（环境工程专业论文）冷轧含油废水处理工艺的研究.pdf

申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的研究 摘要 随着冷轧带钢生产技术的不断发展， 产品品种的多样化， 冷轧含油废水的成 份日 趋复杂， 处理难度及处理成本不断增加和环保要求日 趋严格， 因此冷轧含油 及乳化液的废水处理一直是钢铁行业公认的最难处理的废水之一， 所以迫切需要 开发一种处理效果稳定、自 动化程度高、 投资成本合理， 具有可持续发展的新型 废水处理工艺。 科学技术的发展， 促进了环保设备的 研究开发，电化学、 纳米技术、 分子技 术， 使水处理的研究及技术装备走向更深层次。 膜分离技术的应用、固定化微生 物处理技术、 膜生物反应器，已得到专业技术人员的认可， 一些行业的应用为水 处理的进一步发展提供了可资参考的资料。 仪控技术的发展， 可满足水处理对各 类诸如温度、p h值、流量等的控制要求。 国内 无机陶瓷膜的研究、 制造技术己 有较大的提高， 并有了实际的工程应用， 微生物专用菌技术在国内外开展并逐渐推广应用， 并在工程应用中取得良 好的成 效。 本课题以冷轧含油废水为处理对象，结合超滤对乳化液的处理、菌种选择、 药剂筛选等科研及细致的工作， 取得冷轧含油废水的处理新工艺， 使冷轧含油废 水处理结束一味引进的历史， 并为将来废水回用创造必要的条件， 为冶金行业的 废水处理增加了新的技术方法。 关键词:含油废水 超滤 生物定向菌 申 请同 济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的研究 a b s t r a c t w i t h t h e t e c h n o l o g y d e v e l o p i n g o f s t r i p s t e e l f r o m c o l d r o l l i n g a n d t h e d i v e r s i f i c a t i o n o f p r o d u c t s , t h e e l e m e n t s o f o i l e d w a s t e w a t e r h a s b e c o m i n g m o r e a n d m o r e c o m p l e x a n d d i s p o s i n g c o s t h a s b e c o m i n g m o r e a n d m o r e h i g h e r . i t i s w e l l k n o w n t h a t e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n s t a n d a r d h a s b e e n i n t e n s i f i e d , w h i c h s u b s e q u e n t l y b r i n g t h e d i s p o s a l o f t h e o i l e d w a s t e w a t e r o r e m u l s i f i e d w a s t e w a t e r t o a b i g p r o b l e m i n i r o n a n d s t e e l i n d u s t r y . i t i s u r g e n t t h a t a n e w s t a b l e , r o b o t i c i z e d , e c o n o m i c a l a n d m a i n t a i n a b l e p r o c e s s o f d i s p o s a l w a t e r n e e d e d t o b e d e v e l o p e d t e c h n o l o g y i s d e v e l o p i n g q u i c k l y a n d p r o m o t i n g t h e r e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t f o r w a r d i n s u c h f i e l d s a s e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n , e l e c t r o c h e m i s t r y , n m , m o l e c u l e t e c h n o l o g y e t c . ，w h i c h b y a l l m e a n s h e l p s t h e w a s t e w a t e r d i s p o s a l t e c h n o l o g y d e v e l o p i n g d e e p l y . m o r e a n d m o r e t e c h n i c i a n s h a v e r e a l i z e d a n d a c c e p t e d s u c h t e c h n o l o g i e s a s m e m b r a n e s e p a r a t i o n , r e g u l a r i z e d m i c r o - b i o - t e c h a n d m e m b r a n e - b i o - r e a c t i o n - a p p a r a t u s . p r o b a t i o n o f t h o s e t e c h n o l o g i e s i n s o m e f i e l d s h a s d r a w n s o m e r e f e r a b l e m a t e r i a l s f o r t h e d e v e l o p m e n t o f w a t e r d i s p o s a l . m e a n w h i l e , i n s t r u m e n t a l c o n t r o l t e c h n o l o g y s r e n o v a t i o n c a n m e e t d e m a n d s o n t h e c o n t r o l l i n g o f t e m p e r a t u r e , p h v a l u e a n d f l o w e t c . i n d o m e s t i c o f c h i n a , t h e t e c h n o l o g y , w h i c h h a s b e e n i n c r e a s e d , o f a b i o - c e r a m i c - m e m b r a n e a n d i t s m a n u f a c t u r e , h a s b e e n u s e d i n s o m e p r a c t i c a l t e c h n o l o g y e n g i n e e r i n g p r o j e c t s . m i c r o - b i o - b a c t e r i u m a p p l i c a t i o n h a s b e e n d e v e l o p e d a n d e x t e n d e d e i t h e r i n d o m e s t i c o r i n o v e r s e a s , a n d g i v e s g o o d t h i s p r o g r a m d r a w s e f f e c t s a t t h e e n d . o u t a n a d v a n c e d o i l e d c o l d r o l l i n g w a s t e w a t e r d i s p o s a l p r o c e s s b y r e s e a r c h t o t h e o i l e d c o l d r o l l i n g t e c h n o l o g y o f h y p e r f i l t r a t i o n e m u l s i f i e d w a t e r d i s p o s a l , w a s t e w a t e r , t h e a n d t h e m e t h o d s 1 1 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 t o c h o o s e b a c t e r i u m a n d m e d i c a m e n t . t h e r e s e a r c h i n t h i s p a p e r w i l l e n d a n d r e f o r m t h e h i s t o r i c a l m e t h o d s t o t h e d i s p o s a l o f o i l e d c o l d r o l l i n g w a s t e w a t e r a n d m a k e i t p o s s i b l e f o r t h e r e c y c l i n g o f d i s p o s e d w a s t e w a t e r i n f u t u r e a n d p r o v i d e s a n e w w a y f o r t h e w a s t e d w a t e r i n m e t a l l u r g y i n d u s t r y . k e y w o r d s : o i l e d w a s t e w a t e r , h y p e r f i l t r a t i o n , b i o - d i r e c t e d - b a c t e r i a i i i 声明 本人郑 重声明: 本论文是 在导师的指导下， 独立进行 研究工作所取 得 的 成 果 ， 撰写 成 博士 / 硕 士 学 位 论 文 土兰宣 幽坦 a 璧 业皿 究 二 。 除 论文中己 经注明引用的内容外， 对论文的研究做出 重要贡献 的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本论文中不包含仃何未 加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 肖 两 ri ll 掀 叶 尹 年3 月 (户 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 1前言 轧钢一般指将钢坯送入两个反向旋转的轧辊中进行辗压， 采用具有不同孔型 的轧辊， 可以轧制各种形状的钢材。 钢材在轧制过程中，除获得所需各种形状及 断面外， 还有改善质量， 使钢材材质致密、晶粒细化均匀、提高钢材物理性能等 效果。 在轧制工艺中，按照轧制钢材温度， 可以分为热轧和冷轧工艺。 热轧，一 般是将钢坯在加热炉或均热炉中加热至 1 1 5 0 - 1 2 5 0 0c ，然后在轧机中进行轧制。 冷轧是将钢坯热轧到一定尺寸后， 在冷状态即常温下进行轧制。 大部分钢材是采 用热车 l 加工的。但由于高温下钢材表面产生很多氧化铁皮，造成钢材表面粗糙、 厚度不均。 所以对于要求表面光洁、 尺寸精确、 力学性能好的钢材， 多采用冷轧。 冷轧在轧制过程中通常采用五个机架的连续轧制， 这种轧制机工艺通常称为五机 架。 冷轧轧制过程中，需通过酸、 碱、 表面活性剂等进行表面处理。 酸碱一般用 于带钢表面的清洗; 表面活性剂降低表面张力，能显著降低溶剂 ( 一般为水) 表 面张力和液一 液界面张力，并具有亲水亲油特性和特殊的吸附性。表面活性剂分 子量一般为几百至几千， 而几千至几万以 上的则称为高分子表面活性剂。 表面活 ,t剂有从天然物质提取的， 有化学合成制备的， 从天然物质提取的称为天然表面 活性剂。 表面活性剂在金属加工工业中广泛应用于金属清洗、酸洗、 磷化处理。 金属 硬表面的污垢包括固相污垢和液相污垢。固相污垢有尘埃、 泥土、铁粉等; 液相 污垢有油腻、润滑油 ( 机油和齿轮油) 和黄油 ( 润滑脂)等。 此外， 冷轧带钢表面处理中为适应各行业对用钢的要求， 逐步增加了 带钢处 理种类， 诸如酸洗板、热镀锌板、电镀锌板、电镀锡板、彩涂板， 而每一类钢板 随着深加工的要求，其表面处理工艺也趋于复杂。 表面处理中的循环液， 一般由纯水配制， 为保证循环液的纯度与所要求离子 浓度， 定期或不定期的排放循环液，当轧制种类变换时， 也需排空循环液重新配 制，诸如此类的所排放的循环液组成了冷轧含油废水。 冷轧含油废水处理一直被公认为钢铁行业最难处理的废水之一。 目前冷轧废 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 水不同于十多年前简单的酸碱废水、 含油废水。 随着技术的进步和冷轧带钢生产 技术的发展， 冷轧产品日 新月异， 伴随着冷轧生产所使用的乳化液、 清洗液、涂 镀液和油脂的种类不断更新和发展， 大量的新配方使用、 添加剂成分的改变， 使 排放废水性质也不断变化。 宝钢2 0 3 0 冷轧建设于二十世纪8 0 年代， 是具有8 0 年代技术水平的现代化冷 轧薄板厂， 有先进的连续浅槽酸洗机组， 全连续五机架轧机， 平整机， 喷流式全 连续电镀锌机组， 热镀锌机组，彩色涂层机组， 辊压成型机组， 连续退火机组以 及全氢罩式退火炉等。 这些机组的主要设备由 西德西马克为首的包括美国维恩尤 那特、日 本新日 铁等 1 9 家公司组成的财团提供。 2 0 3 0冷轧废水处理为满足宝钢冷轧厂连续化、大型化生产的要求，其废水 处理工艺也为成套引进， 其生产工艺在当时是先进的， 然而随着冷轧带钢表面处 理技术的发展，废水处理工艺仍旧停留在上世纪 8 0 -9 0 年代水平，废水处理技 术相对落后于冷轧发展。 具体表现在废水处理排放量增加， 排放的废水成分日 趋 复杂，而废水处理站适应能力弱，常出现c o d 等排放因子等超标现象。 宝钢2 0 3 0 冷轧过近二十年的运行，为满足汽车及家电用板的要求，先后进 行了多次技术改造，使得废水量增加，废水成分变化。根据宝钢钢铁发展规划， 2 0 3 0冷轧将新建脱脂机组、酸洗机组等项目，所以宝钢势必将对废水处理站进 行相应的技术改造。 工业废水处理形式多样的， 往往需要多种工艺的组合。如何组合才能做到既 能达到预期的效果， 又能做到技术经济的合理， 这是一个比较复杂的问题。 总的 来说， 应根据具体污水的水质水量、 排放要求及处理标准， 及尽可能回收有用物 质的前提， 结合当地的地理、自 然气候条件、 可能使用的面积、基建投资条件进 行具体分析。 本课题结合 2 0 3 0 冷轧含油废水处理项目，从以下三个方面开展研究与工程 实践: 第一部分，采用陶瓷无机膜超滤装置处理宝钢 2 0 3 0 冷轧乳化液的研究;第 二部分， 利用生物技术处理稀含油废水的研究; 第三部分， 对水处理药剂优化试 验，选择高效的油絮凝剂。 申 请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 2宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理现状 2 . 1 宝钢 2 0 3 0 冷轧含油废水处理工艺 2 0 3 0 冷轧是八十年代由从西德引进的冷连轧带钢厂。 其废水处理机组由 西德 陶瓷化学公司设计、 供货。 为考虑各机组排水制度的不均匀性， 在处理工艺中设 置两座 5 0 0 m 的调节池，并辅以蒸汽加热，调节池顶部浮油可通过带式撇油机收 集， 沉于槽底的油泥由刮泥机集中于泥斗，由螺杆泵送浓缩池。 位于贮槽中部浓 度约1 %的乳化液是含油废水处理的主要对象， 采用两级有机膜超滤。一级超滤 后，浓度浓缩到3 5 %，二级超滤后废油浓度可浓缩到5 0 。超滤渗透水含油浓 度小于1 o m g / l o 采用的管式超滤，由超滤膜、 支承管、收集管等组成。当时采用超滤处理钢 铁冷轧乳化液在国内尚 无先例;西德公司采用美国k o c h 公司有机膜组装。在随 后的钢铁行业建设中， 有机膜超滤装置逐步被接受而应用， 显示出比传统化学处 理无可比拟的优点。主要体现在: 不产生新的污泥，回收油的质量较好。 其运行工艺流程， 见附图一:2 0 3 0 冷轧有机膜超滤处理工艺。 2 . 2宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理运行状况 宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理系统设计处理量为1 5 m / h ， 经处理后的渗透水再 至废水处理站的酸碱废水处理系统集中处理后排放。 按照理论计算， 用超滤法处 理1 0 0 0 m 浓度为1 %的乳化液时， 排出9 8 0 m 的无油渗透液， 回收浓度为5 0 ( 体 积比)的废油。 影响超滤处理乳化液能力的基本因素是操作温度、 压力、 流速和乳化液的浓 度。 实际操作表明， 在以上操作条件不变的情况下， 超滤处理能力还取决于乳化 液的杂质含量及某些化学成份， 并且很大程度上受清洗效果的影响。 但有机超滤 管通常使用维护要求较高， 宝钢曾出现因温度过高而使超滤管变形， 进而影响出 水效果、 降低超滤管的寿命， 但在实际运行中摸索出 较高的运行经验， 使这套有 机膜超滤装置发挥出了重要作用。 此外， 实际运行中， 含油废水的量远不止1 5 m / h 。 根据含油废水的含油量及 来源，可将其分为两种含废水:乳化液 ( 浓的含油废水)和稀含油废水。 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 2 宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理现状 2 1 宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理工艺 2 0 3 0 冷轧是八十年代由从西德引进的冷连轧带钢厂。其废水处理机组由西德 陶瓷化学公司设计、供货。为考虑各机组排水制度的不均匀性，在处理工艺中设 置两座5 0 0 m 3 的调节池，并辅以蒸汽加热，调节池顶部浮油可通过带式撇油机收 集，沉于槽底的油泥由刮泥机集中于泥斗，由螺杆泵送浓缩池。位于贮槽中部浓 度约l 的乳化液是含油废水处理的主要对象，采用两级有机膜超滤。一级超滤 后，浓度浓缩到3 5 ，二级超滤后废油浓度可浓缩到5 0 。超滤渗透水含油浓 度小于l o m g 1 。 采用的管式超滤，由超滤膜、支承管、收集管等组成。当时采用超滤处理钢 铁冷轧乳化液在国内尚无先例；西德公司采用美国k o c h 公司有机膜组装。在随 后的钢铁行业建设中，有机膜超滤装置逐步被接受而应用，显示出比传统化学处 理无可比拟的优点。主要体现在：不产生新的污泥，回收油的质量较好。 其运行工艺流程，见附图一：2 0 3 0 冷轧有机膜超滤处理工艺。 2 2 宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理运行状况 宝钢2 0 3 0 冷轧含油废水处理系统设计处理量为1 5 m 3 h ，经处理后的渗透水再 至废水处理站的酸碱废水处理系统集中处理后排放。按照理论计算，用超滤法处 理1 0 0 0 m 3 浓度为l 的乳化液时，排出9 8 0 m 3 的无油渗透液，回收浓度为5 0 ( 体 积比) 的废油。 影响超滤处理乳化液能力的基本因素是操作温度、压力、流速和乳化液的浓 度。实际操作表明，在以上操作条件不变的情况下，超滤处理能力还取决于乳化 液的杂质含量及某些化学成份，并且很大程度上受清洗效果的影响。但有机超滤 管通常使用维护要求较高，宝钢曾出现因温度过高而使超滤管变形，进而影响出 水效果、降低超滤管的寿命，但在实际运行中摸索出较高的运行经验，使这套有 机膜超滤装置发挥出了重要作用。 此外，实际运行中，含油废水的量远不止1 5 一h 。根据含油废水的含油量及 来源，可将其分为两种含废水：乳化液( 浓的含油废水) 和稀含油废水。 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 图2 1 正在运行中的2 0 3 0 冷轧有机膜超滤装置 乳化液来自轧机五机架乳化液系统，其含油浓度大，处理难度高，采用有机 膜超滤处理；脱脂废水因含油浓度高且与温度高的碱液相混而乳化，所以这部分 废水也进入超滤系统处理，而有机膜超滤装置对运行温度、p h 值要求很高，温 度过高过低均不利于超滤装置正常运行，因现有超滤无p h 调节系统，所以现有 机膜超滤有一定的局限性，且随着废水种类的变化，使超滤负荷过重。 稀含油废水来自各机组段的带钢表面清洗及厂地冲洗，在实际运行中从源头 控制，严禁含油废水进入酸碱系统，但所集的含油废水量大，超滤系统难以承受， 故大部分含油废水进入了酸碱废水处理系统，因酸碱废水处理系统无含油废水处 理功能，而造成酸碱中和系统中油及c o d 等超标排放。 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 3国内外研究现状 含油废水来源很广，含油废水处理的难易程度取决于油脂在水中的存在形 式。废水中的油脂可以划分为 5 种物理形态: 1 ) 游离态油，静止时能自 动上升到液面，以连续相的油膜漂浮在水面; 2 )机械分散态油， 直径从数微米到数毫米的细微液滴，可为电 荷力或其他 力所稳定，但未受到表面活性剂的影响; 3 ) 化学稳定的乳化油，油滴类似于机械分散态，但由于油一水界面有表面 活性剂的影响而具有高度的稳定性; 4 ) “ 溶解性”油。化学概念上真实溶解的油和极细微分散的油珠 直径一 般小于 5 p m )， 以分子状态或化学方式分散于水体中，这种形态的油通常 无法用常规的物理方法除法; 5 )固体附着油， 吸附于废水中固体颗粒或悬浮物质的表面形成油一固形物。 含油废水处理的初级处理是将可浮油 ( 游离油和非乳化油) 与水分离。 含 油废水处理二级技术是破坏油一 水乳液并分离剩余油。 对于不同种类的含油废水，采用的处理工艺可总结为:物理处理法、化学处 理法、生化处理法。此外，国内还有氧化破乳技术，即通过投加氧化剂破乳、 气 浮达到处理效果; 物理处理法主要包括:混凝沉降、气浮、吸附及粗粒化法、旋流分离法、过 滤法及膜分离法 包括超滤、渗析和反渗透) : 化学处理法:湿式氧化、化学氧化剂氧化法、电解絮凝及电解浮上法;凝聚 法、盐析法、酸化法或几种方法的联合处理。 生化处理法:活性污泥法、生物膜法及氧化塘法。 电化学法:电解法、电磁吸附分离法、电火化法。 其他方法:浓缩焚烧法、加热法与超声波分离等方法。各种含油废水处理方 法的比较见下表: 申 请同 济大学工程硕十学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 表3 . 1 各种含油废水处理方法的比较表 序号方法名称适用范围及粒径/ u m 主要优缺点 1 重力分离浮油、分散油、油一 固 体物 6 0 - 1 5 0 处理量大， 效果稳定， 运行费低， 管理方便，占地面积大 2粗粒化分散油、 乳化油 1 0 - 2 0 设备小，操作简便，长期使用效 果下降， 浓度限制在1 0 0 m g / l 3过滤分散油、乳化油 1 0 出水水质好，设备投资少， 无浮 渣，滤床要常反洗，冲洗要求高 4 空气浮选乳化油、油一 固 体物 1 0 - 2 0 效果较好，工艺成熟，占地面积 大，药剂量大， 产生浮渣 5 膜分离乳化油、 溶解油 6 0 出水水质好，设各紧凑，膜孔易 堵塞，操作费高，清洗复杂 6 吸附溶解油 1 0 效果较好，操作简单，占地面积 大，药剂量大，产生浮渣 8活性污泥溶解油 1 0 出水水质好，造价低，操作费用 高，进水要求高 9生物滤池溶解油( 1 0适应强，运行费用低，基建高 1 0 氧化塘溶解油 1 0 除油效率高、耗电量大、装置复 杂， 电 解过程有氢气产生( 易爆) 1 2 电火花孚 l 化油、溶解油 1 0 效率高、 方法简单、 磁种要求高， 造价高 1 4浓缩焚烧乳油、 乳化油、 溶解油 1 0操作简便， 把废水加热到7 0 以 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 上，使乳化油破坏，粘度减少， 易于浮上，但能耗大，适用于高 浓度油中少量水分的除去。 1 6超声波乳化油、分散油) 1 0 分离效率好， 但装置价格高. 难 于大规模处理 由于各种工业含油废水具有不同的特性， 因此每种处理方法的效果和技术经 济指标相差很大，没有一种处理系统占有绝对优势。 处理浮油经济而有效的方法是重力分离与撇去法。 乳化油的处理复杂且耗费 较高，一般经初级重力分离后需进行二级处理。二级处理技术包括凝聚和过滤、 超滤和反渗透、化学混凝后续空气浮选或沉降、电解等。 目 前，对排水量大、油浓度高的炼油、焦化、钢铁等行业的含油废水，一般 多采用多级联合处理工艺。 含油废水处理的发展趋势是:减少用水和排水量， 提高废水的回用率;发展 预处理技术， 开发高效、 低耗的废水处理新技术; 研究针对性和适应性强的治理 流程，加强自 控水平，提高处理效果。 生物处理技术一般采用厌氧生化或氧化塘等。 极性油脂在生物处理中可被微 生物降解。 非极性油脂或通过初级澄清工艺除去， 或者进入生物絮凝物内， 最后 与剩余污泥一起排出。 3 . 1 国外研究现状 3 . 11 膜生物反应器 膜生物反应器 ( m e m b r a n e b i o r e a c t o r ，简称m b r ) 是膜与生物处理z艺相 结合的技术，1 9 6 9 年美国的s m i t h 首次报道了美国的d o r r - o l i v e r 公司把活性 污泥法和超滤工艺相结合处理城市污水的方法。 该工艺最引人注目的是用膜分离 技术取代了常规的活性污泥二沉池， 用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手 段， 而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。 该工艺在生活污 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 上，使乳化油破坏，粘度减少， 易于浮上，但能耗大，适用于高 浓度油中少量水分的除去。 1 6超声波乳化油、分散油) 1 0 分离效率好， 但装置价格高. 难 于大规模处理 由于各种工业含油废水具有不同的特性， 因此每种处理方法的效果和技术经 济指标相差很大，没有一种处理系统占有绝对优势。 处理浮油经济而有效的方法是重力分离与撇去法。 乳化油的处理复杂且耗费 较高，一般经初级重力分离后需进行二级处理。二级处理技术包括凝聚和过滤、 超滤和反渗透、化学混凝后续空气浮选或沉降、电解等。 目 前，对排水量大、油浓度高的炼油、焦化、钢铁等行业的含油废水，一般 多采用多级联合处理工艺。 含油废水处理的发展趋势是:减少用水和排水量， 提高废水的回用率;发展 预处理技术， 开发高效、 低耗的废水处理新技术; 研究针对性和适应性强的治理 流程，加强自 控水平，提高处理效果。 生物处理技术一般采用厌氧生化或氧化塘等。 极性油脂在生物处理中可被微 生物降解。 非极性油脂或通过初级澄清工艺除去， 或者进入生物絮凝物内， 最后 与剩余污泥一起排出。 3 . 1 国外研究现状 3 . 11 膜生物反应器 膜生物反应器 ( m e m b r a n e b i o r e a c t o r ，简称m b r ) 是膜与生物处理z艺相 结合的技术，1 9 6 9 年美国的s m i t h 首次报道了美国的d o r r - o l i v e r 公司把活性 污泥法和超滤工艺相结合处理城市污水的方法。 该工艺最引人注目的是用膜分离 技术取代了常规的活性污泥二沉池， 用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手 段， 而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。 该工艺在生活污 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的 研究 上，使乳化油破坏，粘度减少， 易于浮上，但能耗大，适用于高 浓度油中少量水分的除去。 1 6超声波乳化油、分散油) 1 0 分离效率好， 但装置价格高. 难 于大规模处理 由于各种工业含油废水具有不同的特性， 因此每种处理方法的效果和技术经 济指标相差很大，没有一种处理系统占有绝对优势。 处理浮油经济而有效的方法是重力分离与撇去法。 乳化油的处理复杂且耗费 较高，一般经初级重力分离后需进行二级处理。二级处理技术包括凝聚和过滤、 超滤和反渗透、化学混凝后续空气浮选或沉降、电解等。 目 前，对排水量大、油浓度高的炼油、焦化、钢铁等行业的含油废水，一般 多采用多级联合处理工艺。 含油废水处理的发展趋势是:减少用水和排水量， 提高废水的回用率;发展 预处理技术， 开发高效、 低耗的废水处理新技术; 研究针对性和适应性强的治理 流程，加强自 控水平，提高处理效果。 生物处理技术一般采用厌氧生化或氧化塘等。 极性油脂在生物处理中可被微 生物降解。 非极性油脂或通过初级澄清工艺除去， 或者进入生物絮凝物内， 最后 与剩余污泥一起排出。 3 . 1 国外研究现状 3 . 11 膜生物反应器 膜生物反应器 ( m e m b r a n e b i o r e a c t o r ，简称m b r ) 是膜与生物处理z艺相 结合的技术，1 9 6 9 年美国的s m i t h 首次报道了美国的d o r r - o l i v e r 公司把活性 污泥法和超滤工艺相结合处理城市污水的方法。 该工艺最引人注目的是用膜分离 技术取代了常规的活性污泥二沉池， 用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手 段， 而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。 该工艺在生活污 申 请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 水处理中获得极好的效果，b o d l m g / l , c o d 2 0 - 3 0 m g / l ， 系统处理能力为 1 0 - 1 0 0 m / h 。另一个早期报道是h a r d t 等人， 在 1 9 7 0 年用一个 i o l 的好氧生物反应 器处理合成废水， 流程中用全程过滤来实现泥水分离。 当时膜生物反应器仍然处 于初级研究阶段。 1 9 8 9 年，日 本政府联合许多大公司共同投资进行了为期6 年的“ 9 0 年代水 复兴计划” 科研项目， 其中膜生物反应器技术作为重要的研究课题之一。 相应的 美国、 法国等也进行了大量研究， 膜生物反应器愈来愈受到重视， 成为水处理技 术研究的一个热点。目 前， 膜生物反应器己 应用于美国、 德国、 法国、日 本和埃 及等十多个国 家， 处理规模在6 - 1 3 0 0 0 m / d 。 近两年来， 膜生物反应器在国内已 进入了实用化阶段。 膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技 术， 与传统的生化处理技术相比， 具有以下主要特点: 处理效率高、 出水水质好; 设备紧凑、占 地面积小;易实现自 动控制、 运行管理简单。 膜生物反应器系统的 处理对象从生活污水扩展到高浓度有机废水和难降解工业废水， 如制药废水、 化 工废水、食品废水、屠宰废水、烟草废水、黄泪污水等。 3 . 1 . 2 固定化微生物及生物定向菌技术 自 法国生物学家巴斯德最早设计的一种称之为醋化器的纯种固定化细胞反 应器以来， 随着生物工程技术的发展， 如何充分利用微生物使其发挥最大的效能， 成为研究的重点。 采用固定化技术， 将微生物通过一定的技术手段， 使微生物固 定生长，有利于提高生物反应器的数量，利于反应后的固液分离，利于去除氮、 去除高浓度的有机物或难以生物降解物质。 生物定向菌技术是利用各种技术筛选、培养具有针对性的细菌，该技术始 申 请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 水处理中获得极好的效果，b o d l m g / l , c o d 2 0 - 3 0 m g / l ， 系统处理能力为 1 0 - 1 0 0 m / h 。另一个早期报道是h a r d t 等人， 在 1 9 7 0 年用一个 i o l 的好氧生物反应 器处理合成废水， 流程中用全程过滤来实现泥水分离。 当时膜生物反应器仍然处 于初级研究阶段。 1 9 8 9 年，日 本政府联合许多大公司共同投资进行了为期6 年的“ 9 0 年代水 复兴计划” 科研项目， 其中膜生物反应器技术作为重要的研究课题之一。 相应的 美国、 法国等也进行了大量研究， 膜生物反应器愈来愈受到重视， 成为水处理技 术研究的一个热点。目 前， 膜生物反应器己 应用于美国、 德国、 法国、日 本和埃 及等十多个国 家， 处理规模在6 - 1 3 0 0 0 m / d 。 近两年来， 膜生物反应器在国内已 进入了实用化阶段。 膜生物反应器是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技 术， 与传统的生化处理技术相比， 具有以下主要特点: 处理效率高、 出水水质好; 设备紧凑、占 地面积小;易实现自 动控制、 运行管理简单。 膜生物反应器系统的 处理对象从生活污水扩展到高浓度有机废水和难降解工业废水， 如制药废水、 化 工废水、食品废水、屠宰废水、烟草废水、黄泪污水等。 3 . 1 . 2 固定化微生物及生物定向菌技术 自 法国生物学家巴斯德最早设计的一种称之为醋化器的纯种固定化细胞反 应器以来， 随着生物工程技术的发展， 如何充分利用微生物使其发挥最大的效能， 成为研究的重点。 采用固定化技术， 将微生物通过一定的技术手段， 使微生物固 定生长，有利于提高生物反应器的数量，利于反应后的固液分离，利于去除氮、 去除高浓度的有机物或难以生物降解物质。 生物定向菌技术是利用各种技术筛选、培养具有针对性的细菌，该技术始 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 于二十世纪初期， 最初应用于战争中的细菌战， 随着人类对环保水平要求的提高， 生物定向菌技术逐步走向和平的道路， 如荷兰等国， 针对油田的污染， 培养出专 门处理含油废水的定向菌。 固定化细胞技术在废水处理领域中具有独特的优越性和巨大的潜力。 当然， 该技术也存在许多不足，要达到工业化应用还需解决以下问题: 1 、高效、 廉价、抗毒性强的生物，发展多种生物共生的固定化体系: 2 、 开发性能稳定、强度高、 寿命长、费用低、 传质阻力小、高强度的固定载体; 3 、开发高效的固定化反应器; 4 、含高强废水固定化处理和其它优化组合的处理工艺的开发; 5 、研究对生物无破坏性、高效率的解吸剂。 此外， 针对微生物的胞外多聚物的开发与应用也在广泛展开。 所谓微生物的 胞外多聚物是微生物在一定的环境条件下， 在其代谢过程中分泌的、 包围在微生 物细胞壁外的多聚化合物。 包括英膜、 粘液层及其表面物质。 这些多聚物成分为 脂、脂肤、多糖脂、中性类脂衍生物等。 微生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、 絮凝剂或助凝剂、 沉淀剂， 还可用 于破乳、润湿、发泡与抗静电。 3 . 1 . 3 无机膜分离技术 无机膜的发展始于二十世纪四十年代，至今经历了三个阶段。第一阶段始 于二战时期的m a n h a t t a n 原子弹计划， 采用多孔陶瓷材料分离u f 6 同位素。 第二 阶段是二十世纪七十年代末， 无机分离膜进入工业领域， 主要发展用于工业的无 机微滤膜和无机膜超滤膜。 二十世纪九十年代至今， 由于无机膜的优异性能和无 机材料科学的发展， 无机膜领域日益扩大， 将无机膜与催化反应过程结合而构成 申请同济大学工程硕士学位论文冷轧含油废水处理工艺的研究 于二十世纪初期， 最初应用于战争中的细菌战， 随着人类对环保水平要求的提高， 生物定向菌技术逐步走向和平的道路， 如荷兰等国， 针对油田的污染， 培养出专 门处理含油废水的定向菌。 固定化细胞技术在废水处理领域中具有独特的优越性和巨大的潜力。 当然， 该技术也存在许多不足，要达到工业化应用还需解决以下问题: 1 、高效、 廉价、抗毒性强的生物，发展多种生物共生的固定化体系: 2 、 开发性能稳定、强度高、 寿命长、费用低、 传质阻力小、高强度的固定载体; 3 、开发高效的固定化反应器; 4 、含高强废水固定化处理和其它优化组合的处理工艺的开发; 5 、研究对生物无破坏性、高效率的解吸剂。 此外， 针对微生物的胞外多聚物的开发与应用也在广泛展开。 所谓微生物的 胞外多聚物是微生物在一定的环境条件下， 在其代谢过程中分泌的、 包围在微生 物细胞壁外的多聚化合物。 包括英膜、 粘液层及其表面物质。 这些多聚物成分为 脂、脂肤、多糖脂、中性类脂衍生物等。 微生物细胞外多聚物可用作表面活性剂、 絮凝剂或助凝剂、 沉淀剂， 还可用 于破乳、润湿、发泡与抗静电。 3 . 1 . 3 无机膜分离技术 无机膜的发展始于二十世纪四十年代，至今经历了三个阶段。第一阶段始 于二战时期的m a n h a t t a n 原子弹计划， 采用多孔陶瓷材料分离u f 6 同位素。 第二 阶段是二十世纪七十年代末， 无机分离膜进入工业领域， 主要发展用于工业的无 机微滤膜和无机膜超滤膜。 二十世纪九十年代至今， 由于无机膜的优异性能和无 机材料科学的发展， 无机膜领域日益扩大， 将无机膜与催化反应过程结合而构成 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的研究 的膜化反应过程被认为是催化学科未来的发展方向之一， 无机膜的发展进入第三 阶段。 在无机膜工业化基础上， 新型膜材料及新的制膜手段日 益得到发展。1 9 9 4 年l a r b o t 等用溶胶一 凝胶技术制备了y - a l z o : 膜， 其孔径可达 1 二左右。1 9 9 7 年 仅美国陶瓷膜市场己 达 1 亿美元。预计2 0 0 5 年整个膜市场为1 0 0 亿美元，无机 膜市场份额将大于1 2 %。 无机分离膜从表层结构上可以分为致密膜和多孔膜两大类。致密膜中主要 的一类是各种金属及其合金膜，如金属把膜、金属银膜以及把一 镍、把一 金、把- 银合膜， 这类金属及金属合金膜主要是利用其对氢的溶解机理而透氢， 用于加氢 或脱氢膜反应以及超纯氢的制备。 另一类致密膜则是氧化物膜， 主要是经过三氧 化二忆稳定的z r 0 2 膜、钙钦矿膜等，这类膜是利用离子传导的原理而选择性透 氧。 按照制膜材料，膜又可分为金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属络合物 膜、分子筛复合膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。 无机膜在液体分离方面的 应用研究， 可以 追溯到2 0 世纪7 0 年代中期， 2 0 世纪8 0 年代初，无机膜在液体分离中的应用取得实质性进展，实现了 产业化应 用。 无机膜超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以 及从废水 中 提取有用物质， 废水净化再利用领域的高新技术。 特点是使用过程简单， 不需 加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。 3 . 2国内研究现状 3 .2 . 1 国内含油废水处理工艺 通过工 n t e r n e t 和宝钢科技检索系统查询国内有关冷轧含油废水处理技术状 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的研究 的膜化反应过程被认为是催化学科未来的发展方向之一， 无机膜的发展进入第三 阶段。 在无机膜工业化基础上， 新型膜材料及新的制膜手段日 益得到发展。1 9 9 4 年l a r b o t 等用溶胶一 凝胶技术制备了y - a l z o : 膜， 其孔径可达 1 二左右。1 9 9 7 年 仅美国陶瓷膜市场己 达 1 亿美元。预计2 0 0 5 年整个膜市场为1 0 0 亿美元，无机 膜市场份额将大于1 2 %。 无机分离膜从表层结构上可以分为致密膜和多孔膜两大类。致密膜中主要 的一类是各种金属及其合金膜，如金属把膜、金属银膜以及把一 镍、把一 金、把- 银合膜， 这类金属及金属合金膜主要是利用其对氢的溶解机理而透氢， 用于加氢 或脱氢膜反应以及超纯氢的制备。 另一类致密膜则是氧化物膜， 主要是经过三氧 化二忆稳定的z r 0 2 膜、钙钦矿膜等，这类膜是利用离子传导的原理而选择性透 氧。 按照制膜材料，膜又可分为金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属络合物 膜、分子筛复合膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。 无机膜在液体分离方面的 应用研究， 可以 追溯到2 0 世纪7 0 年代中期， 2 0 世纪8 0 年代初，无机膜在液体分离中的应用取得实质性进展，实现了 产业化应 用。 无机膜超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以 及从废水 中 提取有用物质， 废水净化再利用领域的高新技术。 特点是使用过程简单， 不需 加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。 3 . 2国内研究现状 3 .2 . 1 国内含油废水处理工艺 通过工 n t e r n e t 和宝钢科技检索系统查询国内有关冷轧含油废水处理技术状 申请同济大学工程硕士学位论文 冷轧含油废水处理工艺的研究 的膜化反应过程被认为是催化学科未来的发展方向之一， 无机膜的发展进入第三 阶段。 在无机膜工业化基础上， 新型膜材料及新的制膜手段日 益得到发展。1 9 9 4 年l a r b o t 等用溶胶一 凝胶技术制备了y - a l z o : 膜， 其孔径可达 1 二左右。1 9 9 7 年 仅美国陶瓷膜市场己 达 1 亿美元。预计2 0 0 5 年整个膜市场为1 0 0 亿美元，无机 膜市场份额将大于1 2 %。 无机分离膜从表层结构上可以分为致密膜和多孔膜两大类。致密膜中主要 的一类是各种金属及其合金膜，如金属把膜、金属银膜以及把一 镍、把一 金、把- 银合膜， 这类金属及金属合金膜主要是利用其对氢的溶解机理而透氢， 用于加氢 或脱氢膜反应以及超纯氢的制备。 另一类致密膜则是氧化物膜， 主要是经过三氧 化二忆稳定的z r 0 2 膜、钙钦矿膜等，这类膜是利用离子传导的原理而选择性透 氧。 按照制膜材料，膜又可分为金属膜、合金膜、陶瓷膜、高分子金属络合物 膜、分子筛复合膜、分子筛复合膜、沸石膜、玻璃膜等。 无机膜在液体分离方面的 应用研究， 可以 追溯到2 0 世纪7 0 年代中期， 2 0 世纪8 0 年代初，无机膜在液体分离中的应用取得实质性进展，实现了 产业化应 用。 无机膜超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以 及从废水 中 提取有用物质， 废水净化再利用领域的高新技术。 特点是使用过程简单， 不需 加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。 3 . 2国内研究现状 3 .2 . 1 国内含油废水处理工艺 通过工 n t e r n e