脱脂清洗液处理回用技术研究

１引言《清洁生产促进法》自２００３年１月１日实施以来，国家对清洁生产的推进越来越深入，在各相关企业内广泛推行清洁生产技术，２００５年东风商用车公司车身厂涂装生产车间开始创建清洁生产车间工作，在清洁生产审核时发现涂装前处理的脱脂清洗液排放周期短，产生大量的高浓脱脂清洗液废水，不符合清洁生产工艺的要求，是造成涂装废水中环境污染的主要因素之一。

若能将脱脂清洗液处理回用，既可以节约脱脂剂的使用量，降低企业的生产成本，又可以减少对环境的污染，满足清洁生产工艺的要求。

现有脱脂液处理回用技术主要是将油和污渍从脱脂液中分离出来的机械分离过程。

这些技术都只能起部分作用，只是去除了大部分的污渍，但并不能保证回用的脱脂液的质量。

近几年，随着膜分离技术不断推广应用，在一些特殊场合也开始应用膜分离技术除油，其机理主要是利用油的表面张力原理，使得大于膜孔径的油滴被膜孔截留。

特别是无机陶瓷膜具有耐高温、耐化学侵蚀、机械强度好、抗生物能力强、渗透量大、可清洗性强和使用寿命长等特点，在乳化脱脂液除油处理技术方面的应用发展十分迅速。

膜分离技术除油可以最大限度的保证油类的去除效果、同时对脱脂剂有效成分截流较少，是目前的重点发展方向。

脱脂清洗液处理回用技术研究柯亭（东风商用车公司装备技术管理部４４２００１）摘要：采用无机陶瓷膜超滤工艺对东风商用车公司车身厂涂装生产线脱脂工序预脱脂槽中的脱脂清洗液进行了小试和中试试验研究。

试验结果表明，采用无机陶瓷膜对脱脂液进行处理回用，可以长时间控制脱脂液中油污浓度保持在２５０ｍｇ／Ｌ以下的水平，回用的透过液对工件脱脂效果与回用前没有明显差别。

采用无机陶瓷膜分离技术对脱脂液进行处理回用是较好的一种清洁生产工艺。

主题词：脱脂清洗液；陶瓷膜过滤；回用处理ＳｋｉｍｃｌｅａｎｉｎｇｆｌｕｉｄｈａｎｄｌｉｎｇＲｅｕｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＫｅＴｉｎｇ（ＳｅｗｅｒａｇｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔＯｆｆｉｃｅｏｆＳｈａｎｇｈａｉ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｉｎｏｒｇａｎｉｃｍｅｍｂｒａｎｅｕｌｔｒａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｎｔｈｅｃｏｍｐａｎｙＤｏｎｇｆｅｎｇｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｐａｉｎｔｆａｃｔｏｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅｄｅｇｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｐｒｅ－ｓｋｉｍｔａｎｋｃｌｅａｎｉｎｇｆｌｕｉｄｓｋｉｍａｓｍａｌｌｐｉｌｏｔｔｅｓｔ，ａｎｄｐｉｌｏｔｓｔｕｄｉｅｓ．Ｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｕｓｅｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｃｅｒａｍｉｃｍｅｍ－ｂｒａｎｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｄｅｇｒｅａｓｉｎｇｆｌｕｉｄｒｅｕｓｅｃａｎｂｅａｌｏｎｇｔｉｍｅｉｎｔｈｅｆｌｕｉｄｃｏｎｔｒｏｌｓｋｉｍｏｉｌｃｏｎｃｅｎ－ｔｒａｔｉｏｎｍａｉｎｔａｉｎｅｄａｔ２５０ｍｇ／Ｌｌｅｖｅｌ，ｔｈｅｒｅｕｓｅｔｈｒｏｕｇｈｄｅｇｒｅａｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｂａｃｋｗｉｔｈｎｏｏｂｖｉｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｗｉｔｈｔｈｅｆｏｒｍｅｒ．ＵｓｉｎｇｉｎｏｒｇａｎｉｃｍｅｍｂｒａｎｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｌｉｑｕｉｄｄｅｆａｔｔｅｄＲｅｕｓｅｉｓａｇｏｏｄｃｌｅａｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｇｒｅａｓｉｎｇｃｌｅａｎｉｎｇｆｌｕｉｄ；Ｃｅｒａｍｉｃｍｅｍｂｒａｎｅｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；Ｒｅｕｓｅ５８－－２试验方案的确定根据碱性脱脂液的配方，脱脂剂主要由碱和碳酸盐、硅酸盐以及部分表面活性剂组成，分子量通常小于１０００，无机陶瓷膜超滤系统使用的陶瓷膜，其分离膜的孔径为一般都可以达到０．０１微米，根据光谱分析乳化液中的油滴尺寸大的为几十微米，小的在０．０２～０．０５微米左右。

采用无机陶瓷膜可以很好地将乳化油截留下来，而小分子的无机盐类及表面活性剂等小分子物质则完全可以透过去，理论上讲这对于实现脱脂液的回用是完全可行的。

从目前陶瓷膜的制备工艺来看，采用纯Ａｌ２Ｏ３制作的陶瓷膜的膜过滤孔径一般在０．０１ｕｍ－４ｕｍ之间选择，通常是一个微滤过程；采用Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２、ＴｉＯ２制作的陶瓷膜可以达到更小孔径，可以实现超滤的过程。

根据光谱分析乳化液中的油滴尺寸大的为几十微米，小的在０．０２～０．０５微米左右。

对于脱脂液的回用处理过程而言，主要是去除其中的油份，根据理论分析及工程经验来看采用５０ｎｍ～２００ｎｍ孔径的膜产品来分离脱脂清洗液中的油份是完全可行的。

经过技术调研后，我们对车身厂使用的两类脱脂液进行了小试试验，通过化验分析脱脂液处理前后的温度、碱度、表面活性剂、石油类的含量变化，选择２００ｎｍ孔径的膜管进行了中试试验，且设计出具有针对性的脱脂液处理回用工艺中试方案。

试验方案的工作原理图如图１－１所示。

并于２００６年５月份开始在车身厂涂装一部的预脱脂槽（１４Ｍ３）中进行中试试验，利用成套无机膜过滤设备对预脱脂槽内的脱脂液进行连续循环处理回用，试验时对脱脂槽中的脱脂液温度、碱度、表面活性剂和石油类含量变化情况及脱脂效果进行跟踪分析，计算出脱脂液损失量，确定脱脂液补充量，并对膜通量进行长期跟踪记录，分析膜系统处理能力的变化情况。

图１－１脱脂清洗液超滤回用处理工作原理图３小试试验概况３．１小试试验目的小试试验的目的是初步确定一些工艺参数，为进一步的中试试验做准备，包括以下内容：ａ）２００ｎｍ和５０ｎｍ两种膜管对脱脂液中ＣＯＤ、石油类及碱度去除情况；ｂ）工艺流程的确定；ｃ）操作方式的初步确定。

３．２小试工艺流程及主要设备３．２．１工艺流程图３．２．２试验设备无机陶瓷膜超滤主体小试试验成套设备一待脱脂部件已脱脂部件脱脂槽滤液（水＋清洁成分）脱脂（去除浮油）浓度（污渍）：超滤浓缩槽５９－－套，其工艺流程图见图２－１，配备规格分别为５０ｎｍ＊１９通道＊３．８毫米（单通道）＊１０２４毫米（长）、２００ｎｍ＊１９通道＊３．８毫米（单通道）＊１０２４毫米（长）的无机陶瓷膜管各１根。

电加热管，１根，功率：１．２Ｋｗ，２２０ＡＣ。

３．２．３试验过程及结果分析小试试验采用５０ｎｍ、２００ｎｍ的无机陶瓷膜管对脱脂液进行了超滤小试试验，脱脂液包括新配制好的２％左右的ＳＦ８３２０型与ＳＦ９９００型脱脂液，以及车间预脱脂槽、主脱脂槽中的脱脂液，均为模拟车身厂涂装车间脱脂工序作业条件，即脱脂液的温度为５０－６０℃，浓度为２％（质量比）左右。

在无机陶瓷膜超滤系统中脱脂液的膜面流速控制在４－６ｍ／ｓ，压力在３－４Ｋｇ／ｃｍ２，操作温度控制在３０～６０℃之间，保持膜通量较高同时透过液含油量较低的工作状态，主要试验数据见表２－１。

表２－１小试试验数据记录表膜管通径原液参数循环液参数透过液参数平均能数ＣＯＤｏｉｌ碱度ＣＯＤｏｉｌＣＯＤｏｉｌ碱度温度循环流量膜通量ｎｍｍｇ／ｌｍｇ／ｌ点数ｍｇ／ｌｍｇ／ｌｍｇ／ｌｍｇ／ｌ点数℃Ｌ／ｍｉｎＬ／ｍｉｎ２００３８７９４３２４２２１４５２３４２６１５３４．８４５７４３．２２００６５８５７７６１２０２１８９６４２３０２８５５．４４５８０３２００１２０５７５８６２３２３８１０５９７３５６２０６５．５４５８０５．６２００１３６６１５１９２７０９９２１４９７１７６６３３０４５．６４５７８２．６５０４３１４４３９／／３７５７１４３４．８５０７０５５０１８８７２６３５／／４６９６１０６４．３４５７０３通过小试试验得出如下结论：ａ＞试验条件下，无机陶瓷膜对脱脂液中的碱基本无截留作用；ｂ＞从表２－１中数据可知，２００ｎｍ通径的膜管对脱脂液中的ＣＯＤ的去除率约为４２％，石油类去除率约为６３％。

ｃ＞同等条件下处理脱脂清洗液时，５０ｎｍ通径的膜管比２００ｎｍ通径的膜管的膜通量要小２５％左右。

ｄ＞当循环液中的石油类浓度高达１４９７１ｍｇ／Ｌ１１ＤＮ１５ＤＮ３２５ＴＤＮ３２ＤＮ３２取样水嘴膜管ＤＮ３２ＤＮ３２ＤＮ３２２ＤＮ３２ＤＮ３２２３ＤＮ１５１ＤＮ１５ＤＮ３２ＤＮ３２１２循环桶ＤＮ１５２ＤＮ２０３ＤＮ２０４图２－１无机陶瓷膜小试设备工艺流程图６０－－时，透过液中的石油类为３０４ｍｇ／Ｌ，说明无机陶瓷膜对石油类物质截留比较明显，当多次循环过滤时透过液中的石油类仍处于较低的水来，可以满足生产要求；ｅ＞工件在５０℃左右的脱脂透过液中摆动清洗２分钟，工件脱脂效果明显。

ｆ＞采用无机陶瓷膜过滤的工艺流程方式循环利用脱脂液方案基本可行，可以实现油类等多余物质与脱脂液有效成分的分离；ｇ＞柠檬酸对无机陶瓷膜的清洗效果显著；而强碱性清洗剂对试验条件下被污染的膜管基本无清洗效果。

４中试试验概况４．１中试试验目的中试试验的目的如下：ａ＞掌握无机陶瓷膜中试设备对脱脂槽中石油类的去除效果；ｂ＞各种工艺参数的确定，包括温度、压力、流量、循环流量、清洗周期等；ｃ＞无机陶瓷膜处理工序平面布置优化；ｄ＞对脱脂工序生产的影响，包括无机陶瓷膜处理工序正常条件下表面活性剂及碱性添加剂的添加量和添加周期；ｅ＞无机陶瓷膜处理工序正常条件下脱脂槽的倒槽周期；无机陶瓷膜处理工序故障条件下对车间生产可能带来的影响和补救措施；ｆ＞为技术经济分析提供实际数据。

４．２中试主要设备根据小试度验结论确定的中试方案，采用无机陶瓷膜成套设备进行在车身厂涂装一部预脱脂槽处进行中试试验，中试主要设备及规格见表３－１所示。

４．３中试工艺流程图中试工艺试验流程图见图３－１所示。

４．４检测项目和对应检测方式４．５中试试验过程控制整套系统采用ＰＬＣ控制，主要分为补水、过滤、清洗、水洗、排液等５个动作部分。

１）补水：启动污水提升程序，启动提升泵，循表３－１中试试验主要设备及规格表设备名称规格型号单位数量设备名称规格型号单位数量膜管ＣＭＦ－Ｕ－５０－３７×１０１６根３８远传压力表Ｙ－１００套１膜组件１９芯套２压力表Ｙ－１００套２连接件配套套１转子流量计Ｑ＝１０００Ｌ／ｈ套２机架配套套１电磁流量计ＤＮ１００套１纸带过滤机ＪＷ－２５０，Ｑ＝５ｍ３／ｈ套１循环箱１．５ｍ＊１．０ｍ＊１．０ｍ套１污水泵Ｑ＝１．５ｍ３／ｈ，Ｈ＝１５ｍ台１清洗箱１．０ｍ＊１．０ｍ＊１．０ｍ套１供料泵Ｑ＝５ｍ３／ｈ，Ｈ＝４０ｍ台１浓液处置器１．０ｍ＊１．０ｍ＊１．２ｍ套１循环泵Ｑ＝７０ｍ３／ｈ，Ｈ＝２５ｍ台１蒸汽喷射器ＤＮ１５套１连续液位仪ＬＰ７５－１．０套１蒸汽电磁阀ＤＮ１５套１液位开关ＵＱ－１套３电动蝶阀ＤＮ３２套８在线ＰＨ仪Ｍｏｎｉｔｏｒ３６００套１不锈钢搅拌机套２在线温度计斜插式套１电柜含附件只１６１－－环箱液位低自动启动，高时自动停止，按停止键后系统停止。

２）过滤：启动供料泵之前，同时打开渗透电磁阀排水、循环箱进出电动阀，供料泵开启，延时２分钟过滤泵启动；启动过滤程序的先决条件：循环箱有水；停止时供料泵、过滤泵、循环箱进出电动阀、渗透电磁阀停止工作。