technology Inc.Shanghai 200120 China）

無機(jī)陶瓷超濾膜處理乳化油的工程實例

孔令剛
konglinggang
（上海凱鑫分離技術(shù)股份有限公司上海200120）
（Shanghai Keysino Separation Technology Inc.Shanghai 200120 China）

清洗廢水經(jīng)過100nm陶瓷膜處理，濃縮倍數(shù)可達(dá)375倍。濾液含油量小于5mg/L，濃液經(jīng)皂化沉降分離后，含油量約15%。60℃熱水作為常規(guī)清洗和2%的NaOH溶液作為周期性的化學(xué)清洗，可使陶瓷膜的平均通量可以穩(wěn)定在400LMH以上，廢水的綜合處理成本僅為30元/m3。

無機(jī)膜；陶瓷膜；乳化油；超濾

Kay words:inorganic membrane;ceramic membrane;emulsified oil;ultrafiltration

引言

乳化油主要是指在軋鋼、金屬加工、切削和清洗等行業(yè)產(chǎn)生的含油乳化廢水，這種廢水呈乳濁狀，細(xì)小的油珠外面包有一層乳化膜且具有一定量的負(fù)電荷，油粒一般在0.5~20μm，長期穩(wěn)定[1,2]，單一的傳統(tǒng)傳統(tǒng)處理方法，如破乳絮凝、重力分離、氣浮以及生化方法都難以達(dá)到理想的效果。膜法具有處理量大、操作簡便、經(jīng)濟(jì)可靠等特點，在乳化油的工業(yè)應(yīng)用上一直是研究的重點。

早期的研究主要以無機(jī)膜為主，但因其價格昂貴限制了其工業(yè)化應(yīng)用。隨著有機(jī)膜的發(fā)展，以有機(jī)膜及其改性或與傳統(tǒng)工藝組合的研究大量興起[3]。相對于有機(jī)膜與乳化油的高親和性、易污染、難清洗的特點，無機(jī)陶瓷膜以其極好的化學(xué)穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度、耐污染以及可清洗性強(qiáng)等優(yōu)點，加之國產(chǎn)陶瓷膜的普及和進(jìn)口陶瓷膜價格的下降，無機(jī)陶瓷膜在乳化油的處理工藝中將更具有優(yōu)勢。本項目中，就是用無機(jī)陶瓷膜作為核心元件對乳化油進(jìn)行過濾[4]。

1 項目概況

空調(diào)壓縮機(jī)的散熱片在焊接完成后需要對其表面的油劑進(jìn)行清洗。該廠日產(chǎn)生含油乳化液約15m3，峰值排放約3m3/h，含油量300~500mg/L，含有少量清洗劑和雜質(zhì)。要求處理后的水澄清透明，油含量小于10mg/ L，保留清洗劑，可以直接回用到生產(chǎn)，濃縮液和清洗劑收集外運，實現(xiàn)廠區(qū)廢水內(nèi)部零排放。

2 工藝過程及主體設(shè)備

清洗槽中的廢水經(jīng)溢流或排放進(jìn)入集水槽，槽中的給水泵通過液位控制實現(xiàn)自動啟停，將廢水通過保安過濾器輸送至進(jìn)料罐中，通過循環(huán)泵將廢水輸送到膜裝置進(jìn)行分離，濾液回用，濃液回流到進(jìn)料罐。排料泵將濃縮液從進(jìn)料罐中轉(zhuǎn)移到濃液罐。裝置的主體設(shè)備如下：

集水槽——鋼砼下沉式結(jié)構(gòu)，容積3m3。與地溝連通，收集溢流或排放的廢水，槽內(nèi)設(shè)置電接點液位開關(guān)，在廢水液位達(dá)到高液位時啟動給水泵排水，低液位時停止對泵進(jìn)行保護(hù)。

給水泵——功率0.75KW，置于集水槽底部，將廢水輸送至進(jìn)料罐；

保安過濾器——過流量為Q=5m3/h，內(nèi)含40”熔噴濾芯，可以有效攔截集水槽中的顆粒物，防止進(jìn)入膜系統(tǒng)刮傷膜表面；

進(jìn)料罐——存儲給水泵輸送的廢水，同時作為陶瓷膜系統(tǒng)的循環(huán)罐。罐體容積5m3，PE材質(zhì)，設(shè)有高低液位開關(guān)，可以控制循環(huán)泵的起停；

清洗罐——0.5m3，SS304材質(zhì)，用以配置清洗液和做循環(huán)清洗，罐內(nèi)安裝50KW的電加熱絲和與之配套的控溫裝置，在清洗時可以控制一定的溫度以保證清洗效果；

產(chǎn)水罐——10m3，PE材質(zhì)，收集系統(tǒng)產(chǎn)生的濾液，返回生產(chǎn)工藝中使用；

濃液罐——5m3，PE材質(zhì)，收集系統(tǒng)產(chǎn)生的濃液，并做二次分離用；

廢堿罐——0.5m3，PE材質(zhì)，收集化學(xué)清洗后的廢堿；

循環(huán)泵——18.5KW，變頻控制，給陶瓷膜系統(tǒng)提供足夠的流速和壓力；

排料泵——0.75KW，將進(jìn)料罐中的濃縮液排放到濃液罐中或?qū)⑶逑垂拗械膲A排放到廢堿罐中；

膜裝置——273×1200mm膜殼2只，每只膜殼裝Φ41的膜芯19支，總面積19m2，串聯(lián)運行。選用的陶瓷膜涂層為氧化鋯，主要考慮的是氧化鋯膜表面強(qiáng)極性的作用，對油的粘附性較小，油滴不易吸附在膜表面，減少了對膜孔的堵塞[5]。

控制系統(tǒng)——系統(tǒng)設(shè)置手動和自動過程，當(dāng)系統(tǒng)處于排料或清洗過程時，將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到手動狀態(tài)，其余時間均處于自動狀態(tài)。

3 運行過程控制

3.1 運行過程

此過程中系統(tǒng)的控制處于自動狀態(tài)。設(shè)定進(jìn)料罐體積600L時為低液位，體積2m3時為高液位，陶瓷膜循環(huán)泵根據(jù)進(jìn)料罐中的液位，在高/低液位時自動啟動/停止。陶瓷膜的運行壓力通過改變循環(huán)泵的頻率和濃液回流閥的開度來調(diào)節(jié)。系統(tǒng)運行的初始壓力設(shè)置2bar，循環(huán)泵的頻率為40Hz，起始運行通量接近800LMH，濾液中油含量小于1mg/L。隨著運行時間的增加，陶瓷膜的通量逐漸下降。平均通量維持不小于400LMH，濾液含油量不超過5mg/L。系統(tǒng)的運行以3天為一個處理周期，處理廢水的總量約45m3。處理周期結(jié)束后的濃液體積約為600L，即濃縮75倍。如繼續(xù)濃縮，會產(chǎn)生油滴，通量衰減加快，而且常規(guī)熱水清洗較難恢復(fù)通量。每周期通量變化趨勢如下圖：

當(dāng)天產(chǎn)生的廢水處理結(jié)束后，裝置需要用進(jìn)行常規(guī)清洗，以防止油污在膜表面沉積。清洗后的廢水排入地溝，會對次日的廢水進(jìn)行稀釋，因此，每天的起始通量會較前一天稍有變大，但總的趨勢是逐漸降低的。

3.2 膜的恢復(fù)

膜的清洗分為常規(guī)清洗和化學(xué)清洗。

常規(guī)清洗為每天處理結(jié)束后的熱水沖洗。設(shè)置清洗溫度為60℃，由電加熱對清洗操縱的水進(jìn)行升溫，溫度達(dá)到設(shè)定值后，控溫裝置自動停止加熱。然后開啟循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)清洗，清洗濃液和濾液返回清洗槽，計時30min。清洗結(jié)束后，清洗廢水排入集水槽。

4 費用核算

5 結(jié)論

本項目中使用陶瓷膜裝置處理含油廢水，系統(tǒng)操作簡便，穩(wěn)定性高，處理成本低。通過濾液回用，濃液外運，實現(xiàn)了廢水處理的零排放，在含油廢水的處置應(yīng)用中（尤其是針對小水量含油廢水的企業(yè)）有很大的推廣前景?？紤]到含油廢水中油的種類和性狀不同，對陶瓷膜的通量和穩(wěn)定性有較大的影響，設(shè)計前需要對膜通量和穩(wěn)定性進(jìn)行測試。

[1]俞建峰,袁惠新.含油污水處理[J].過濾與分離,1999.9 (4):20-23

[2]遲正平,謝偉.用超濾法處理和回用機(jī)加工切削液[J].工業(yè)水處理.1995.15(6):19-20

[3]陶宇,傅可晶,李軼等.乳化油廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].山東化工.2017.46:36-37

[4]樊栓獅,王金渠.無機(jī)膜處理含油廢水[J].2000.1(1): 61-63

[5]張國勝,谷和平,邢衛(wèi)平等.無機(jī)陶瓷膜處理冷軋乳化液廢水[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報.1998,12(3):288-292.

孔令剛，男（1981.07-）山東人，碩士研究生，工程師，主要從事環(huán)保水處理方向的研究。

Application of inorganic ceramic ultrafiltration membrane in emulsified oil treatment

Treated With 100nm ceramic membrane,the waste water can be condensed up to 375 times.The oil content is less than 5mg/L in the permeate and more than 15%in the concentration.with 60℃water as routine cleaning and 2%NaOH as periodic chemical cleaning,the average flux can be stabilized above 400LMH.The cost of wastewater treatment is only 30 yuan/m3.