CN101941747A

CN101941747A - 基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法

Info

Publication number: CN101941747A
Application number: CN 201010252678
Authority: CN
Inventors: 洪风桐; 任正艳; 李然; 陈玉海; 李大维
Original assignee: SENNUO FILTERING TECHNOLOGY Co Ltd TIANJIN
Current assignee: Anhui Suno Membrane Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-08-13
Also published as: CN101941747B

Abstract

一种基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法，用以解决脱脂液由于含油量饱和不得不排放的难题，以实现脱脂液的循环利用，达到节能减排的作用。该方法使用浸没式连续膜过滤系统，对脱脂液废水中的悬浮物、油、聚合物等污染物进行去除，膜过滤处理后的脱脂液达到回用标准。本发明实现了脱脂液的处理和脱脂液的循环再利用，可以节约大量的脱脂剂和水资源，减少废水排放，保护生态环境，降低生产成本，经济效益十分显著，并且具有良好的社会效益。

Description

基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法

【技术领域】：

本发明属于工业废水处理与回收再利用技术领域，涉及一种表面预处理脱脂液废水的处理及循环再利用的方法，特别是一种利用浸没式连续膜过滤系统进行脱脂液废水的处理及循环利用的方法。

【背景技术】：

在金属加工，零部件的生产、维护过程中，为了防止污染物对零部件以后的使用以及工艺过程造成影响，均需要进行表面脱脂处理，脱脂液经一段时间使用，因含有大量的油、脂、固体悬浮物而失去脱脂能力，需要定期排放更换脱脂液。被排放的废水中仍然含有大量脱脂剂，如果直接排放将造成脱脂液的浪费，同时也为废水处理增加了负担。我国每年有大量的脱脂液排放，造成了脱脂剂的大量损失。如何实现油的去除和脱脂剂的回用是减少环境污染，节约水资源，提高经济效益的关键问题。

油水分离设备按处理工艺可分为：重力分离法、粗粒分离、气浮法、吸附法、高温热分离和膜分离等几种。也有几种工艺的组合形成不同的除油方式。目前使用的含油水分离技术与装置比较普遍的有：按溢流方式的人工撇油；按重力方式的斜板、隔油-撇油溢流池；按粗粒化方式的气浮和过滤器；吸附法的带式与盘式除油机已不能适用，移动式的集(收)油器有待推广发展。

将脱脂液中的油与水分离开并非是一件易事，目前涂装业脱脂工序普遍存在油水分离不理想。原因是多方面的，必须对脱脂工艺与设备系统作具体分析，才能有针对性地解决问题。首先应搞清楚脱脂液内含油(脂)油品与状态特点，如车架表层的润滑油与本身覆盖件表面的润滑剂在脱脂液中存在状态就不同，汽车与其他行业的涂件油(脂)品与状态也不同，处理和收集的方法就有区别。这类含油废水的特点是：来源分散且多，以多种状态并存，面广量大浓度低，不易收集、处理难。

脱脂液中的油滴大部分以乳化油的状态存在，油珠表面有一层表面活性分子形成的稳定薄膜，阻碍油珠合并，长期保持稳定，虽经长时间的静置澄清，油仍难以上浮分离，其油珠粒径微小，约0.1～10μm，采用超滤膜技术可去除脱脂液中的油份。目前，国内外有平板膜、中空纤维膜、陶瓷膜的相关报道，但是基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水的研究还没有相关报道。

【发明内容】：

本发明的目的是解决现有方法脱脂液废水除油效果差，处理后达不到回用标准的问题，提供一种基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法。

本发明方法利用浸没式连续膜过滤技术进行脱脂液的处理及循环利用。处理废水来源于金属加工脱脂工段的乳化油废水，废水中油滴主要呈乳浊液状态分散在溶液中，油滴粒径微小，约0.15～0.6μm左右，存在状态稳定，虽长时间静置澄清，油仍难以上浮分离。利用浸没式膜过滤系统对脱脂液废水中的悬浮物、油等杂质进行去除，实现脱脂液的深度处理，出水满足脱脂液回用标准，可直接回用到脱脂槽液中，实现脱脂液的循环利用。

本发明提供的基于浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水及回用的工艺方法的处理步骤包括：

(1)、料液输送：将脱脂液废水由进料泵输送到浸没式连续膜过滤系统的膜池，当膜池液位到达设定位置时，停止进料，系统开始工作；

(2)、过滤产液：采用自吸泵外压抽吸法过滤，操作压力为-0.03～-0.08MPa，操作温度为10～80℃，过滤过程采用变频恒流控制，或采用变频恒压控制；膜过滤产出的脱脂液一部分流到反洗槽中供下一步反洗用，一部分回流到脱脂槽中继续使用；

(3)、膜的清洗与性能保持：采用在线程序控制反洗工艺，即过滤一段时间后使用反洗槽中的干净脱脂液自动进行反洗过程。首先由反洗泵经过保安过滤器，再被输送到膜池中进行膜的反洗，反洗间隔一般为5～60分钟，反洗流量采用变频恒流控制，一般为产液流量的二至四倍；反洗时间10～30秒，它包括低压空气擦洗吹松累积的固体杂质，然后使用反洗槽中的干净脱脂液反洗，将膜表面附着的污染物去除。

此外，该方法还包括：采用离线化学清洗的工艺清洗被污染的膜，使膜的性能得以彻底恢复。当膜过滤系统中的跨膜压差大于80KPa时需要进行化学清洗工序，用于维持膜的长期运行，化学清洗后正常跨膜压差在30～35KPa之间。

所述的浸没式连续膜过滤系统主要由膜过滤单元、清洗单元和控制单元组成。膜过滤单元是系统的核心，它主要是由浸没式膜组件组装而成的模块；清洗单元主要包括气洗、水洗和反洗系统组成；控制单元由PLC控制完成。

所述的膜过滤单元中所用的膜是平板膜或中空纤维膜，膜的材质优选聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚氯乙烯。膜的过滤精度为0.001-0.45微米，优选0.01-0.05微米。

本发明的优点和积极效果：

a)本发明解决了采用现有油水分离工艺处理后的液体不能达到脱脂液回用要求的问题，经过膜处理后完全达到了回用标准。

b)实现了脱脂液的处理与循环再利用，可以节约大量的脱脂剂和水资源，减少废水排放，保护生态环境，降低生产成本，经济效益十分显著，并且具有良好的社会效益。

c)用于脱脂液废水处理及循环利用的浸没式连续膜过滤系统，采用模块化结构，流程简单，能耗小，运行成本低，可以在较短的时间内实现投资资本回收。

d)与传统膜过滤系统相比，浸没式连续膜过滤系统进水水质要求低，对水质、水量的冲击负荷具有较高的承受力，膜清洗效果显著。

【附图说明】：

图1是利用浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水及循环利用的工艺流程图，图中符号说明：

UF01膜组件，GL01保安过滤器，P01自循环泵，P02产水自吸泵，P03反洗泵，P04进液泵，T01膜池，T02反洗槽，FI01产水流量计，FI02鼓气流量计，AV01产水自动阀，AV02反洗自动阀，AV03鼓气自动阀，AV04料液循环自动阀，LS液位计，PI01产水压力表。

【具体实施方式】：

本发明用于油水分离的关键膜技术为浸没式连续膜过滤技术。

本发明提供的基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法是这样实现的：

一、过滤：

脱脂废水由槽体下部通入直至到一定液位，过滤过程开始。过滤过程由中空纤维膜的外部向膜内腔进行，滤出液通过中空纤维膜的多孔膜壁而原水中油及其固体颗粒则被截留在中空纤维膜外部，过滤产出的干净脱脂液一部分可直接回用到脱脂槽中，一部分可作为反洗液进行膜的清洗，使系统能够在较长时间内保持稳定的工况。该工艺可以去除粒径大于0.1μm的微粒。采用的超滤膜为：膜的过滤精度0.01-0.45微米，优选0.01-0.05微米，操作压力为-0.03～-0.08MPa，操作温度为10～80℃，材质为有机聚合物，可以是聚偏氟乙烯，聚砜，聚醚砜，聚氯乙烯等。过滤过程采用变频恒流控制，或采用变频恒压控制，压力控制在-0.06MPa。

二、反洗

因杂质颗粒在膜表面累积将导致过滤阻力的增大。当过滤阻力增加到一定值后，将自动进行反洗过程。本工艺中预先设定为过滤一定时间后自动进行反洗过程。反洗间隔为5～60min，反洗流量采用变频恒流控制，一般为产水流量的二至四倍，需根据具体情况进行调整。反洗时间10～30s，它包括低压空气擦洗吹松累积的固体杂质，然后使用滤出液反洗将固体杂质从纤维束中吹出。根据需要还可以进行化学药剂强化反洗。

三、化学清洗

化学清洗工序用于维持膜的长期运行。1个月至6个月为一个周期间隔，具体时间根据实际情况来定。化学清洗前一般最大跨膜压差在80KPa，化学清洗后正常跨膜压差在30～35KPa。一般一次化学清洗耗时2～8h。

下面结合图1工艺流程对本发明作进一步说明。

所述的脱脂液废水是表面处理中脱脂工段产生的废水，废水中主要含细小铁粉，乳化油及其他杂质。

废水首先由进料泵P04输送到膜池T01底部，当膜池液位到达产水液位计设定的位置时停止进料开始产水，过滤采用自吸泵P02外压抽吸，产出的干净脱脂液一部分流到反洗槽T02中作下一步反洗用，一部分回流到脱脂槽中继续使用。到达反洗阶段时，反洗槽中的干净脱脂液首先由反洗泵P03经过保安过滤器GL01，再被输送到膜池T01中进行膜的反洗。

浸没式连续膜过滤系统主要由膜过滤单元、清洗单元和控制单元组成，膜过滤单元主要是浸没式膜组件组装而成的模块；清洗单元主要包括气洗、水洗和反洗系统组成；控制单元主要由PLC完成。所用膜可为市售中空纤维膜，优选孔径为0.01-0.05μm的PES或PVDF膜，过滤方式是外压抽吸。其运行工艺如表1所示：

表1浸没式连续膜过滤脱脂液处理系统运行工艺

实施例1

膜材料选用PES中空纤维膜，膜的孔径0.03微米。在操作温度为45℃，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；每一个运行周期为运行8分钟后，停止产水，自循环2分钟。每产水2次，用透过液反洗1次，反洗时间为10-20s，且系统循环操作始终进行，曝气10s，曝气量为2m³/h，反洗压力为0.1MPa。处理结果见表2、表3。

表2浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					进水	314	3615	4860	17
产水	25.2	289	4853	17

膜对脱脂剂中的表面活性剂有一定的截留作用，为验证滤出液的脱脂效果，从生产线上取来的脱脂液，分三部分考察，一是经孔径0.03μmPES中空纤维膜处理后的脱脂液，二是未经处理的生产线上的脱脂液，三是新鲜的脱脂剂配制的脱脂液，三者模拟脱脂工艺进行对比实验。三种料液经恒温水浴加热至45℃，钢板在三种料液中各浸渍3min，脱脂效果的评价方法为观察水膜是否连续，也可以用洗净率来表示，洗净率可以用以下公式计算：

式中，W₀表示金属板的质量，W₁表示涂油后钢板的质量，W₂表示浸渍工件一定时间后用去离子水冲洗(观察水膜是否连续)自然晾干后的质量。测试结果如表3所示。

表3脱脂效果对比

实施例2

膜材料选用PES中空纤维膜，膜的孔径0.05微米。在操作温度为20℃下，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；运行方式与参数同实例1。处理结果见表4。

表4浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					进水	289	3420	4983	17.5
产水	31.8	205	4980	17.5

实施例3

膜材料选用PES中空纤维膜，膜的孔径0.05微米。在操作温度为10℃下，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；运行方式与参数同实例1。处理结果见表5

表5浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					进水	340	3900	5020	18
产水	51	312	5015	18

实施例4

膜材料选用PVDF中空纤维膜，膜的孔径0.03微米。在操作温度为45℃下，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；运行方式与参数同实例1。处理结果见表6，表7。

表6浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					系统进水	372	4230	5361	21
系统出水	36.8	296.1	5330	20.5

表7脱脂效果对比

实施例5

膜材料选用PES平板膜，膜的孔径0.01微米。在操作温度为45℃下，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；每产水1次，反洗1次，产水时间为8min，反洗时间为10s，每次产水之后有2min自循环，且系统循环操作始终进行，反洗的同时曝气10s，曝气量为3m³/h，反洗压力为0.1MPa。处理结果见表8。

表8浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					进水	450	5300	6430	17
出水	55	324	6422	17

实施例6

膜材料选用PVDF平板膜，膜的孔径0.01微米。在操作温度为45℃下，压力为-0.03～-0.07MPa下进行过滤操作；每产水1次，反洗1次，产水时间为8min，反洗时间为10s，每次产水之后有2min自循环，且系统循环操作始终进行，反洗的同时曝气10s，曝气量为3m³/h，反洗压力为0.1MPa。处理结果见表9。

表9浸没式连续膜过滤系统处理脱脂液废水的效果

	含油量(mg/L)	SS(mg/L)	电导率(ms/cm)	碱度
					进水	406	4532	5920	18
出水	36	317	5910	18

Claims

1.一种基于浸没式连续膜过滤技术处理脱脂液废水及回用的工艺方法，其特征在于该方法的处理过程包括：

(3)、膜的清洗与性能保持：采用在线程序控制反洗工艺，即过滤一段时间后使用反洗槽中的干净脱脂液自动进行反洗过程；首先由反洗泵经过保安过滤器，再被输送到膜池中进行膜的反洗，反洗间隔一般为5～60分钟，反洗流量采用变频恒流控制，一般为产液流量的二至四倍；反洗时间10～30秒，它包括低压空气擦洗吹松累积的固体杂质，然后使用反洗槽中的干净脱脂液反洗，将膜表面附着的污染物去除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括：

采用离线化学清洗的工艺清洗被污染的膜，使膜的性能得以彻底恢复；当膜过滤系统中的跨膜压差大于80KPa时需要进行化学清洗工序，用于维持膜的长期运行，化学清洗后正常跨膜压差在30～35KPa。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的浸没式连续膜过滤系统主要由膜过滤单元、清洗单元和控制单元组成；膜过滤单元是系统的核心，它主要是由浸没式膜组件组装而成的模块；清洗单元主要包括气洗、水洗和反洗系统组成；控制单元由PLC控制完成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的膜过滤单元中所用的膜是平板膜或中空纤维膜，膜的材质是聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜或聚氯乙烯。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的膜过滤单元中采用的膜的过滤精度为0.001-0.45微米。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的膜的过滤精度优选0.01-0.05微米。