无机陶瓷膜处理冷轧厂乳化液废水工艺

田 力，张照元

(丹东北方环保工程有限公司，辽宁 丹东 118002)

无机陶瓷膜处理冷轧厂乳化液废水工艺

田 力，张照元

(丹东北方环保工程有限公司，辽宁 丹东 118002)

通过对冷轧厂乳化液（含油）废水处理方法的对比，说明处理该废水采用无机陶瓷膜处理装置完全可行；介绍了无机陶瓷膜处理冷轧厂乳化液（含油）废水的工艺过程及处理系统组成。

冷轧厂乳化液（含油）废水;无机陶瓷膜;废水处理工艺

1 前言

膜技术被称为21世纪的水处理技术，是近40年来发展最迅速、应用最广泛的技术。冷轧厂乳化液（含油）废水处理领域，也是膜技术最重要的应用领域之一。

冷轧厂乳化液（含油）废水是钢铁行业冷轧厂生产过程产生的一种废水，主要成分为2%～10%的矿物油和乳化剂，性质十分稳定，用一般物理和生化方法难以得到理想的处理效果，通常出水含油量为800～1000mg/L，达不到环保排放的要求。

冷轧厂乳化液（含油）废水的处理方法有：重力分离法、颗粒化法、深层过滤法、气浮分离法和超滤膜分离法。重力分离法、颗粒化法和气浮分离法的去除率较低，出水含油量高，只能作为含油废水的预处理；超滤膜分离法具有去除效率高，出水效果好的优点，具体分为有机超滤膜分离法和无机超滤膜分离法。

有机超滤膜分离法，主要应用于大型钢铁项目，冷轧厂乳化液超滤膜处理也在其中。乳化液通过有机超滤膜处理后，出水含油量为10～30mg/L。目前在国内设计、制造和安装的首套乳化液有机超滤膜处理系统，出水已达到了引进超滤装置的水平。有机超滤膜具有系统结构简单，出水水质好的优点。但有机膜还有明显的缺陷，存在耐油、耐温性能差、使用寿命短的缺点。近几年冷轧厂乳化液（含油）废水处理膜已由有机超滤膜转为无机陶瓷膜。

无机陶瓷膜是以Al2O3多孔陶瓷为支撑体的氧化铝膜，其具有耐高温（800℃）、耐高压（1MPa）、耐腐蚀、抗微生物侵蚀等优点，因此已应用于石油开采（油田注入水的处理）、食品饮料、制药、生物工程、污水处理及饮用水净化等领域。无机陶瓷膜对液体中所含机械杂质的分离主要依据筛分理论，可以进行油水分离是因为无机陶瓷膜是一种极性膜，具有亲水疏油的特性，水与膜的界面能小于油与膜的界面能，所以在相同的压力下，水比油容易通过膜孔而实现分离。因此，无机陶瓷膜在冷轧厂乳化液（含油）废水处理应用上有广阔的前景。

由于无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液（含油）废水在国内的应用时间较短，对其处理系统了解不多。本文结合一些工程实际，介绍了该工艺的系统及组成。

2 处理系统进出水水质

无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液（含油）废水处理系统进出水质对比见下表。

含油废水处理系统进出水质对比表

3 处理工艺流程（见下图）

工艺流程图

4 处理工艺

4.1 调节池预处理

来自冷轧厂的废乳化液及部分含油废水首先进入格栅，除去大颗粒悬浮物。然后进入预处理调节池。调节池接收间断和连续来的含油废水，起均质均量调节作用，同时起到浮油直接回收和颗粒沉淀作用。经预处理后的含油废水通过提升泵送至纸带过滤机。在调节池上设有刮油刮渣机，将池底沉渣刮到渣坑中；浮油通过悬浮式吸油泵送至废油回收箱。沉渣将被泵往冷轧其它系统浓缩处理或集中挖出焚烧。废水提升泵受调节池和循环池液位计的控制；由在线温度检测仪调节蒸汽加热；由在线pH表指示调节池酸碱性。

4.2 纸带过滤机过滤处理

调节池中含油废水被泵送至超滤循环池前，通过具有磁过滤纸带的过滤机进行过滤，去除废水中大于5μm的金属或非金属颗粒。

4.3 超滤处理及辅助装置

供料泵将循环池含油废水送至循环泵入口，与大回流液混合进入超滤膜，一部分通过膜，成为净化的渗滤液，大部分进行大回流，还有一部分回流至循环池。通过供料泵连续给料，循环泵工作，并经调节形成一个超滤管正常工作所必须的压力网。

该系统包括循环池、超滤管、供料泵、循环泵、液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器及各种自控阀门。蒸汽加热管、压力和温度报警和保护装置与有机膜系统相同。

4.4 超滤膜处理系统清洗

系统共设一套清洗装置，清洗过程分漂洗、碱洗、酸洗。在整个清洗过程中，清洗泵和循环泵均投入工作。清洗时，先漂洗一段时间，而后自动投入酸洗和碱洗工作。正常清洗采用碱性清洗液清洗，并定期加用酸性清洗液清洗，以提高清洗质量。清洗后达到的效果以在清洗过程中超滤净水量的增量为指标，由流量传感器计算机数模转换CRT显示并参与控制，清洗结束后即可重新投入超滤运行。

超滤膜清洗装置由漂洗池、碱洗池、酸洗池和清洗泵组成。在每个池中设有蒸汽加热管，由池内的在线温度表检测废水温度，通过装设在管道上的阀控制蒸汽加量，以保证超滤管所需的最佳工艺温度。各个池内都设有液位计，指示各池的液位。

4.5 乳化油分解处理

从调节池废油收集池输送来的含油废水和循环箱排出的浓乳化液，含油量为20%～40%，通过将浓缩液加温至一定温度，并加硝酸酸化，使油水进一步分离，并利用水比油的比重大的特点，使水沉降在槽罐底部，将下部含油废水排至地坑，水放出后可得到含油浓度为50%～90%的废油液体，而后送至废油收集箱。

本系统共设两台乳化油分解装置，可单独使用或同时使用。乳化油分解装置由分解槽、加温装置、加酸装置（硝酸贮罐+硝酸泵）、在线温度计和液位计及管路阀门组成。根据池内的在线温度表检测废水温度，并通过装设在管道上的阀门控制蒸汽加量，以得到超滤管所需的最佳工艺温度。硝酸贮罐酸液由硝酸泵送至乳化油分解槽。

4.6 废油收集与输送

收集调节池分离出的废油及分解箱废油。蒸汽将废油加热至80℃，以便于输送。运输车定期将废油送出。

5 电气与控制

超滤系统装置仪电控制系统主要由现场仪表、PLC控制装置、低压控制柜、工控机CRT监控系统、现场泵阀操作箱及系统软件等部分组成。整个系统可实现现场模拟量和开关量信号的自动采集、自动处理。CRT上全面监控，现场设备具有全自动运行和手动干预等控制功能。超滤系统装置仪电控制系统各部分构成及功能如下。

5.1 现场仪表

现场仪表主要有液位、温度、压力、流量等信号仪表，所有重要的及需要参与控制的现场数据均以模拟量和开关量上传至PLC，在PLC内进行信号处理。现场仪表选用优质品牌产品，精确度和可靠性更高，降低了设备故障率，减少维护成本，系统运行更可靠。

5.2 PLC控制装置

PLC选用德国西门子S7系列PLC。能可靠地运行，并能完成较复杂的控制任务。使用PLC进行PID调节，可保证被控对象保持正常运行。PLC接受来自现场的输入信号（仪表、报警开关、设备状态信号、设备工作方式选择信号等），并接受上位机CRT发来的指令信号，执行内部用户软件程序，产生输出信号控制现场设备（所有的泵、气动阀、刮油刮渣机、撇油机、纸带过滤机等），以实现系统的全自动或部分自动控制功能。

5.3 低压控制柜

低压控制柜由电源部分和控制部分组成。电源部分提供整个控制系统所需的各种电源，这部分包括变压器、稳压电源、UPS不间断电源、空气开关等。控制部分包括整个系统内设备的动力回路，以及相关的控制回路。控制柜内设有开关、电机保护型开关、交流接触器、继电器、声光报警器、端子及信号灯按钮等设备。

5.4 CRT监控系统

CRT监控系统主要由工控机、显示器、组态软件、打印机等组成。两台工控机之间、工控机与PLC之间以高速的工业以太网连接。工控机通过PLC将所有现场数据读出，在CRT组态画面上显示，包括设备状态显示、工艺参数显示（部分工艺参数动态显示）、历史趋势显示等。CRT上的控制功能是通过PLC实现的，在CRT上可自动启停整个系统，也可启停部分系统，还可对所有现场设备进行单动操作。同时，CRT工作站还可实现报表打印功能，可制作各种灵活的报表，如班报表、日报表、月报表等。

5.5 现场操作箱

现场操作箱包括泵现场操作箱、阀现场操作箱、刮油刮渣机现场操作箱、撇油机现场操作箱、纸带过滤机操作箱等。在操作箱上设有设备方式选择开关，分就地控制和远程控制方式选择。在就地方式下，可以手动启停现场设备。在现场操作箱上，有设备运行、停止、故障状态指示。

5.6 软件部分

系统的软件主要是指PLC运行控制编程软件，同时还有CRT组态软件、操作系统和制表软件等。S7 PLC的编程软件是STEP7，可在便携式电脑上对PLC进行编程。CRT组态软件选用西门子的人机界面软件WINCC，WINCC强大的人机交互功能会使整个组态界面及监控更加流畅。操作系统软件及制表软件选用用户较熟悉的WINDOWS NT和OFFICE2000。这样，操作人员稍加培训便可很快熟悉整个CRT监控的操作。

6 结论

（1）采用无机陶瓷微滤膜工艺，经过多次工程实际应用证明，用于处理冷轧厂乳化液（含油）废水是完全可行的。

（2）无机陶瓷微滤膜处理冷轧厂乳化液（含油）废水，出水目前还达不到国家的排放要求（油≤10mg/L），出水需采用MBR等生化处理。

（3）废油处理可采用硝酸处理，也可采用破乳剂进行处理。

Process of Emulsion Wastewater Treated by Inorganic Ceramic Membrane in Cold Rolling Mill

TIAN Li，ZHANG Zhao-yuan
(Dandong North Environmental Protection Engineering Co.,Ltd., Dandong Liaoning 118002,China)

Through the comparison of some kinds of emulsion wastewater treatment in the cold rolling mill, the paper shows that the equipment of inorganic ceramic membrane for treatment of wastewater is entirely feasible. The paper introduces the process and the treatment system for the emulsion wastewater treated by inorganic ceramic membrane in cold rolling mill.

emulsion wastewater in cold rolling; ceramic membrane; process of wastewater treatment

X703

A

1006-5377（2010）09-0044-03