申请日2016.12.29
公开(公告)日2017.10.20
IPC分类号C02F9/04; C02F101/38; C02F101/32
摘要
本实用新型公开了一种高浓度乳化液<a href="http://www.dowater.com/" style="text-decoration:none"><font color="#000000">废水</font></a>
的处理装置，包括：包括无机膜过滤装置、清液罐、保安过滤器、催化氧化系统、活性炭罐、中间水箱、超滤膜装置、反渗透膜装置;无机膜过滤装置的清液出口与清液罐连接，清液罐的出口经保安过滤器与催化氧化系统的进水口连接;催化氧化系统的出水口经活性炭罐与超滤膜装置的进水口连接，超滤膜装置的出水口与反渗透膜装置的进水口连接，超滤膜装置的浓缩液出口与清液罐连接;反渗透膜装置的浓缩液出口与清液罐连接。采用本实用新型装置处理高浓度乳化液废水能够使废水达到可排放标准，实现绿色环保的处理工艺。
权利要求书
1.一种高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于包括无机膜过滤装置、清液罐、保安过滤器、催化氧化系统、活性炭罐、中间水箱、超滤膜装置、反渗透膜装置;所述的无机膜过滤装置的进水口与用于收集高浓度乳化液废水的原水罐连接，无机膜过滤装置的清液出口与清液罐连接，清液罐的出口经保安过滤器与催化氧化系统的进水口连接;所述的催化氧化系统的出水口经活性炭罐与超滤膜装置的进水口连接，超滤膜装置的出水口与反渗透膜装置的进水口连接将超滤膜出水送入反渗透膜装置进行反渗透处理，超滤膜装置的浓缩液出口与清液罐连接;所述的反渗透膜装置的浓缩液出口与清液罐连接。
2.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的催化氧化系统包括换热器、导热油换热器、催化反应塔、冷却器和氧化出水罐，换热器和导热油换热器依次连接，导热油换热器的工艺介质出口与催化反应塔的进口连接，所述的氧化反应塔的出水口与换热器的传热介质进口连接，换热器的传热介质出口经冷却器与氧化出水罐连接;在所述的换热器的工艺介质进口管上设有氧化剂输入管用于输入氧化剂。
3.根据权利要求2所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的导热油换热器经导热油进入管和导热油排出管与配套的油炉连接。
4.根据权利要求2所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于在所述的换热器的工艺介质进口管上设有氧化剂输入管用于输入氧化剂。
5.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的无机膜过滤装置的浓缩液出口与浓缩液罐连接。
6.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的活性炭罐与超滤膜装置之间设有中间水罐;在所述的超滤膜装置的出水口与反渗透膜装置的进水口之间的连接管路上设有超滤产水罐;所述的反渗透膜装置的透过液出口与反渗透产水罐连接。
7.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的无机膜过滤装置采用的无机膜为陶瓷膜、金属膜或碳化硅膜等;无机膜的孔径在0.1～1.0μm之间。
8.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的超滤膜装置采用的超滤膜为中空纤维超滤膜，超滤膜的材质为聚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯;所述的超滤膜的平均孔径为5～100nm或者为截留分子量是1000～200000Da的膜。
9.根据权利要求1所述的高浓度乳化液废水的处理装置，其特征在于所述的反渗透膜装置的反渗透膜的材质为醋酸纤维素、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜或聚乙烯醇。
说明书
一种高浓度乳化液废水的处理装置
技术领域
本实用新型属于废水处理领域，具体涉及一种高浓度乳化液废水的处理装置。
背景技术
乳化液被广泛用于研磨、锻造等金属加工过程中，主要作用为润滑、冷却、表面清洗和防腐蚀。随着使用时间的延长，冷热交替和微生物降解会导致其变质，失去原有的特性和效用，所以需要周期性的更换，从而连续产生需要处理的废液。
乳化液主要成分为基础油(矿物油、植物油和合成油)、脂肪酸、表面活性剂(非离子型和阴离子型)、辅助表面活性剂、防腐蚀剂、抑菌剂和各种添加剂等。由于用途不同，所以种类繁多，即便是相同的用途，根据不同的提供商，其种类和成分也是千差万别。而且每种乳化液是受专利保护的，其具体化学成分也是未知的，这就增加了废水的处理难度。通常，按照其表面活性剂与水和油的结合程度不同，将乳化液分为Q/W型和W/O型。目前，在金属加工中常用的乳化液为Q/W型，由于其化学性质稳定、物理化学特性非常复杂，所以比其它乳化液处理起来难度更大。
现有乳化液废水处理一般采用化学破乳+气浮/混凝沉淀+生化工艺，或者破乳气浮沉淀后与其他废水混合稀释进入生化系统。但是这些传统技术方案都存在以下缺点：
1、破乳效果不稳定、气浮沉淀后清液含油量较高，影响后续处理工艺;
2、气浮或混凝沉淀物只能做危废处理，其中含水率较高，使得处理成本较高;
3、沉淀物难以采用常规工艺脱水固化处理，严重影响脱水设备(板框压滤)正常运行;
4、生化系统运行不稳定，因含油量较大使得水体中含氧量较低，易导致生化系统瘫痪。
随着科技的不断发展，膜技术越来越多的被用在水处理行业。专利CN103030252A公布了一种乳化液废水膜法处理工艺，该方法虽然最终出水水质较好;但是该方法会产生膜浓缩液无法处理，对环境会造成污染。
高浓度乳化液废水是一种高浓度难降解COD废水，采用传统的化学破乳+气浮/混凝沉淀+生化工艺，存在很多的问题和不足之处。因此有必要针对难处理的高浓度乳化液废水的处理工艺进一步的研究探索。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种绿色环保的高浓度乳化液废水处理装置，采用该装置处理高浓度乳化液废水，不需要加入任何药剂，采用无机膜进行预处理，以纯物理过程去除高浓度乳化液废水中的油;无机膜出水经过ECO催化氧化系统进行处理，去除大部分的COD和色度，出水再经过超滤和反渗透膜处理，最终出水可以达到排放的标准，反渗透膜的浓缩液可以返回到ECO催化氧化系统进行处理，最终不会有浓液产生。
为了实现本实用新型目的，采用如下的技术方案：
一种高浓度乳化液废水的处理装置，包括无机膜过滤装置、清液罐、保安过滤器、催化氧化系统、活性炭罐、中间水箱、超滤膜装置、反渗透膜装置;所述的无机膜过滤装置的进水口与用于收集高浓度乳化液废水的原水罐连接，无机膜过滤装置的清液出口与清液罐连接，清液罐的出口经保安过滤器与催化氧化系统的进水口连接;所述的催化氧化系统的出水口经活性炭罐与超滤膜装置的进水口连接，超滤膜装置的出水口与反渗透膜装置的进水口连接将超滤膜出水送入反渗透膜装置进行反渗透处理，超滤膜装置的浓缩液出口与清液罐连接;所述的反渗透膜装置的浓缩液出口与清液罐连接。
所述的催化氧化系统包括换热器、导热油换热器、催化反应塔、冷却器和氧化出水罐，换热器和导热油换热器依次连接，导热油换热器的工艺介质出口与催化反应塔的进口连接，所述的氧化反应塔的出水口与换热器的传热介质进口连接，换热器的传热介质出口经冷却器与氧化出水罐连接使催化氧化处理的出水进入换热器与待进入催化反应塔的清液换热后再进入冷却器进一步冷却降温至20～40℃。
所述的导热油换热器经导热油进入管和导热油排出管与配套的油炉连接。
在所述的换热器的工艺介质进口管上设有氧化剂输入管用于输入氧化剂。
所述的无机膜过滤装置的浓缩液出口与浓缩液罐连接。
所述的活性炭罐与超滤膜装置之间设有中间水罐;在所述的超滤膜装置的出水口与反渗透膜装置的进水口之间的连接管路上设有超滤产水罐。
所述的反渗透膜装置的透过液出口与反渗透产水罐连接。
所述的无机膜过滤装置采用的无机膜为陶瓷膜、金属膜或碳化硅膜等;无机膜的孔径在0.1～1.0μm之间。
所述的超滤膜装置采用的超滤膜为中空纤维超滤膜，超滤膜的材质为聚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈或聚偏氟乙烯等。所述的超滤膜的平均孔径为5～100nm，或者为截留分子量是1000～200000Da的膜。超滤膜孔径的选择对超滤过程有着重要的影响，孔径过大，则对废水中的COD截留率低，导致废水处理不达标，孔径过小，则会导致过滤通量低，废水处理量低。
所述的反渗透膜装置的反渗透膜的材质可以为醋酸纤维素、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜或聚乙烯醇等。
基于本实用新型装置处理高浓度乳化液废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)、高浓度乳化液废水在无机膜过滤装置经过无机膜过滤完成油水分离，得到无机膜浓缩液和清液;
(2)、经过无机膜过滤得到的清液经过保安过滤器过滤后经换热器和导热油换热器依次加热至200～260℃后进入催化氧化系统，进行催化氧化处理;
(3)、经步骤(2)催化氧化处理的出水先进入换热器与待进行催化氧化的清液换热，再进入冷却器进一步冷却至20～40℃，经过活性炭进行吸附后进入超滤膜装置进行超滤处理，废水的膜面流速在0.5～10m/s之间，去除大颗粒悬浮物和部分COD，得到超滤浓缩液和超滤膜出水;
(4)、超滤浓缩液返回到催化氧化系统，与步骤(1)得到的清液混合再次进行氧化处理;超滤膜出水进入反渗透膜装置进行反渗透处理，得到反渗透浓缩液和透过液，反渗透浓缩液返回催化氧化系统进行氧化处理;透过液达到回用水的标准，直接回用。
所述的高浓度乳化液废水的COD在100000～400000mg/L之间，含油量在2000～10000mg/L之间。高浓度乳化液废水含有至少一种以下的顽固COD成分：多环芳烃、杂芳化合物、氯化芳族化合物、硝基芳族化合物、芳族胺、芳族烯烃、芳族酯、联苯或者有机氰化物。
步骤(1)中，无机膜过滤的操作压力在0.1～0.4MPa之间。无机膜耐高温，对无机膜过滤的温度无限制。高浓度乳化液废水先经过无机膜过滤，通过筛分原理，使大于膜孔径的乳化油被截留，而小于膜孔径的水溶液透过膜，得到无机膜的浓缩液和清液。无机膜浓缩液含油量较高，直接进行焚烧处理。
步骤(2)中，所述的催化氧化处理为CWAO催化湿式氧化法处理。CWAO催化湿式氧化法处理的方法为：清液连续通入催化氧化系统进行催化湿式氧化处理，停留时间1～2h，在催化剂的作用下，在温度200～260℃、压力5～8MPa下进行氧化反应，利用氧化剂将有机物氧化分解为CO2、H2O及N2等无害物质，达到净化的目的;其中，所述的催化剂为以过渡金属氧化物中的一种或几种过渡金属氧化物的复合物为有效成分、以Al2O3为载体的催化剂，金属氧化物的负载量2～10(wt)%或过渡金属盐;以有效成分的用量计(即不包括载体的重量)，催化剂的用量为250～350g/吨水，优选为300g/吨水;所述的氧化剂为空气、氧气或双氧水等，以氧气计，所述的空气或氧气的用量为2～3.5m3/h，优选为3m3/h。
所述的过渡金属选自Cu、Fe、Ni、Co、Mn;所述的过渡金属盐选铜盐、亚铁盐、镍盐、钴盐、锰盐;具体的，上述过渡金属盐可以选自盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、氟硼酸盐(BF4-)、乙酸盐。
步骤(3)中，通过换热器使待进入催化氧化系统的清液与催化氧化系统出水进行换热，提高了热量利用率，降低了耗能。活性炭吸附的主要目的是降低废水中的色度和COD含量，减小有机物对膜系统的污染，保证后续膜系统的运行稳定性。
超滤膜装置的操作温度控制在20～40℃，温度选择过高，会直接影响超滤膜的使用寿命，温度选择过低，则会导致过滤过程的通量过低。超滤膜装置的过滤压力控制在0.05～0.2MPa，压力过高，系统能耗增大，同时也易形成膜污染，直接影响超滤系统的运行;压力过低，会导致超滤膜系统的过滤通量过低。
步骤(4)中，反渗透装置的操作压力为0.5～3.0MPa，操作温度为20～40℃。反渗透处理主要去除废水中的COD、色度和盐分。反渗透浓缩液中含有较多的盐，其有机物含量高，且色度值高，可以将反渗透浓缩液与步骤(1)无机膜过滤得到的清液、步骤(2)得到的超滤浓缩液混合，再次返回催化氧化系统进行氧化处理。
和现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
采用本实用新型装置处理高浓度乳化液废水能够使废水达到可排放标准，实现绿色环保的处理工艺。具体表现为：
1、无机膜分离可耐高油、高固含量处理，整个系统稳定性较好，耐冲击能力较强，通过无机膜对高浓度乳化液废水进行油水分离，去除掉废水中的悬浮物和油，无机膜浓缩液进行焚烧;
2、无机膜清液经过催化氧化系统进行处理，药剂使用量少，是纯化学处理技术，能够去除大部分的COD和色度，不会产生浓缩液和污泥等污染物;
3、催化氧化出水进行活性炭处理，进一步减小COD和色度值，并提高反渗透出水的水质，解决反渗透膜污染、通量低的问题。再进入双膜法系统经过超滤和反渗透膜处理，反渗透膜的截留率高、色值去除率高，通量稳定，最终出水可以达到排放的标准。超滤浓缩液和反渗透浓缩液可以返回到催化氧化系统进行处理，最终不会有浓液产生。