CN105753260B - 切削废液的处理系统及处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种切削废液的处理系统及处理工艺，处理系统包括第一调节池、预处理装置和MBR处理装置，处理步骤为：将切削废液于第一调节池内调节至pH为5～8；进行光催化氧化并分离产生的悬浮物；依次进行预热处理、厌氧发酵处理、MBR过滤处理；光催化氧化包括第一氧化阶段和第二氧化阶段，第一氧化阶段为中压汞灯或碘钨灯光源，第二氧化阶段为紫外灯光源。本发明通过二段式光催化氧化处理，分别实现了废液中环状、链状有机物的初步降解及二次降解，提高了废液的可生化性，有利于后续厌氧发酵处理和MBR过滤处理，实现了废液的能源化再利用和污染物的标准化排放；本发明的处理方法简单、方便，投资成本和运行成本低，利于推广。
Description
技术领域
本发明涉及切削废液处理技术，尤其是涉及一种切削废液的处理系统及处理工艺。
背景技术
切削液是一种金属加工和机械加工过程中常用的冷却剂和润滑剂，其成分根据使用场合的不同包括油、油水乳化液、膏剂、凝胶、水等，在金属加工或机械制造中对切削过程起润滑、冷却、清洗、防锈等作用。
切削液在使用过程中，因混入杂质失效而产生大量切削废液。该废液由石油类、表面活性剂、防腐剂等组成，其中部分添加剂具有致癌性，如未经处理直接排放则严重污染环境并危害人体健康，必须处理后排放。
国内外制造业的多数企业，对于切削废液的处置主要采用协议委托处理或自行处理。污水排放标准对废水中的pH值、油脂、固体和金属含量都有严格限制。由于切削废液含多种污染物，且成分复杂，处理难度较大，面对日益严格的环保法规的要求和废水处理标准，一般的企业自身很难具备切削废液处理的技术条件，或者需要一次投入较多的设备和人力，因而目前最典型和经济的切削废液处理方式是委托有资质的公司代为处理。
随着我国切削液行业的快速发展，切削废液处理的难题日益突显。以湖北省为例：具有切削(润滑)废液处理资质的企业为25家，每吨切削(润滑)废液处理的平均价格为4500元。面对高额的废液处理成本，众多企业不堪重负，小部分企业甚至铤而走险，丢弃或“偷排”。毫无疑问，如果切削废液处理的难题未能得到科学有效的处理，悬在国民头顶上的这颗“定时炸弹”早晚会爆发，进而对我们生活的环境、安全造成重大的影响。
因此研究一种高效、简单的切削废液处理方法，力图降低各类处理成本，是当前需解决切削废液污染的关键性问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种切削废液的处理系统及处理工艺，解决现有技术中切削废液处理难度大、成本高的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案一方面提供一种切削废液的处理工艺，包括如下步骤，
(1)将除去杂物后的切削废液混合均匀，并调节pH至5～8；
(2)对切削废液进行光催化氧化，并分离光催化氧化产生的悬浮物；
(3)将步骤(2)分离所得废液依次进行预热处理、厌氧发酵处理、MBR过滤处理；
其中，所述光催化氧化包括第一氧化阶段和第二氧化阶段，所述第一氧化阶段为中压汞灯或碘钨灯光源，光照时间为1.5～3.5小时，反应温度为20～40℃；所述第二氧化阶段为紫外灯光源，光照时间为1～3小时，反应温度为20～40℃。
优选的，所述步骤(1)中混合搅拌时间为1～2小时。
优选的，所述第一氧化阶段和第二氧化阶段采用的光催化剂均为TiO2、Fe2O3、WO3、ZnO中的一种或两种。
优选的，所述步骤(3)中预热处理的温度为100～120℃，中厌氧发酵处理的反应时间为3～5小时、反应温度为20～40℃，MBR过滤处理的废液处理温度为5～40℃、pH值为6～9。
优选的，所述步骤(3)还包括向厌氧发酵处理的废液中加入乙酸，乙酸加入量为反应器内废液体积的10％。
优选的，所述MBR过滤处理中的分离膜为中空纤维膜、管式膜的一种，且所述分离膜的公称孔径为0.2μm。
本发明另一方面还提供一种切削废液的处理系统，包括第一调节池、预处理装置和MBR处理装置，所述预处理装置包括与所述第一调节池连接的光催化氧化反应器、及均与所述光催化氧化反应器连接的曝气机和过滤机，所述MBR处理装置包括依次连接的第二调节池、厌氧反应器、第三调节池和膜生物反应器，所述第二调节池与所述过滤机连接；其中，所述光催化氧化反应器包括与所述第一调节池连接的第一光催化氧化反应器及与所述过滤机连接的第二光催化氧化反应器，所述第一光催化氧化反应器内光源为中压汞灯或碘钨灯，所述第二光催化氧化反应器内光源为紫外灯。
优选的，所述厌氧反应器内设置有一内循环通道，所述内循环通道一端与所述厌氧反应器的出气口连接、另一端与所述厌氧反应器的反应腔内底部连通。
优选的，所述厌氧反应器内设置有一温控部件，所述温控部件包括一用于对所述厌氧反应器内介质加热的加热器、一用于检测所述厌氧反应器内介质温度的温度传感器、及一根据温度传感器检测温度控制所述加热器开关的控制器。
优选的，所述MBR处理装置包括一与所述厌氧反应器顶部出气口连接的收集部及一与所述厌氧反应器的反应腔连通的乙酸罐。
与现有技术相比，本发明通过二段式光催化氧化处理，分别实现了废液中环状、链状有机物的初步降解及初步降解的物质与其他物质的二次降解，提高了废液的可生化性，有利于后续厌氧发酵处理和MBR过滤处理，实现了废液的能源化再利用和污染物的标准化排放；而且，本发明的处理方法简单、方便，投资成本和运行成本低，利于推广。
附图说明
图1是本发明的切削废液的的处理系统的连接结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种切削废液的的处理系统及其处理工艺，如图1所示，该处理系统包括第一调节池1、预处理装置2和MBR处理装置3，切屑废液经过第一调节池1、预处理装置2和MBR处理装置3的依次处理，即可满足排放要求，具体处理如下：
(1)将除去杂物后的切削废液混合均匀，并调节pH至5～8；
首先将切削废液收集于第一调节池1内，并在第一调节池1的进水口设置格栅11以便于除去废液中的杂物，同时在第一调节池1的出水口设置流量计12、第一调节池1内设置水位计13，以便于实时观察其废液出水速率，而且在第一调水池1的进水口也可设置流量计12，以便于实时观察废液进水速率，流量计12可与水位计13配合使用，以便于第一调节池1内废液控制和监管，并与后续其他设备使用相匹配。水位计13观察当第一调水池1内的废液水量达到设定值后，通过其内的搅拌器10进行混合搅拌1～2小时，搅拌时进行pH值调试，至混合均匀、pH值为5～8，通过第一调节池1对泵入其内的废液的水量和水质进行调节，使其达到一定的稳定性，以便于后续的处理。
(2)对切削废液进行光催化氧化，并分离光催化氧化产生的悬浮物；
经过第一调节池1调节后，需要通过预处理装置2对废液进行预处理，具体为，通过水泵输送将第一调节池1内的废液输送至光催化氧化反应器21进行光催化氧化反应，在反应过程中通过曝气机22不间断提供氧化反应所需氧气，以保证反应的充分性。
由于切削废液通常含有油类、表面活性剂、极压添加剂、抗菌剂及悬浮物等。油类物质在切削液中主要起润滑作用，是切削液的重要组分之一，一般有植物油基、矿物油基两类。植物油生物降解性好，极易在微生物发酵过程中分解消耗。而矿物油降解及可生化性极差，这也成了切削废液处理过程中的难点之一。此外，切削废液所含的抗菌剂一般为难降解的环状有机物，抗菌剂的存在会阻碍废液生化处理过程中微生物的发酵，因而需要采取特殊途径对抗菌剂进行处理。
为了实现废液中部分难降解的环状、链状有机物裂解，提高废液的可生化性，本实施例所述光催化氧化包括第一氧化阶段和第二氧化阶段，即将上述光催化氧化反应器21设置为两段式反应器，分别为第一光催化氧化反应器211和第二光催化氧化反应器212。相对应的，所述曝气机22包括分别与所述第一光催化氧化反应器211和第二光催化氧化反应器212连接的第一曝气机221和第二曝气机222。
其中，在第一氧化阶段，第一光催化氧化反应器211中设置中压汞灯或碘钨灯作为光源213，对废液进行光照，光照时间为1.5～3.5小时，反应温度为20～40℃，从而使得使切削废液中难降解的矿物油、抗菌剂等实现初步降解。
在第二氧化阶段，在第二光催化氧化反应器212中设置紫外灯作为光源213，光照时间为1～3小时，反应温度为20～40℃，使第一氧化阶段中生成的物质进行二次降解，同时降解切削废液中各类表面活性剂及添加剂，以提高废液的整体可生化性。
经过上述两段光催化氧化处理，能极大提高切削废液的降解效率，有利于后续的生化处理。
在上述第一氧化阶段和第二氧化阶段中，第一光催化氧化反应器211和第二光催化氧化反应器212所采用的光催化剂均为TiO2、Fe2O3、WO3、ZnO中的一种或两种。
在其他条件相同的情况下，将中压汞灯、碘钨灯、紫外灯单独作为光源与本实施例进行对比，检测处理后的水质，检测结构见下表：
由上表可知，通过本实施例处理后的水质中最难处理的石油类明显降低，且COD指标明显降低，即氧化1L水样中的还原性物质消耗的氧化剂量明显降低，水污染程度明显降低了。同时，5日生化需氧量与化学需氧量的比值BOD5/COD指标也明显升高，从而说明了本实施例处理切削废液的效果更好。
为了增加上述反应的速率和效果，本实施例在第一光催化氧化反应器211和第二光催化氧化反应器212中均设置搅拌器10进行搅拌，以保证反应的均衡性。
光催化氧化处理后，通过与第二光催化氧化反应器212出水端连接的过滤机23进行过滤处理，将光催化氧化处理形成的悬浮物过滤除去。
(3)将步骤(2)分离所得废液依次进行预热处理、厌氧发酵处理、MBR过滤处理，即可。
废液经过预处理装置2处理后，再通过MBR处理装置3进行处理。具体的，经过步骤(2)处理后的废液通过管道流入第二调节池31中进行预热处理，为了便于第二调节池内的预加热处理，第二调节池31内设置有加热装置34和搅拌器10，提高了调节的均衡性。具体的，第二调节池31内中预热处理至温度为100～120℃，预热处理同时调节废液中碳、氮、磷的比例至设定值。
调节后，将废液泵入含有活性污泥的厌氧反应器32内进行厌氧发酵处理，厌氧反应器32优选为UBF厌氧反应器。本实施例的废液的厌氧发酵处理为废液发酵产甲烷工艺，故厌氧反应器32顶部设置出气口且与用于收集甲烷气体的收集部33连接。而为了减少生产成本，可在厌氧反应器32内设置一内循环通道321，所述内循环通道321一端与所述厌氧反应器32的出气口连接、另一端与所述厌氧反应器32的反应腔内底部连通，从而利用反应产生的气体作为厌氧气体的来源，节省了厌氧气体的成本。
其中，泵入废液后，将厌氧反应器32的水力停留时间和污泥停留时间设置为3～5小时，反应温度设置为20～40℃，通过在厌氧反应器32内搅拌器10进行持续搅拌，以促进厌氧反应的进行，加快反应速率。为了便于对反应温度的控制，厌氧反应器32内还设置一温控部件35，所述温控部件包括一用于对所述厌氧反应器32内介质加热的加热器351、一用于检测所述厌氧反应器32内介质温度的温度传感器352、及一根据温度传感器352检测温度控制所述加热器351开关的控制器353，具体为，当厌氧反应器32内介质温度低于设定值时，控制器353驱动加热器351工作，当厌氧反应器32内温度高于设定值时，控制器353控制加热器351停止工作。
而且，为了加快反应速率，在厌氧反应器32上方设置一个储备有乙酸的乙酸罐36，厌氧发酵处理过程中可不间断的厌氧反应器32的反应腔内加入乙酸，乙酸加入量为厌氧反应器32的反应腔内废液体积的10％。由于废液经厌氧发酵产甲烷的过程一般分为三个阶段。第一阶段为废液中有机物发酵生成醇类；第二阶段为醇类转化生成乙酸；第三阶段为乙酸转化生成甲烷。废液自身厌氧发酵产甲烷速率较慢，通过外接气体的补充形成厌氧环境会大幅增加成本，本实施例则直接在发酵过程中补充发酵中间产物乙酸，增加了废液产甲烷的速率和产量，且有利于维持合适的厌氧环境，甲烷浓度增大也有利于气体的收集，从而真正实现废液的能源化。
厌氧发酵处理后废液进入第三调节池37进行调节，为了便于调节的均衡性，第三调节池内也设置有搅拌器10。调节稳定后，进行MBR过滤处理即可，需要说明的是，本实施例所述MBR过滤处理指的是膜生物反应器38过滤处理。且膜生物反应器38的分离膜为错流膜，其过滤方式为错流过滤，具体错流膜可采用中空纤维膜、管式膜的一种。其中，所述分离膜的公称孔径为0.2μm，且MBR过滤处理的废液处理温度为5～40℃、pH值为6～9。
与现有技术相比，本发明通过二段式光催化氧化处理，分别实现了废液中环状、链状有机物的初步降解及初步降解的物质与其他物质的二次降解，提高了废液的可生化性，有利于后续厌氧发酵处理和MBR过滤处理，实现了废液的能源化再利用和污染物的标准化排放；而且，本发明的处理方法简单、方便，投资成本和运行成本低，利于推广。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种切削废液的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤，
(1)将除去杂物后的切削废液混合均匀，并调节pH至5～8；
(2)对切削废液进行光催化氧化，并分离光催化氧化产生的悬浮物；
(3)将步骤(2)分离所得废液依次进行预热处理、厌氧发酵处理、MBR过滤处理；
其中，所述光催化氧化包括第一氧化阶段和第二氧化阶段，所述第一氧化阶段为中压汞灯或碘钨灯光源，光照时间为1.5～3.5小时，反应温度为20～40℃；所述第二氧化阶段为紫外灯光源，光照时间为1～3小时，反应温度为20～40℃；预热处理的温度为100～120℃，厌氧发酵处理的反应时间为3～5小时、反应温度为20～40℃，MBR过滤处理的废液处理温度为5～40℃、pH值为6～9；所述厌氧发酵处理还包括将厌氧发酵产生的气体内循环至厌氧发酵。
2.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)中混合搅拌时间为1～2小时。
3.根据权利要求2所述的处理工艺，其特征在于，所述第一氧化阶段和第二氧化阶段采用的光催化剂均为TiO2、Fe2O3、WO3、ZnO中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于，所述步骤(3)还包括向厌氧发酵处理的废液中加入乙酸，乙酸加入量为反应器内废液体积的10％。
5.根据权利要求4所述的处理工艺，其特征在于，所述MBR过滤处理中的分离膜为中空纤维膜、管式膜的一种，且所述分离膜的公称孔径为0.2μm。
6.一种切削废液的处理系统，其特征在于，包括第一调节池、预处理装置和MBR处理装置，所述预处理装置包括与所述第一调节池连接的光催化氧化反应器、及均与所述光催化氧化反应器连接的曝气机和过滤机，所述MBR处理装置包括依次连接的第二调节池、厌氧反应器、第三调节池和膜生物反应器，所述第二调节池与所述过滤机连接；其中，所述光催化氧化反应器包括与所述第一调节池连接的第一光催化氧化反应器及与所述过滤机连接的第二光催化氧化反应器，所述第一光催化氧化反应器内光源为中压汞灯或碘钨灯，所述第二光催化氧化反应器内光源为紫外灯；切削废液在第一光催化氧化反应器内的光照时间为1.5～3.5小时、反应温度为20～40℃，在第二光催化氧化反应器内的光照时间为1～3小时、反应温度为20～40℃，厌氧反应器的反应时间为3～5小时、反应温度为20～40℃，膜生物反应器的废液处理温度为5～40℃、pH值为6～9；所述厌氧反应器内设置一内循环通道，所述内循环通道一端与所述厌氧反应器的出气口连接、另一端与所述厌氧反应器的反应腔底部连通。
7.根据权利要求6所述的处理系统，其特征在于，所述厌氧反应器内设置有一温控部件，所述温控部件包括一用于对所述厌氧反应器内介质加热的加热器、一用于检测所述厌氧反应器内介质温度的温度传感器、及一根据温度传感器检测温度控制所述加热器开关的控制器。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述MBR处理装置包括一与所述厌氧反应器顶部出气口连接的收集部及一与所述厌氧反应器的反应腔连通的乙酸罐。
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