一种用于处理废乳化液的方法

摘要

本发明提供了一种用于处理废乳化液的方法，包括：对待处理的废乳化液进行除浮油处理，去除其中的浮油；对去除了浮油的废乳化液进行油水分离处理，去除其中的分散油；对油水分离处理后的废乳化液进行电化学处理，得到去除了浮油、分散油并且其乳化油和溶解油已经絮凝的粗处理废乳化液；对所述粗处理废乳化液进行静置沉淀、超滤处理，得到不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水；其中，利用通电的所述铝板和纳米陶瓷膜进行所述的电化学处理，并且利用断电的所述纳米陶瓷膜进行所述的超滤处理。经本发明的方法处理后，出水水质良好，可完全满足北京市《水污染物综合排放标准》DB11/307-2013中排入公共污水处理系统的排放限制要求。

权利要求

1.一种用于处理废乳化液的方法，其特征在于，包括如下步骤：对待处理的废乳化液进行除浮油处理，去除漂浮于废乳化液液面上的浮油；

通过对去除了浮油的废乳化液进行油水分离处理，去除悬浮于废乳化液中的分散油；

对油水分离处理后的废乳化液进行电化学处理，使其中的乳化油和溶解油絮凝，得到去除了浮油、分散油并且其乳化油和溶解油已经絮凝的粗处理废乳化液；

对所述粗处理废乳化液进行静置沉淀处理，得到上清液；

对所述上清液进行超滤处理，得到不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水；

其中，利用通电的铝板和纳米陶瓷膜进行所述的电化学处理，并且利用断电的所述纳米陶瓷膜进行所述的超滤处理；

其中，在所述电化学处理中，所述纳米陶瓷膜作为阴极连接电源负极，所述铝板作为阳极连接电源正极。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述油水分离处理包括：去除了浮油的废乳化液在自下而上流经倾斜的管路的过程中与管壁发生碰撞，其中比重大于水的污染物向下聚集沉淀，比重小于水的分散油向上聚集浮至水面；

对浮至水面的分散油进行收集，实现废乳化液的油水分离。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电化学处理的处理时间为1.5-2.5h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静置沉淀处理的处理时间为40-80min。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米陶瓷膜的过滤精度为50-100nm。

说明书

一种用于处理废乳化液的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种工业废水处理方法，具体涉及一种纳米陶瓷超滤及电化学氧化耦合处理废乳化液的方法，属于环境保护技术领域。

背景技术

[0002] 机械制造及加工企业在生产过程中，金属切削加工使用大量乳化液作为润滑冷却之用，乳化液经过一段时间使用后，就会变成废水排出。此种废乳化液中主要含有机油和表面活性剂，是用乳化油根据需要用水稀释后再加入乳化剂配制而成的。同时，由于在金属切削过程中溶入大量金属颗粒。因此，该种废乳化液废水还含有大量金属颗粒污染物。

[0003] 由于废乳化液高含油，导致其中的有机污染物浓度很高，一般高达2万～5万mg/L，无法满足排入公共污水处理系统的排放限值要求。因此，必须进行有效、必要的预处理，才可经过公共污水处理系统进行进一步处理。

[0004] 对于废乳化液废水的处理，目前在世界范围内，仅有以下几种方法可以实现污染物的达标排放或转移处置，具体如下：(1)将废乳化液暂存，交由有危废处理资质的单位代行处置。该法较昂贵，不适于产量大的项目。(2)燃烧法。由于该法在燃烧过程中又产生大气污染物，而我国排放标准中对大气污染物的规定又非常严格。因此，燃烧法产生的废气问题很难达标排放。因此，该法亦不适宜。(3)化学处理和蒸发法：此种方法处理效果有限，且一次性投资和运行费用较高。

[0005] 纳米陶瓷材料是新近发展起来的一种新型材料，其主体材料的过滤尺寸为纳米尺度,这大大改善了陶瓷材料的韧性、耐磨性和高温力学等性能，使其具有耐磨损、耐高温、耐油污等优良特性。近年来，纳米陶瓷已广泛应用于石油化工、冶金机械等领域。同时，纳米陶瓷还具有良好的电学性能，并已广泛用于电子技术、激光技术、通讯、生物、医学、导航、自动控制、精密加工、传感技术、计量检测等领域。

[0006] 电化学法处理废水的方法最初应用于20世纪40年代。当时，由于一次性投资较大，电力紧张，成本较高，因而发展缓慢。到20世纪60年代，随着电力工业的发展，电化学法才逐渐被应用到废水处理过程中。近年来，由于电化学法设备占地面积小，操作灵活，排污量小，不仅可以处理无机污染物，也可以处理有机污染物，甚至连一些无法生物降解的有毒有机物与某些含重金属污水都可用此方法进行处理，再加上风力、核电等新兴发电技术的大力发展和推广应用带来的电能成本降低，使得电化学方法在治理废水方面的应用愈加广泛。

[0007] 本发明充分吸收纳米陶瓷材料和电化学方法的优势，首次将两种技术耦合在一起，开发出可去除高含油、高COD(化学需氧量)的纳米陶瓷超滤及电化学氧化耦合的方法，其优点在于运行费用低，一次性投资省，处理效果高效，工艺简单易行，无二次污染。

发明内容

[0008] 本发明的目的是针对现有技术对高含油、高COD废乳化液处理的存在的技术问题，提供一种用于处理废乳化液的方法，该方法运行成本低、去除效率高、操作简单，对处理后的出水水质可完全达到北京市《水污染物综合排放标准》。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供一种用于处理废乳化液的方法，包括如下步骤：

[0010] 对待处理的废乳化液进行除浮油处理，去除漂浮于废乳化液液面上的浮油；

[0011] 通过对去除了浮油的废乳化液进行油水分离处理，去除悬浮于废乳化液中的分散油；

[0012] 对油水分离处理后的废乳化液进行电化学处理，使其中的乳化油和溶解油絮凝，得到去除了浮油、分散油并且其乳化油和溶解油已经絮凝的粗处理废乳化液；

[0013] 对所述粗处理废乳化液进行静置沉淀处理，得到上清液；

[0014] 对所述上清液进行超滤处理，得到不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水；

[0015] 其中，利用通电的所述铝板和纳米陶瓷膜进行所述的电化学处理，并且利用断电的所述纳米陶瓷膜进行所述的超滤处理。

[0016] 其中，通过过滤对所述待处理的废乳化液进行除浮油处理。

[0017] 特别是，所述过滤的过滤精度为80-100μm。

[0018] 废水中的高COD是由废水中的油类物质引起的。废水中的油类物质可分为浮油、分散油、乳化油和溶解油4种类型：(1)浮油，其粒径一般大于100μm，以连续相的形式漂浮于水面，形成油膜或油层。(2)分散油，以微小的油滴悬浮于水中，不稳定，静置一段时间后通常变成浮油，油滴的粒径一般介于10～100μm之间。(3)乳化油，当废水中含有某种表面活性剂时，油滴便成为稳定的乳化液分散于水中，油滴粒径极小，一般小于10μm，多数在0.1～2μm之间。(4)溶解油，以一种化学方式溶解的微粒分散油，油粒直径一般小于0.1μm。

[0019] 经过除浮油处理后，废乳化液中的浮油污染物和粒径大于80-100μm的大颗粒物质基本被去除掉。

[0020] 其中，所述油水分离处理包括：

[0021] 去除了浮油的废乳化液在自下而上流经倾斜的管路的过程中与管壁发生碰撞，其中比重大于水的污染物向下聚集沉淀，比重小于水的分散油向上聚集浮至水面；

[0022] 对浮至水面的分散油进行收集，实现废乳化液的油水分离。

[0023] 特别是，所述管路与水平面的夹角为55-65°。

[0024] 经此步骤处理后，废水中粒径介于10～100μm之间的分散油基本被去除掉。

[0025] 其中，所述电化学处理包括：

[0026] 将油水分离处理后的废乳化液引入电化学处理装置；

[0027] 所述铝板作为阳极连接电源正极，铝板阳极失电子，形成氢氧化铝沉淀，与废水中的乳化油和乳化油发生混凝、凝聚反应后生成矾花沉淀，使其絮凝；

[0028] 所述纳米陶瓷膜作为阴极连接电源负极。

[0029] 特别是，以0.5-1.0m/s的速度将进行了油水分离处理后的废水引入电化学处理装置。

[0030] 废乳化液以较慢的速度流入电化学处理装置，可保证废乳化液在流入的同时，起到很好的均质调节效果，同时又不至由于流速过大形成紊流而影响均质效果。

[0031] 其中，所述电化学和电絮凝处理的处理时间为1.5-2.5h。

[0032] 尤其是，所述铝板的成分为：Al>93.17％，Si：0.09％，Fe：0.19％，Cu：0.10％，Mn：0.79％，Mg：4.46％，Cr：0.085％，Ni<0.05％，Zn<0.2％，Ti<0.10％。

[0033] 特别是，所述纳米陶瓷膜的支撑体材质为α-Al2O3，膜层材质为ZrO2。

[0034] 乳化油和溶解油分散于水中，与水的互溶性很好，难以去除。在电化学处理过程中，阳极溶解出金属离子，与水反应生产氢氧化物，吸附、凝聚乳化油和溶解油，然后聚集结块成为较大的颗粒的油泥。对于形成的比重大于水的油泥，通过静置沉淀至电化学反应装置的底部，通过排泥装置去除；对于形成的比重小于水的油泥细小颗粒团，则通过纳米陶瓷膜超滤去除。

[0035] 其中，对所述粗处理废乳化液进行静置沉淀处理，得到上清液。

[0036] 尤其是，所述静置沉淀处理的时间为40-80min。

[0037] 通过静置沉淀处理后，废水中经过絮凝的大颗粒物质沉降到水底，通过排泥装置排出。

[0038] 其中，对所述上清液进行超滤处理，得到不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水。

[0039] 特别是，利用断电的纳米陶瓷膜进行所述的超滤处理。

[0040] 尤其是，所述纳米陶瓷膜的过滤精度为50-100nm，通道孔径为3.6mm，膜管外径为12mm，膜管长为1000mm，膜管使用范围：PH值0～14，温度≤180℃。

[0041] 纳米陶瓷膜可以截留分子量大于10000以上的油类物质，经过静置沉淀处理和排泥处理后，废乳化液中的大颗粒物质被排出，剩余的污染物可以被纳米陶瓷膜过滤截留，出水即为不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水。

[0042] 其中，本发明用于处理废乳化液的方法还包括：

[0043] 在超滤处理后，对所述纳米陶瓷膜进行清洗。

[0044] 特别是，当出水压力降低到进入所述电化学处理装置前的压力的30％左右时，即对所述纳米陶瓷膜进行清洗。

[0045] 本发明的优点和有益技术效果如下：

[0046] 1、本发明用于处理废乳化液的方法，首次将电化学和纳米陶瓷超滤两种技术耦合在一起，利用电化学方法将废乳化液中的乳化油和溶解油絮凝，利用纳米陶瓷膜将絮凝后的产物过滤，对废乳化液中的油类物质具有很好的去除效果。

[0047] 2、本发明用于处理废乳化液的方法采取分多个步骤，逐级对废乳化液中的污染物进行去除，首先通过除浮油处理去除废乳化液中粒径较大的浮油，利用油水分离处理去除废乳化液中的分散油，最后经过电化学和纳米陶瓷膜超滤法去除废乳化液中较微小的溶解油和乳化油，逐级处理既可以保证对废乳化液中的污染处理完全，又可以减轻后续处理的压力，增加陶瓷膜的使用寿命。

[0048] 3、本发明对去除了浮油和分散油的废乳化液进行电化学处理，其中主要含有乳化油和溶解油，乳化油粒径小，易分散与水中，溶解油以化学方式溶解于废乳化液中，均不易过滤去除；经电化学处理后，废水中的乳化油和溶解油与阳极产生的氢氧化铝沉淀发生混凝、凝聚反应后生成矾花沉淀，变成SS类物质被絮凝，可通过进一步的过滤去除。

[0049] 4、本发明的纳米陶瓷膜既是电化学处理装置的阴极，又是超滤处理的介质；在电化学处理中，纳米陶瓷膜通电，吸收电子，使废乳化液中的污染物絮凝，然后其作为超滤材料将絮凝后的污染物截留，纳米陶瓷膜可以截留分子量大于10000以上的油类物质，废乳化液中的浮油、分散油、乳化油和溶解油几乎全部被去除。

[0050] 5、本发明的方法对高含油、高COD废水处理效果好，适用于处理废乳化液的污染物浓度为：COD为20000-50000mg/L，石油类1000-3000mg/L，SS为500-2000mg/L。

[0051] 6、本发明的方法对废乳化液的处理效果好，废乳化液中的初始COD浓度为40153-42683mg/L，经过本发明方法处理后，出水的COD浓度降低到334.1-381.4mg/L，去除率高达
99.05-99.18％；废乳化液中的初始石油类浓度为2689-2987mg/L，经过本发明方法处理后，出水的石油类浓度降低到4.6-7.5mg/L，去除率高达99.72-99.83％；废乳化液中的初始SS浓度为1488-1657mg/L，经过本发明方法处理后，出水的SS浓度降低到27.4-34.2mg/L，去除率高达97.64-98.21％；出水水质可完全满足北京市《水污染物综合排放标准》DB11/307-
2013中排入公共污水处理系统的排放限制要求。

具体实施方式

[0052] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

[0053] 原料与试剂：

[0054] 铝板购自河北天鹰金属材料有限公司，成分为：Al>93.17％，Si：0.09％，Fe：0.19％，Cu：0.10％，Mn：0.79％，Mg：4.46％，Cr：0.085％，Ni<0.05％，Zn<0.2％，Ti<0.10％，铝板阳极尺寸为：L×B×H＝12mm×2mm×1000mm；

[0055] 纳米陶瓷膜购自南京爱宇高新材料有限公司，支撑体材质为α-Al2O3，膜层材质为ZrO2，过滤精度：50nm，通道孔径：3.6mm，膜管外径：12mm，膜管长：1000mm，膜管使用范围：PH值0～14，温度≤180℃；

[0056] 碱式清洗剂购自浙江鼎盛精细化工有限公司，无色至淡黄色透明液体，密度0.9-1.0g/cm3，pH值11-13；

[0057] 取北京市顺义SMC烧结材料有限公司废乳化液为例，利用本发明方法对其进行处理。

[0058] 实施例1

[0059] 1、使待处理的废乳化液通过细格过滤网，对其进行过滤处理，其中，细格过滤网的过滤精度为90μm；经过细格过滤网过滤后，废乳化液中粒径大于90μm的浮油被去除。

[0060] 2、将去除了浮油的废乳化液经由配水管引入隔油池，使废乳化液自下向上流经油水分离管；经过油水分离管后，废乳化液中的分散油与水由于比重不同，分散油浮至水面，形成油水分离，利用油聚结管对浮至水面的分散油进行收集；其中，油水分离管与水平面的夹角为60°。

[0061] 3、将经由隔油池处理后的废乳化液引入电化学处理装置，进水速度为0.8m/s；其中，电化学处理装置中纳米陶瓷超滤膜阴极和铝板阳极交错排列，间距为10mm，共分两行，每行中各分部5只纳米陶瓷超滤膜和5块铝板阳极板，同时，两行电极材料的排列方向为反向排列，这样，可保证传质均匀；

[0062] 开启电化学处理装置，对其中的废乳化液进行处理，其中运行电压为15V，电流密度为30mA/cm2，处理时间为2h。

[0063] 4、对经过电化学处理后的废乳化液进行静置处理，使其中的大颗粒物质沉降下来，得到上清液，其中静置处理的时间为60min；然后通过排泥装置将沉降到水底的污泥排出。

[0064] 5、通过抽吸泵将上清液抽出，上清液经由纳米陶瓷膜流出，其中的微小污染物被截留，纳米陶瓷膜的过滤精度：80nm，通道孔径：3.6mm，膜管外径：12mm，膜管长：1000mm，出水即为不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水。

[0065] 6、当出水压力降低到进入所述电化学处理装置前的压力的30％时，即开启反洗装置利用碱式清洗剂对纳米陶瓷膜进行清洗。

[0066] 按照国标方法测定出水的COD，石油类和SS含量，结果见表1。

[0067] 表1 实施例1中废乳化液处理前后水质列表

[0068]项目 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 标准值(mg/L) 去除率
COD 40746 334.1 500 99.18％
石油类 2725 4.6 10 99.83％
SS 1533 27.4 400 98.21％

[0069] 实施例2

[0070] 1、使待处理的废乳化液通过细格过滤网，对其进行过滤处理，其中，细格过滤网的过滤精度为100μm；经过细格过滤网过滤后，废乳化液中粒径大于100μm的浮油被去除。

[0071] 2、将去除了浮油的废乳化液经由配水管引入隔油池，使废乳化液自下向上流经油水分离管；经过油水分离管后，废乳化液中的分散油与水由于比重不同，分散油浮至水面，形成油水分离，利用油聚结管对浮至水面的分散油进行收集；其中，油水分离管与水平面的夹角为55°。

[0072] 3、将经由隔油池处理后的废乳化液引入电化学处理装置，进水速度为0.5m/s；其中，电化学处理装置中纳米陶瓷超滤膜阴极和铝板阳极交错排列，间距为10mm，共分两行，每行中各分部5只纳米陶瓷超滤膜和5块铝板阳极板，同时，两行电极材料的排列方向为反向排列，这样，可保证传质均匀；

[0073] 开启电化学处理装置，对其中的废乳化液进行处理，其中运行电压为12V，电流密度为25mA/cm2，处理时间为1.5h。

[0074] 4、对经过电化学处理后的废乳化液进行静置处理，使其中的大颗粒物质沉降下来，得到上清液，其中静置处理的时间为80min；然后通过排泥装置将沉降到水底的污泥排出。

[0075] 5、通过抽吸泵将上清液抽出，上清液经由纳米陶瓷膜流出，其中的微小污染物被截留，纳米陶瓷膜的过滤精度：50nm，通道孔径：3.6mm，膜管外径：12mm，膜管长：1000mm，出水即为不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水。

[0076] 6、当出水压力降低到进入所述电化学处理装置前的压力的30％时，即开启反洗装置利用碱式清洗剂对纳米陶瓷膜进行清洗。

[0077] 按照国标方法测定出水的COD，石油类和SS含量，结果见表2。

[0078] 表2 实施例2中废乳化液处理前后水质列表

[0079]项目 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 标准值(mg/L) 去除率
COD 40153 381.4 500 99.05％
石油类 2689 7.5 10 99.72％
SS 1448 34.2 400 97.64％

[0080] 实施例3

[0081] 1、使待处理的废乳化液通过细格过滤网，对其进行过滤处理，其中，细格过滤网的过滤精度为80μm；经过细格过滤网过滤后，废乳化液中粒径大于80μm的浮油被去除。

[0082] 2、将去除了浮油的废乳化液经由配水管引入隔油池，使废乳化液自下向上流经油水分离管；经过油水分离管后，废乳化液中的分散油与水由于比重不同，分散油浮至水面，形成油水分离，利用油聚结管对浮至水面的分散油进行收集；其中，油水分离管与水平面的夹角为65°。

[0083] 3、将经由隔油池处理后的废乳化液引入电化学处理装置，进水速度为1.0m/s；其中，电化学处理装置中纳米陶瓷超滤膜阴极和铝板阳极交错排列，间距为10mm，共分两行，每行中各分部5只纳米陶瓷超滤膜和5块铝板阳极板，同时，两行电极材料的排列方向为反向排列，这样，可保证传质均匀；

[0084] 开启电化学处理装置，对其中的废乳化液进行处理，其中运行电压为18V，电流密度为35mA/cm2，处理时间为2.5h。

[0085] 4、对经过电化学处理后的废乳化液进行静置处理，使其中的大颗粒物质沉降下来，得到上清液，其中静置处理的时间为40min；然后通过排泥装置将沉降到水底的污泥排出。

[0086] 5、通过抽吸泵将上清液抽出，上清液经由纳米陶瓷膜流出，其中的微小污染物被截留，纳米陶瓷膜的过滤精度：100nm，通道孔径：3.6mm，膜管外径：12mm，膜管长：1000mm，出水即为不含浮油、分散油、乳化油和溶解油的清水。

[0087] 6、当出水压力降低到进入所述电化学处理装置前的压力的30％时，即开启反洗装置利用碱式清洗剂对纳米陶瓷膜进行清洗。

[0088] 按照国标方法测定出水的COD，石油类和SS含量，结果见表3。

[0089] 表3 实施例3中废乳化液处理前后水质列表

[0090]项目 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 标准值(mg/L) 去除率
COD 42683 376.2 500 99.12％
石油类 2987 6.4 10 99.79％
SS 1657 32.8 400 98.02％

[0091] 由表1-3的数据可知，废乳化液中的初始COD浓度为40153-42683mg/L，经过本发明方法处理后，出水的COD浓度降低到334.1-381.4mg/L，去除率高达99.05-99.18％；废乳化液中的初始石油类浓度为2689-2987mg/L，经过本发明方法处理后，出水的石油类浓度降低到4.6-7.5mg/L，去除率高达99.72-99.83％；废乳化液中的初始SS浓度为1488-1657mg/L，经过本发明方法处理后，出水的SS浓度降低到27.4-34.2mg/L，去除率高达97.64-98.21％；本发明方法对废乳化液的处理效果好，出水可完全满足北京市《水污染物综合排放标准》DB11/307-2013中排入公共污水处理系统的排放限制要求。