无机陶瓷膜法处理乳化液废水

K ey w ords: inorgan ic ceram ic m embrane; em ulsified w astew ater; the optim a l operating cond it ions
近 几年 来, 由 于乳 化液 具有一 定的 润滑 性冷 却、 清洗和防锈等性质, 乳 化液已 成为生产 中使 用最广 泛 的一种切 削液。 在机 械制 造、加工 和清 洗 过程 中, 受 细菌、微生物、高温、机械 杂质等 的污染 产生 大量的 乳 化废液。乳化废液如 果直接排 入水 体, 其中 的油类 物 质在水 面形 成 一 层薄 膜, 使 空 气 中 的氧 不 能 溶 于 水 中, 水体 中浮 游生 物等因 缺氧 而死 亡; 也 防碍 水生 植 物 的光 合作 用, 从 而影响 水体 的自 净作 用, 而 且把 含 油废水用于灌溉也 会引起植 物的死 亡, 破坏 水资源 的 利用价值, 因此必须 进行处 理之后 达标排 放。废乳 化 液的成分包括乳化 油、表面活 性剂、悬浮物、机械杂 质 等, 其中主要是对乳 化油的 处理。国内 外废 乳化液 的 处理方 法 有: 酸 化 法、盐 析 法、絮 凝 法、气 浮 法、混 合 法、微生物法, 但各种处理方法 都有其局限 性 [ 1- 5] 。近 几十年发展起来的 膜法处理 含油废 水, 一般 可不经 过 破乳过程, 直 接实 现油 水分 离 [ 6, 7]。 膜分 离 法是 利 用 乳化油油珠 直径 和水 分子 直 径的 不同 而进 行 截留 分 离的 [ 8]。无 机 陶 瓷 膜作 为 一 种 新 型、高 效 的 分 离 介
TREATM ENT OF EMULSIFIED W ASTEWATER W ITH INORGAN IC CERAM IC M EM BRANE
WANG Y ing, L IM eng, L IW en juan ( Co llege of C iv il Eng ineering, Lanzhou Un iv. of T ech. , Lanzhou 730050, China)
实验分为 预处 理和 无 机陶 瓷 膜处 理 两部 分。预 处理部分包括 隔油 池和 由 烟台 云帆 过滤 系 统有 限公 司提供的精度为 5 m 的重力式过滤纸带; 无机陶瓷膜 由南京九思 高科 技 有限 公司 提 供的。陶 瓷 膜性 能指 标, 支撑体结 构: 19 通 道 多空 氧 化 铝陶 瓷 芯; 外 形尺 寸: 膜 管 外 径 30mm, 通 道 内 径 4 0mm, 管 长: 500mm; 膜孔径: 0 05 m; 膜材 质: 氧化 铝、氧 化 锆, pH
[ 基金项目 ] 甘肃省自然科学基金资助项目 ( 3ZS042 - B25- 005 )
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低温建筑技术
2010 年第 12期 ( 总第 150 期 )
值适用范围: 0 ~ 14。 1 3 实验工艺流程与实验方法
为了降 低 无 机 陶 瓷膜 的 污 染, 延 长 膜 的 使 用 寿 命, 膜前预处理相当 重要。首先 把废液 经过 隔油池 去
工作压力为 0 36M Pa, 膜面 流速为 4 66m / s, 温度 为 50 时, 研究 随着过 滤时 间不断 的增 长, 膜通 量大 小的变化情况。如图 5所示: 无机 陶瓷膜 处理 乳化废 液, 膜通量随着时间的 延长而 不断 下降, 运 行 2 5h 之 后, 膜 通量 几乎 维持在 一个 稳定 的状 态, 即 膜通 量为 80L m- 2 h- 1。无机陶瓷膜 可以在最 优的条 件下运 行长达 8h 以上。
膜面流速 4 66m / s, 温度 50 , 改变泵的出口工作
压力分 别 0 12、0 18、0 24、0 30、0 36、0 42、0 48M Pa
下, 测量并计算出膜通量的大小。
根据图 2的变化曲线, 可以观察到在不同压力下各 条曲线的变化关系, 在 0 24~ 0 36M Pa之间膜通量随着 压力的增大而增加较快; 当压力增加 到 0 48MPa时, 膜 通量增加甚微。因此压力应控制在 0 36M Pa为宜。
工作压 力 0 30M Pa、温度 为 50 时, 分别 在 不同 大小的膜面 流速下 ( 1 51、 3 49、4 66、5 82 ), 研 究膜 通量随时间变化的情况。实验结果如图 3。
膜面流速是指在泵的 推动作用下料液平行于膜 面 流动的平均速度 [ 11] 。由图 3可以看出膜面流速较小 时 膜表面被迅速污染, 膜通量急剧 下降; 膜 面流速过高 的 话, 膜通量反而会下降。膜通量应在 4 66m / s为宜。
膜法处理乳化液废水, 运行时间可达 8h以 上, 油 的去除 率 99 7% , COD 的 去除率 99% , 处 理后的 水达到 一级
排放标准。
关键词 无机陶瓷膜; 乳化液废水; 最优操作条件
中图分类号 TU 992 3
文献标识码 B
文章编号 1001- 6864( 2010) 12- 0003- 03
除浮油和大 的机 械杂 质并 且 用电 热丝 把料 液 加热 至
所需温度、pH 值控制在 6~ 7, 在经过 5 m 的纸带过滤
去 除剩 余的 浮油和 小粒 径的 碎屑、粉末, 以减 小膜 的
污染。经预处理后, 废液 进入无 机陶瓷 膜设 备进行 处 理, 通过调节操作压 力, 膜面流 速, 温度 来研 究膜通 量
直线增加。随着膜表面不 断的沉 积截留 物, 膜 表面的 溶质浓度越来越高, 浓差 极化加 重, 膜通 量不 断下降。 此时浓差极化是影响膜 通量的主 要因素, 压力 增加膜 通量增 加, 但 同时 也 加 重 了 浓 差 极化。 压 力 继续 增 加, 浓 差极 化促 使了凝 胶层 的形 成, 凝 胶层 阻力 起决 定作用。增大 压力, 凝胶 层阻 力 增大, 压 力的 增 大为 阻力的增大所抵消, 此时膜透过量增加甚微。 2 2 膜面流速对膜通量的影响
料液在流经 膜表 面 的时 候产 生的 剪 切力 把 膜表 面上滞留的颗粒、污物带 走; 膜面 流速太 小, 污 物会很 快沉淀在 膜 表面 形 成 浓 差极 化, 而 使 膜 通 量 急剧 下 降; 增大膜表面流速可以 减轻浓 差极化, 增加 膜通量, 但若膜表面流 速过 大的 话 反而 会使 透过 液 的压 力降 低, 膜通量降 低。因 此可 以有 效 地提 高 膜面 流 速, 但 膜面流速的提高也是有一定范围的。 2 3 温度对膜通量的影响
王 瑛等: 无机陶瓷膜法处理乳化液废水
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无机陶瓷膜法处理乳化液废水
王 瑛, 李 梦, 李文娟
( 兰州理工大学 土木工程学院, 兰州 730050)
摘 要 采用无机陶瓷膜法处理乳化液废 水。研究 了操作 压力、膜面流 速、温 度对膜 通量的 影响, 确定了
无机陶瓷膜的最优操作 条件。结 果表明, 在操作压力 为 0 36M P a, 膜面流 速为 4 66m /s, 温 度为 60 时, 无 机陶瓷
操作压力 过大 膜 通量 也不 会再 有 所增 加。操 作压 力 控制在 0 36M P a左右为宜。
( 2) 膜面流速过小或过大 都会影响 膜通量 的大 小, 膜面流速应控制在 4 66m / s左右为宜。
表 1 通过陶瓷膜处 理前后的废液水质指标
指标 石油类 /mg L- 1 CO D cr /m g L- 1
颜色
进料液 2350~ 4780 3210~ 7340
灰黑色
透过液 < 10 < 100 透明
去除率 /% > 99 7 > 99
pH
65
6~ 9
3 结语 ( 1) 操作 压力 增大 膜通 量也 随之 增大, 但如 果
质, 它化学稳定性好、耐 酸碱、耐 高温、耐 有机 溶剂; 再 生能 力 强, 不 与 微 生 物发 生 作 用; 适用 高 温 性、高粘 性、高含固量等组分分离。 1 实验部分 1 1 实验料液
本实验所用的料液是取 用某 机械厂 加工、零件清 洗、机 器和 地面 冲洗水 等组 成的 乳化 废水, 废水 浓度 比使用 的乳 化 液 浓 度 低 很 多。 废 液 石 油 类: 3400 ~ 6500mg /L; COD cr: 5200 ~ 10300; 颜 色: 灰黑 色; pH 值: 7 1 ~ 8 3。 1 2 实验装置
工作压力 0 30M Pa、膜面流速为 4 66m / s时, 改变 温度的大小, 研究 膜通 量随 时间 变化 的情 况。由图 4 可以看出温度 应选 在 50 ~ 60 为宜。增 加 温度 使溶 液黏 度减 小, 传 质扩散 系数 增加, 可以 减小 浓差 极化 现象, 使得膜通量 增加 [ 12] ; 但 温度 过高 随着 膜通 量增 大也增加了膜的污染使膜通量反而下降。 2 4 运行时间对膜通量的影响
王 瑛等响 工作压力为 0 36M P a、膜面流 速为 4 66m / s、温度
为 60 时, 研究 了陶瓷 膜透 过液 中 COD、含油 量及 浊 度随时间的变化情况。由图 6可以看出陶瓷膜透过液 中 COD 的含量随着运行时间的延长而有所增加, 但透 过液中的 COD 都小于 100mg /L。根据 图 7 所示: 透过 液中的含油 量随 着运 行时 间 的延 长也 不断 的 有所 增 加, 但 含 油 量 均 小 于 10mg /L。 COD、含 油 量 符 合 GB8978 - 1996 国家污水综合排放标准 的一级标准。 2 6 陶瓷膜进出液指标
Abstract: T h is experim ent uses inorgan ic ceram ic m em brane for treatm en t o f em ulsion w astew ater It stud ies the effect of the operat ing pressure, ve loc ity and tem perature on the m em brane flux, the opti m a l operating conditions o f using the inorgan ic ceram ic m em brane w ere obta ined T he results indicate that w hen the operating pressure is 0 36 M Pa and the m embrane surface velocity is 4 66 m / s, running t im e can ach ieve above 8 hours, rem oval rate of o il po llutants is m ore than 99 7% , COD rem oval rate is m ore than 99% , the w ater after treatm ent can m eet the one w astew ater- d ischarg ing standard