CN107540105B - 一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法及其装置 - Google Patents
一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法及其装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种冷轧浓含油乳化液废水的除油方法及其装置。包括：(1)过滤预处理；(2)油水分离及(3)废油资源化。油水分离器包括油水整流器、多孔填充区及多层折板油水分离区，所述多孔填充区及多层折板油水分离区填充有功能性纳米纤维滤芯，所述功能性纳米纤维滤芯为纤度(纤维直径)分别为50‑500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物过滤层。所述方法及其装置处理效果好，运营费用低，不产生二次污染，且可实现废油回收。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧浓含油乳化液废水的除油处理方法及其装置。所述除油处理方法及其装置处理效果好，运营费用低，不产生二次污染，且可实现废油回收。
背景技术
冷轧浓油废水有恶化水质、危害人体健康、污染环境和影响自然景观的严重问题，世界上各国都对排放废水含油浓度做出规定和限制，我国规定含油废水最高允许排放的质量浓度是10mg/L，而轧钢厂最新排放指标为小于1mg/L。
冷轧的含油乳化液废水主要来自冷轧机机组、磨辊间和带钢脱脂机组以及各机组的油库排水等。其中既有游离态油，也有乳化油，主要含油润滑油和液压油，废水排放量加大，成分波动也较大。浓含油乳化液废水化学稳定性好，处理难度较大。
在冷轧钢生产工艺过程中，通常将少量的油和大量的水混合成乳化液使用，油起润滑剂的作用，水起冷却剂的作用，因此会产生大量的浓含油乳化液废水。浓油废水含油量极高，总油含量为1500-10000mg/L，需先去除油分，才可进行下游各处理流程，以达到达标排放的目的。
目前，在轧钢废水处理领域，含油废水的除油方法主要包括有物理化学法和生化法两种。实际生产中，普遍采用的是气浮除油和以超滤为代表的膜分离技术。这两种处理方法均需加入相应的水处理药剂，如破乳剂、絮凝剂、清洗剂等，以保证处理效果和维护处理设备，除运行电费外，相应产生了较高的处理成本。由于两种方法均需在处理过程中往废水中投加破乳剂和絮凝剂等化学试剂，即采用化学的方法进行破乳和絮凝，这样不但会造成二次污染，而且分离出来的油往往不能回收利用，处理后的出水水质也不稳定，很难达到排放标准。并且，超滤除油设备在运行一定时间后，需使用浓碱进行反洗，产生高浓度碱性废水，给废水处理造成压力；反洗会导致装置分离效率下降，寿命缩短。因此，传统的分离方式在处理轧钢乳化液含油废水中存在着诸多不足。
专利申请号为CN03133695.7的专利公开了一种处理含油废水的新型油水分离器。该发明采用一种处理含油废水的新型油水分离器，它将分离器整体作为反应器，具有多级循环油水分离结构，主要由油水分离区，排泥区，出水区，进水区和配水区构成；并利用溢流堰，增加过水断面面积，使细小油珠有更多机会从污水中分离出来，可以实现油水的高效分离。该工艺主要是根据物理流体力学原理，充分利用油水运动规律，采用循环倒水的原理达到油水分离的目的。
专利申请号为CN99116032.0的专利公开了一种含油废水的处理方法。该发明首先开发一种高吸油树脂，并将其直接应用于含油污工业废水处理。高吸油树脂的组分重量比为乳化剂∶单体∶交联剂∶引发剂＝350～450∶100∶0.1～3∶0.1～2,在45～95℃下乳液聚合反应6～10小时，合成得高吸油树脂；再将废水含油量的5～20％(重量)的高吸油树脂投放于含油废水中，废水中的油污迅速被吸收，经蒸馏回收油品再生树脂重复使用。本法工艺简单，占地面积小，通过选择性吸收，达到油水分离的目的。
然而，如上所述，上述2方法仍存在着诸多不足：例如，二次污染，而且分离出来的油往往不能回收利用，处理后的出水水质也不稳定，很难达到排放标准。并且，超滤除油设备在运行一定时间后，需使用浓碱进行反洗，产生高浓度碱性废水，给废水处理造成压力；反洗会导致装置分离效率下降，寿命缩短。因此，传统的分离方式在处理轧钢乳化液含油废水中存在着诸多不足。为此，本邻域需要开发出一种工业化的冷轧浓含油乳化液废水除油方法及其装置，所述方法及其装置处理效果好，运营费用低，不产生二次污染，且可实现废油回收。
发明内容
鉴于上述传统除油方法中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种冷轧浓含油废水低成本除油处理方法及其装置，所述方法及其装置处理效果好，运营费用低，不产生二次污染，且可实现废油回收。
本发明采用纤度(纤维直径)分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物构成的功能性纳米纤维滤芯为主要过滤材料，实现了浓油废水中油和水的分离。以往的聚丙烯滤芯过滤的是水体中不溶解的固体颗粒物杂质，而不是溶解于水中的乳化油滴。
所述冷轧浓含油废水低成本除油处理方法的技术方案如下：
一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
(1)过滤预处理
去除冷轧浓含油乳化液废水中含有的部分颗粒物，使得冷轧浓含油乳化液废水的浊度不高于100NTU，悬浮物含量SS不高于200mg/L；过滤后的废水送入油水过滤器进行油水分离；
(2)油水分离
废水进入油水分离器进行油水分离，所述油水分离器包括油水整流器、多孔填充区及多层折板油水分离区，
首先，废水进入油水分离器入口，通过油水整流器，对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；
通过油水整流器的废水然后进入多孔填充区，以扩展油水接触的比表面积，
所述多孔填充区填充有功能性纳米纤维滤芯，
所述功能性纳米纤维滤芯为纤度，即纤维直径分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-10:1-10，
(3)废油资源化
然后，在多层折板油水分离区将废水中的油相和水相分离；
经多层折板油水分离区分离后的除油废水通过分离器下端重相排放口送往下游废水处理工艺，废油从分离器上部轻相排放口排出，收集处理。
根据本发明，首先，废水进入油水分离器入口，由入口分布管进行流场分布，减少入口射流对流场的干扰；分布管内有大量分散的流道，用于进行流体分布。
接着，通过油水整流器，油水整流器填充波纹板，用以均匀分布液体。对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；整流器中填放波纹板，液体流过可更均匀分布。
多空填充区用于改性纤维的填放，为油水分离主要的功能区，在此区域内，小油滴聚结成大油滴；多层折板分离区，针对多孔填充去聚结的大油滴，通过多层折板作用，逐级上升，可提高油水分离速度和效率。
所述功能性纳米纤维滤芯为纤度(纤维直径)分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层，聚结是通过材料表面的选择性吸附，亲和的成分在表面聚结变大，憎恶的成分会排斥，从而达到油水的分离。
此处的改性聚丙烯纤维是对材料表面微观结构进行了改变，增加表面分子亲油基团，使得材料的疏水聚结性能明显增强。
根据本发明，在步骤(1)，轧浓含油乳化液废水中会含有部分颗粒物，如氧化铁皮等，如不加以去除，会对后续的分离器处理工艺造成污堵等不利影响。采用过滤作为预处理，处理标准为浊度不高于100NTU，SS不高于200mg/L。在以上条件下的分离效果才比较明显，在长时间连续运行情况下不会产生污堵。
根据本发明，过滤设施可以采用纸袋过滤，也可以采用旋流过滤器等。
根据本发明，过滤过程中产生的固体废弃物可随稀碱废水处理气浮或生化处理过程中产生的污泥共同处理。
根据本发明，在步骤(2)，冷轧浓含油废水最主要的特点是乳化严重，溶解的油滴性质非常稳定，很难分离出来。油水过滤分离技术是近年发展起来的新型非均相分离技术，核心构件是装置内经过表面改性的功能性纳米纤维滤芯，能很好的将废水中的油相和水相分离出来。
所述新型非均相分离技术，即经表面改性的功能性纳米纤维滤芯，分类废水中的油相和水相的主要原理是：
由于油滴颗粒和水的表面能的不同，在通过表面改性的纤维材料时，油滴和水分开在纤维材料表面倍增长大，乳化层被破坏，倍增后的油滴从纤维材料表面脱落，当油滴聚集到一定程度后就会在过滤器内自动分层，最后分别从不同的出口分离出去。
根据本发明，在实际操作中，过滤之后的浓油乳化液废水被送往油水过滤器。在油水过滤器内，乳化油依次完成破乳、油滴倍增过程，倍增长大后的油滴在油水过滤器内自动分层，上层为油相，下层为水相，并分别从轻相出口和重相出口分离出来。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理方法，其特征在于，所述经处理的废水的浮油含水率下降至3％或以下。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
在步骤(2)，油水分离采用圆筒状油水分离器，其中，填充有功能性纳米纤维滤芯的多孔填充区，由厚度为25-30cm、纤度，即纤维直径分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层构成。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
上述多孔填充区设置二段。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
在步骤(2)，所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的纤度，即纤维直径分别为50-150纳米。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
所述改性聚丙烯纤维与水的接触角为100-108°，与油的接触角为6-7°。
根据本发明，未经表面处理的纤维，极易将凝聚的液滴碎裂或重新分开，通过对纤维材料表面进行表面亲油憎水处理，可实现连续稳定且高效的聚结性能。
根据本发明，优选的是，所述改性聚丙烯纤维直径为80-100纳米。
根据本发明，优选的是，所述改性聚丙烯纤维与水的接触角为106°，与油的接触角为6.8°。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-5:1-5。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编织物空隙率为0.981。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
每段多孔填充区及多层折板油水分离区分别使用1.5-2.5kg的所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编织物滤芯。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
过滤后的废水送入油水过滤器进行油水分离，处理流量为45-55L/h，操作温度为28-33℃，运行时油水分离器进出口压力降控制在0.1～0.3MPa。
根据本发明所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，所述多层折板油水分离区的折板上开有直径4-12mm的小孔，使得之前聚结的大油滴通过小孔迅速上升到上一层折板，并逐级上升，以提高分离速度和效率。
本发明的目的还在于，提供一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，所述冷轧浓含油废水低成本除油处理装置的技术方案如下：
一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，所述装置包括下述部分：
(1)过滤预处理部分，去除冷轧浓含油乳化液废水中含有的部分颗粒物；
(2)油水分离部分，所述油水分离器包括：
油水整流器：对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；
多孔填充区：填充有功能性纳米纤维滤芯，
所述功能性纳米纤维滤芯为纤度(纤维直径)分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层，及
多层折板油水分离区：将废水中的油相和水相分离；及
(3)废油资源化部分。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述油水分离采用圆筒状油水分离器，其中，填充有功能性纳米纤维滤芯的多孔填充区，由厚度为25-30cm、纤度(纤维直径)分别为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层构成。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，上述多孔填充区设置二段。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的纤度(纤维直径)分别为50-150纳米.
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-10:1-10。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-5:1-5。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编织物空隙率为0.981。
根据本发明所述一种冷轧浓含油废水低成本除油处理装置，其特征在于，
所述多层折板油水分离区的折板上开有直径4-12mm的小孔。
由此，使得之前聚结的大油滴通过小孔迅速上升到上一层折板，并逐级上升，以提高分离速度和效率。
根据本发明方法及其装置，废油可作为商品对外销售，销售价格取决于油品杂质含量及含水率，其中含水率每下降一个百分点，废油销售单价提高20元/吨。超滤除油副产物为浮油，目前浮油含水率各厂部在30％-70％不等，可统一收集，对外销售；本发明技术所产生的浮油含水率可大幅下降至3％左右，不仅可提高外销价格，且可使用该品相废油自行生产再生油，大幅度提高废油资源化利用价值。
经过废水过滤及分离工艺，分别实现了浓油废水中油和水的分离，和废油的资源化回收利用。此发明技术为物理过程，全程不添加任何外来化学药剂，运行费用仅为电费，平均电耗运行成本不高于0.1元/吨，与现有技术相比，极大地降低了浓油废水除油成本。
附图说明
图1是本发明提供的一种冷轧浓油乳化液废水的低成本除油方法的工艺流程图。
图2是本发明提供的一种冷轧浓油乳化液废水的低成本除油方法配套设配的结构图。
图中，1为油水分离器，2为油水整流器，3为第一多孔填充区，4为第二多孔填充区，5为液位控制器，6为多层折板油水分离区，7为轻相出口，8为重相出口。
具体实施方式
实施例
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
采用本发明提供的装置，对2030冷轧车间产生的浓含油废水进行除油处理。预期达到的效果：经处理的废水固含量不高于200mg/L，油中水含量不高于3％，除油率不低于90％。经处理实验验证，达到了预期的处理效果。
首先对废水采用纸袋过滤，进行预分离处理，去除废水中的悬浮物颗粒，保证进水达到浊度不高于100NTU，SS不高于200mg/L的预处理标准。减小后续改性纤维材料的污堵概率。过滤后的废水送入油水过滤器进行油水分离，处理流量为50L/h、操作温度为30℃左右，废水性质稳定，运行时油水分离器进出口压力降控制在0.1～0.3MPa。
废水进入油水分离器入口，由入口分布管进行流场分布，减少入口射流对流场的干扰；接着通过油水整流器，对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域。
然后进入多孔填充区，采用亲油材料，很大的扩展了油水接触的比表面积。
采用物理方法使油滴合并、聚结，逐步累积油滴，促进油滴的快速长大；再进入到多层折板油水分离区域，折板上开有直径4-12mm的小孔，之前聚结的大油滴通过小孔迅速上升到上一层折板，并逐级上升，有效的提高了分离速度和效率。
最后，在油相出口设置了集油区(油包)，集油区前安装纳米纤维填充层，废油通过油包收集排出；除油后的废水相通过底部出口排出。油水分离过程完成。
表1、2分别是油水分离器分离前后浓油乳化液废水的油含量。
表1进口水样含油量(mg/L)
表2出口水样含油量(mg/L)
本发明提供了一种冷轧浓油乳化液废水低成本、可资源化的方法，经该发明提供的方法处理后，不仅可实现浓油废水中油和水的分离，还可提高废油的资源化回收价值。该工艺设备无需外加化学试剂，无二次污染，设备结构简单，占地面积小，基建费用较低，且其工艺设计、运行和维护十分便利。
Claims (11)
1.一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
（1）过滤预处理
去除冷轧浓油乳化液废水中含有的部分颗粒物，使得冷轧浓油乳化液废水的浊度不高于100NTU，悬浮物含量SS不高于200mg/L；过滤后的废水送入油水分离器进行油水分离；
（2）油水分离
废水进入油水分离器进行油水分离，所述油水分离器包括油水整流器、多孔填充区及多层折板油水分离区，
首先，废水进入油水分离器入口，通过油水整流器，对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；
通过油水整流器的废水然后进入多孔填充区，以扩展油水接触的比表面积，
所述多孔填充区填充有功能性纳米纤维滤芯，
所述功能性纳米纤维滤芯为纤维直径都为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-10:1-10，
所述改性聚丙烯纤维与水的接触角为100-108°，与油的接触角为6-7°，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编织物空隙率为0.981；
上述多孔填充区设置二段；
（3）废油资源化
然后，在多层折板油水分离区将废水中的油相和水相分离；
经多层折板油水分离区分离后的除油废水通过分离器下端重相排放口送往下游废水处理工艺，废油从油水分离器上部轻相排放口排出，收集处理。
2.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，经处理的废水的浮油含水率下降至3%或以下。
3.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
在步骤（2），油水分离器为圆筒状油水分离器，其中，填充有功能性纳米纤维滤芯的多孔填充区，由厚度为25-30cm、纤维直径都为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层构成。
4.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
在步骤（2），所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的纤度，即纤维直径都为50-150纳米。
5.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-5:1-5。
6.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
每段多孔填充区及多层折板油水分离区分别使用1.5-2.5kg的所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编织物滤芯。
7.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，
过滤后的废水送入油水分离器进行油水分离，处理流量为45-55L/h，操作温度为28-33℃，运行时油水分离器进出口压力降控制在0.1～0.3MPa。
8.如权利要求1所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法，其特征在于，所述多层折板油水分离区的折板上开有直径4-12mm的小孔，使得之前聚结的大油滴通过小孔迅速上升到上一层折板，并逐级上升，以提高分离速度和效率。
9.一种应用权利要求1-8任一项所述一种冷轧浓油乳化液废水的除油方法的除油处理装置，其特征在于，所述装置包括下述部分：
（1）过滤预处理部分，去除冷轧浓油乳化液废水中含有的部分颗粒物；
（2）油水分离部分，油水分离器包括：
油水整流器：对液流流态进行均匀分布，保持平稳，使油水由紊流变为层流态，扩大主分离区域；
多孔填充区：填充有功能性纳米纤维滤芯，
所述功能性纳米纤维滤芯为纤维直径都为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层，所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维混编比例为1-10:1-10，及
多层折板油水分离区：将废水中的油相和水相分离；
（3）废油资源化部分。
10.如权利要求9所述的除油处理装置，其特征在于，
所述油水分离器采用圆筒状油水分离器，其中，填充有功能性纳米纤维滤芯的多孔填充区，由厚度为25-30cm、纤维直径都为50-500纳米的304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的混编织物聚结吸附层构成。
11.如权利要求9所述的除油处理装置，其特征在于，
所述304不锈钢丝纤维和改性聚丙烯纤维的纤维直径都为50-150纳米。
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2016
- 2016-06-28 CN CN201610486691.XA patent/CN107540105B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104944619A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-30 | 华东理工大学 | 重质原油加工过程中电脱盐污水除油方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107540105A (zh) | 2018-01-05 |
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