申请日2010.05.14
公开(公告)日2010.09.15
IPC分类号C02F1/28; C02F1/66; C02F1/02; C02F9/10
摘要
本发明涉及一种高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，解决了现有乳化油废水处理工艺复杂、运行成本高、容易造成二次污染、处理乳化油效果差的问题，技术方案包括先将调节池中的高浓度乳化油废水温度调节到0-70℃，pH到0.5-2，然后将高浓度乳化油废水送入填充有沸石颗粒的装置，人工沸石粒径为10-50目，填充量为2-10kg/m3水，废水停留时间为0.5-2小时，最后出水进入后续处理单元。本发明工艺简单，投资及运行成本低、操作简单、无任何化学添加剂、无二次污染，预处理后的乳化油废水的油含量可降到100mg/L以下，CODCr降低到2000mg/L以下，完全能满足后续生物处理单元的进水要求。
权利要求书
1.一种高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，包括先将调节池中的高浓度乳化油废水温度调节到0-70℃，pH到0.5-2，然后将高浓度乳化油废水送入填充有沸石颗粒的装置，人工沸石粒径为10-50目，填充量为2-10kg/m3水，废水停留时间为0.5-2小时，最后出水进入后续处理单元。
2.如权利要求1所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，所述沸石为人工沸石。
3.如权利要求1所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，所述调节高浓度乳化油废水温度是通过向调节池中通入蒸汽加热的方法调节，pH值是通过加入浓硫酸的方法调节。
4.如权利要求1或2或3所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，所述沸石粒径为30-50目，填空量为5-10kg/m3水，废水停留时间为0.5-2小时。
5.如权利要求1或2或3所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，经沸石除油后的酸性废水调节pH到6-9之间自动发生混凝沉淀，进一步去除有机物，然后再进入后续处理单元。
6.如权利要求1或4所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，所述后续处理单元为生物处理单元。
7.如权利要求1或2或3所述的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺，其特征在于，所述填充有沸石颗粒装置内的沸石因处理高浓度乳化油废水被部分溶解消耗后，可通过向装置内补充沸石颗粒以保证装置内沸石的填充量要求。
说明书
高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺
技术领域
本发明涉及一种废水处理工艺，具体的说是一种冶金行业轧钢厂高浓度乳化油废水的采用沸石预处理的工艺。
背景技术
在钢铁行业，为了消除带钢冷轧产生的变形热，冷轧生产大多使用乳化液作润滑或冷却剂，乳化油浓度高，主要由2000mg/L以上的矿物油或植物油、乳化剂和水组成，乳化油在污水中呈乳浊状，油滴粒径一般为0.1～25μm，油滴外表包裹一层带负电荷的水化膜，在水中表面活性剂作用下乳化物呈稳定状态，油粒长期保持稳定，难以用机械的方法分离。轧钢厂乳化油废水的主要特点是：①有机物含量高，通常为CODCr10000～25000mg/L;②化学成分复杂，主要成分有油性添加剂、防锈添加剂、助溶添加剂和乳化剂等，③含油分含量高，在2000mg/L以上，若不妥善处理，势必对环境造成严重污染，致使水体COD升高，鱼类等水生生物难以生存乃至死亡。因此中国钢铁行业的带钢冷轧系统，乳化油废水的处理一直是一个行业性难题。
目前对乳化油废水的处理主要包括物理化学法、超滤膜过滤法和生物法。这三类方法各有缺点：(1)物理化学法是通过改变条件或添加药剂使乳化液脱稳，从而达到破乳除油的效果，通常包括加酸加热法和化学药剂破乳法。该法优点是投资省、处理效果好，但是处理过程参数的保证比较困难，另外，处理过程中往往需要加入各种化学添加剂(如各种絮凝剂)，会产生大量的化学污泥，这样，就造成了破乳去油的同时带来新的环境污染问题。(2)超滤法属于膜分离法，是依靠膜和压力来达到分离效果的，去油效果好，但其缺点是设备投资费用高，运行过程维护复杂，难以推广普及应用。(3)利用生物法除油，由于乳化油的特殊状态，直接使用生物法进行处理存在较大问题，因而，生物法通常是与其他方法相结合使用，如化学破乳后或超滤后再进行生物处理。冷轧乳化油经过前面的物理化学方法大幅度降低油含量和CODCr浓度后，具有较好的生物降解性，在后续的厌氧或好氧处理中，其中的有机物可以被生物活性菌种有效利用，实现污染物的进一步降低和废水的达标排放。物理化学-生物相结合的方法目前是国内用的最多的一种乳化液处理工艺，但如前所述，作为预处理工艺的物理化学法同样存在严重二次污染的问题。
因此乳化油废水的处理一直是专家学者研究的课题，又如《环境保护》1996年02期公开了名为“沸石除油性能初探”的论文中介绍了使用天然沸石代替活性碳对低浓度含油废水(油分含量小于2%)的吸附处理。它是采利用天然沸石的多孔结构和大比表面积特征，利用吸附原理对废水中的低浓度油类物质进行吸附去除，这种除油方式存在以下问题：1，因为是利用吸附原理去除低浓度的乳化油废水时，由于沸石的吸附容量有限，饱和后则必需立即更换沸石，经常批量更换沸石会造成操作成本的增加，更换下来的废弃沸石会形成堆积物，其后期处理或再生又是一个技术难题，导致处理成本高。2，对于前述的高浓度乳化油废水，若采用吸附原理处理则很快就会达到吸附饱和，除油效果差，在实际处理大量高浓度乳化油废水时难以实施，因此目前沸石处理乳化油废水只处于理论分析和实验室阶段，难以实际应用。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、投资及运行成本低、操作简单、除油效率高、安全且无二次污染的高浓度乳化油废水的沸石预处理工艺。
本发明技术方案包括先将调节池中的高浓度乳化油废水温度调节到0-70℃，pH到0.5-2，然后将乳化油废水送入填充有人工沸石颗粒的装置，人工沸石粒径为10-50目，填充量为2-10kg/m3水，废水停留时间为0.5-2小时，最后出水进入后续处理单元。
所述调节高浓度乳化油废水温度是通过向调节池中通入蒸汽加热的方法调节，pH值是通过加入浓硫酸的方法调节，浓硫酸可减轻对后续设备的腐蚀作用。
所述人工沸石粒径为30-50目，填空量为5-10kg/m3水，乳化油废水停留时间为0.5-2小时。
破乳除油后的酸性废水加碱调节pH到6-9之间自动发生混凝沉淀进一步去除有机污染物，然后出水再进入后续处理单元。所述pH值调节可根据需要选择，优选采用氢氧化钠调节pH值。
所述后续处理单元为生物处理单元。
所述填充有人工沸石颗粒装置内的人工沸石因处理高浓度乳化油废水被部分消耗后，可通过向装置内补充人工沸石颗粒以保证装置内人工沸石的填充量要求。
本发明所述沸石由于需在酸性条件下具有一定的溶解性，最好为人工沸石，人工沸石是粉煤灰与氢氧化钠水溶液在95℃下活化反应得到物质，可在市场上购得。
本发明所述高浓度乳化油废水，是指油和表面活性剂共存形成的乳状液体，油含量在2000mg/L以上，甚至达到5000mg/L以上，CODCr浓度在10000mg/L以上，甚至可高达100万mg/L。
所述填充有人工沸石颗粒的装置可以为水槽或罐装结构的装置，可用于填充人工沸石以及通入乳化油废水。
发明人经多年研究发现人工沸石材料中的无机矿物质在低pH条件下会溶解出来，在多孔材料人工沸石的存在下与高浓度乳化油废水中的表面活性剂和油类物质发生反应，使其脱稳从而达到破乳的效果，利用该原理处理高浓度乳化油废水效果好。
进一步的，经人工沸石处理过的酸性废水为满足出水要求调节PH至6-9时，由于其酸性条件的变化，可自动发生混凝沉淀，进一步去除有机物和油分，特别是CODCr含量。
有益效果：
1，本发明预处理工艺破乳除油效果好，特别适用于处理高浓度乳化油，处理后的乳化油废水的油含量可降到100mg/L以下，CODCr降低到2000mg/L以下，完全能满足后续生物处理单元的进水要求，有效保证最终高浓度乳化油废水的达标排放，在促进企业的节能减排和可持续发展方面具有重要意义。
2，本发明工艺设备极为简单、沸石原料易得，，操作简便，与目前冷轧钢厂普遍采用的超滤除油工艺相比，投资成本和运行成本可降低三分之二左右，无需添加任何化学添加剂，不对环境造成任何二次污染。
3，本发明改变了目前沸石除油的惯常认识，并非利用沸石的吸原理，而是研究发现了沸石的消耗原理，即在低PH条件下使人工沸石部分溶解后与高浓度乳化油废水中的表面活性剂和油类物质发生反应，以消耗人工沸石的原理除油，因此只需补充消耗的沸石，而无需经常更换沸石，省时省力，操作简便，也不会存在吸附饱和后沸石的后期处理问题，进一步大幅降低了运行及维护成本。
4，本发明方法特别适用于处理来自轧钢厂的高浓度乳化油废水，对于含油和CODCr高的其他行业如机械业切削液乳化油和医药乳化液废水也同样适用。
具体实施例
下面以来自轧钢厂和医药注射液的乳化液为例，进一步具体阐述本发明实施方法。
实施例1：
将冷轧乳化液废水送入调节池，通入蒸汽调节温度至60℃，加入浓硫酸调节pH为1，然后将冷轧乳化液送入人工沸石罐(人工沸石粒径为30目，填充量为5kg/m3水)，间歇搅拌继续反应1小时后，出现明显的破乳现象，废水表层出现大量浮渣，水体状态由最初的乳白色乳化态转化为清澈的透明态。继续向撇除浮油的酸性废中加入氢氧化钠调节pH到7-8，立即出现明显的絮凝沉淀，水质状况明显好转，反应结束后过滤出水。监测结果表明，乳化油废水中初始油分和CODCr浓度分别为5010mg/L和56000mg/L，预处理后分别降低到48mg/L和1340mg/L，完全满足后续生物处理单元的进水要求。当系统运行一段时间后，通过向人工沸石罐中添加人工沸石颗料以补充被耗消掉的人工沸石，满足沸石的填充要求。
实施例2，将将初始pH为7医药注射用乳化液废水送入调节池，控制乳化液废水温度0-70℃，加入浓硫酸调节pH为0.5-2，送入人工沸石罐(人工沸石粒径为10-50目，填充量为2-10kg/m3水)，间歇搅拌继续反应0.5-2小时后，出现明显的破乳现象，废水表层出现大量浮渣，水体状态由最初的乳白色乳化态转化为清澈的透明态，然后加入氢氧化钠调节pH到6-9，立即出现明显的絮凝沉淀，水质状况明显好转，反应结束后过滤出水。监测结果表明，废水CODCr和油浓度由50000mg/L和5000mg/L降低到了1000mg/L和30mg/L。
对比实施例1：将与实施例2相同的初始pH为7的医药注射用乳化液废水送入调节池，控制乳化液废水温度0-70℃，不调节pH，送入人工沸石罐(人工沸石粒径为10-50目，填充量为2-10kg/m3水)，间歇搅拌继续反应0.5-2小时后，观察不到任何破乳现象，监测结果表明，废水CODCr浓度仍在50000mg/L左右，说明简单的沸石吸附对高浓度乳化液不会产生处理效果。
对比实施例2：将将与实施例2相同的医药注射用乳化液废水送入调节池，控制乳化液废水温度0-70℃，加入浓硫酸调节pH为0.5-2，但不与沸石混合，间歇搅拌继续反应0.5-2小时后，观察不到任何破乳现象，监测结果表明，废水CODCr浓度仍在50000mg/L左右，说明简单的加酸加热对高浓度乳化液基本没有处理效果。