无机陶瓷超滤膜技术在攀钢冷轧废水处理中的应用

1、冶金动力METALLURGICAL POWER 2006年第5期总第117期无机陶瓷超滤膜技术在攀钢冷轧废水处理中的应用张明智(攀枝花新钢钒股份有限公司动力厂,四川攀枝花617062【摘要】无机陶瓷超滤膜技术已用于处理攀钢冷轧厂乳化液废水,具有处理出水水质稳定,废油含水率低回收价值高,对环境不产生二次污染,与化学破乳法和有机膜处理法比较具有工程投资少、运行费用低、出水水质稳定等优点。【关键词】乳化液废水;无机陶瓷超滤膜;化学破乳;环境保护【中图分类号】TQ085【文献标识码】B【文章编号】1006-6764(200605-0064-03 Application of Inorganic Cer

2、amic Ultra-filtering Film Technologyin Disposal of Cold Rolling Waste WaterZHANG Ming-zhi(Power Plant,Panzhihua New Steel-Vanadium Co.,Ltd.,Panzhihua,Sichuan617062,China【Abstract】The inorganic ceramic ultra-filtering film technology has been used for dis-posal of emulsion waste water from the Cold R

3、olling Plant of Panzhihua Iron&Steel Co., Ltd.The technology is characterized by stable quality of water treated,low water content in waste oil with high recovery value,and no secondary pollution to the environment.It has advantages over the chemical emulsion breaking method and the organic film

4、 disposal method in less engineering investment,low running cost and stable quality of water treated.【Key words】emulsion waste water;inorganic ceramic ultra-filtering film;chemical emulsion breaking;environmental protection1概述攀钢冷轧薄板厂是公司重点效益单位,如果废水处理达不到国家环保要求,将影响冷轧厂正常生产,给公司经济效益带来巨大影响。在该废水处理中由于水质成分复杂,

5、处理非常困难,其中最困难的是乳化液废水处理,由于乳化液中含有大量的表面活性剂,因此化学性质非常稳定,采用一般处理方法难以实现油水的有效分离,目前国内常用的方法是化学破乳法,该方法在生产应用中破乳效果不稳定,出水含油量高达200400mg/l,二次污染严重。本钢和宝钢均采用国外进口有机膜处理设备进行乳化液废水处理,但该方法存在设备价格高,膜管使用寿命短(一般为12年,抗高温和氧化性能差,生产应用困难。因此,目前乳化液废水处理已经成为困扰我国冶金行业的一个重要环保问题。随着近年来对无机膜技术的深入研究,无机膜较有机膜表现出了许多优良的性能,具有耐腐蚀、机械强度高、孔径分布窄,使用寿命长、膜出水通量

6、高、出水水质稳定、占地面积小、工程投资少等优点,鉴于无机膜优良的性能,其应用领域主要在石油化工、食品饮料、生物制药等行列,而在国内冶金行业处理乳化液未见应用先例,攀钢动力厂通过攻关研究试验,成功地将无机陶瓷超滤膜技术应用在冷轧废乳化液的处理中,解决了因化学破乳法困扰攀钢多年的废油泥渣二次污染重大环保问题。2攀钢冷轧乳化液废水处理存在的问题2.1破乳效果不稳定。因操作控制工序繁琐,导致处理后出水含油量高,波动范围大,平均在200400 mg/L,后续工艺处理出水含油量平均在80mg/L以上,难以达到10mg/L的排放标准。2.2破乳后产生的废油含水率高达60%,含渣量达20%,废油回收利用极为困

7、难,不得不长期采用专车运出倾倒在弄弄沟临时土坑内,对环境造成严重的二次污染2.3化学破乳法处理废乳化液的运行费用高。化学破乳法的年运行费用(不含人工费、固定资产折旧费高达60万元以上。2.4化学破乳法工艺复杂,设备故障率高,工人劳动强度大,作业环境恶劣,对岗位人员身心健康带来极大损害。64冶金动力METALLURGICAL POWER2006年第5期总第117期膜面流速/(m s -1膜处理量/(mL min -1原液含油量/(mg L -1出水含油量/(mg L -1最大最小平均最大平均最大最小平均3.5827678265820319.84.96.849589932314213411.56.

8、88.64.51051001022973216712.36.88.923834352325182510.24.56.52.5356745069527028692710221419999.610.75.25.37.17.5温度/膜处理量/(mL min -1原液含油量/(mg L -1出水含油量/(mg L -1最大最小平均最大平均最大最小平均309480862310171611.13.26.1409684902918213511.44.96.45011590962671199710.84.16.955601321041163046215913.36.89.2pH 值处理量/(mL min -1

9、原液含油量/(mg L -1出水含油量/(mg L -1最大最小平均最大最小平均最大最小平均4596889221961297163410.23.96.7579488911471807118513.66.99.381098859031721836224218.48.312.4压力/MPa处理量/(mL min -1原液含油量/(mg L -1出水含油量/(mg L -1最大最小平均最大最小平均最大最小平均0.157264682369105215218.11.24.60.20847578345298618698.50.95.10.25102869432151481231510.51.46.80.3

10、01169811031431328198211.32.17.20.3512411211834412686293114.23.48.3针对冷轧乳化液废水处理中存在的问题,我们在对无机膜与有机膜的特点进行综合分析的基础上,我们决定采用无机陶瓷膜对冷轧乳化液废水处理进行工业性应用试验研究,我们按正交试验要求编制了试验方案,并组织进行了工业性试验。3工业性试验结果3.1工作压力与处理量、水质的关系试验在其他条件不变的情况下,试验压力与处理量、水质的结果如表1:表1试验压力与处理量、水质的结果由表1可以看出随差压力的升高,膜处理量、出水油含量都呈上升趋势。3.2pH 值与处理量、水质的关系试验在工作压力

11、、温度一定的条件下,进行不同pH 值对比试验,其结果如表2:表2pH 值与处理量、水质的关系pH 值发生变化时,其处理量变化不大,但随pH值上升,出水中油含量增加,可能是乳化液部分物质与NaOH 反应所致;同时,运行周期明显缩短。3.3温度与处理量、水质的关系试验在工作压力、pH 值一定的条件下,进行不同温度对比试验,其结果如表3:表3温度与处理量、水质的关系温度升高其膜处理量随之上升,出水水质变化不大。3.4膜面流速与处理量的关系试验超滤的膜通量与被处理溶质的特性及膜边界层厚度有关,因而流体的流动状态对膜通量的影响很明显,在紊流状态下,流速高,浓差极化边界层厚度小,传质过程得到强化,凝胶层集

12、结、粘附速率降低,膜出水通量明显增加,流体在管中流动达到湍流时的临界雷诺数为10000左右,根据计算,膜面的流速应大于4.2m/s 运行,根据这一膜面流速,选择合适的循环泵以保证向超滤装置提供足够大的循环流量见表4。表4膜面流速与处理量的关系65冶金动力METALLURGICAL POWER 2006年第5期总第117期(上接第63页5结束语由上述分析可知:对射水池补排水系统改造,所获得的经济效益是显著的,可大量提高机组效率,减少大量的一次消耗,降低发电成本。4#机与3#机为同型号机组,在2005年三期工程安装过程中,也采取了与3#机一样的补排水系统,且3#机和4#机同用一只回收水池,降低了改

13、造成本。目前,4#机同样也取得了很好的经济效益,同时为安全、经济生产打下了良好的基础。收稿日期:2006-05-19作者简介:方文美(1966-,女,大专,助理工程师,现从事电厂设备管理及机械技术工作。破乳槽乳化液FRU乳化液污水池乳化液收集池厢式压滤机油水超滤器至中和池图1改造后工艺流程图3.5在pH值、工作压力、温度参数试验完毕后,我们重点进行了出水水质达标情况下,运行周期试验。通过试验可知,无机陶瓷膜运行周期随着压力升高而降低。在每个运行周期中都会出现两次出水通量明显变化过程,一是刚运行48h,通量将大幅度下降到一稳定值,二是平稳一定时间后(与压力关系较大,忽然再次下降,即表明清洗时间到

14、来(不同条件运行周期不一样,需试验确定,清洗标准可根据不同乳化液特点而定。在工业性试验条件确定后,实施了该项目技术改造,其工艺流程如图1:经过近三年的生产运行情况证明,该套无机陶瓷超滤膜处理装置设备运行各项参数均达到设计要求,实现了油水较好分离,出水水质稳定,其出水油含量低于10mg/L国家排放标准,平均为4.1mg/L,消除了原处理方法油水无法实现油水分离的问题,消除了油渣的二次污染,实现了废油有效回收利用,确保了冷轧生产稳定运行。4结语4.1开发的无机陶瓷超滤膜装置克服了化学法、有机膜超滤破乳法所存在的致命弱点,在国内外均属领先水平,其设备性能、处理效果、占地面积、运行成本、投资规模等方面均优于国外有机膜超滤装置,其工程投资为国外有机膜超滤装置1/5,运行成本由化学破乳10.59元/m3降低到6.11元/m3,在国内外处于领先水平,具有较高的推广价值。4.2冷轧废水站攻关改造的成功消除了废油渣的二次环境污染,解决了攀钢重大的环保隐患,年可有效回收废油资源约600t,实现了环保治理与可持续发展的同步进行.为攀钢乃至全冶金环保事业的发展做出了贡献。4.3在运行过程中应注意:要尽可能去