CN111847800A - 一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺 - Google Patents

一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，采用“隔油+三级物化+UASB+SBR+MBR（厌氧+好氧+生物膜）+两级芬顿高级氧化”的组合工艺处理后完全达到综合废水GB8978‑1996一级排放标准；本发明具有以下优点：技术成熟，处理效果稳定，出水达标，污泥易处理。基建设备投资和运行费用低，占地少，电耗省。运行管理方便，运转灵活，设备性能稳定。全程可实现自动控制，提高管理水平。运行过程中所需用消耗材料易购、价低，且不对环境存在污染。

Description

一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺
技术领域
本发明属于切削液废水处理技术领域，具体涉及一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺。
背景技术
随着中国工业制造业的发展，机械加工废水也日益增加。高浓度金属加工切削液废水污染物指标（参数）及水量：CODcr≤35000mg/L，BOD5≤2100mg/L，SS≤600mg/L，石油类≤500mg/L，氨氮≤300mg/L，阴离子表面活性剂≤200mg/L，磷酸盐（以P计）≤300mg/L，PH:8-11，色度:600倍，水量:5m3/d。
金属加工切削液废水污染物排放指标（GB8978-1996）一级：CODcr≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤70mg/L，石油类≤5mg/L，氨氮≤15mg/L，磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L，PH:6-9，色度:50倍。
高浓度金属加工切削液主要来源为加工机件过程中的清洗废水和部分无法回收再利用的切削混合废水。污染物来源于清洗剂，切削液等。其主要成分为表面活性剂、柠檬酸、焦磷酸钾、矿物油、醇氨、脂肪酸、重金属、氮磷等，是一种高度乳化、高悬浮物、高COD的有机污染废水，对环境危害极大。为此，我们提出一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，以解决上述背景技术中提到的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，包括如下步骤：
S1：切削废液进入隔油调节池，当废水中的浮油积累到一定厚度时自动排入溢油堰，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上；
S2：除油后的废水用泵抽入一级混凝池，当一级混凝池内充满废水后，即可通过投药系统投加混凝剂，并通过潜水搅拌器进行混凝，混凝反应时间为3-5分钟，潜水搅拌器的搅拌速度150-300转/分钟；
然后投加阴离子PAM，潜水搅拌器的搅拌速度50-80转/分钟，静沉2小时后，打开底部排泥阀通过水力压差将沉淀污泥排往污泥集中池，一级混凝池内的上清液则抽往二级、三级混凝池；
S3：废水经一级、二级、三级混凝池的混凝处理后进入UASB厌氧反应器中进行厌氧处理，废水厌氧处理过程中投加营养源，营养源的投加比为COD:N:P=500:5:1，废水经厌氧处理后CODcr去除率60%；
S4：经厌氧处理后废水进入SBR生物反应池进行SBR生化处理，SBR生物反应池运行曝气过程中溶解氧控制在2-3mg/L，营养源的投加比为COD:N:P=200:5:1，废水经SBR生物反应池处理后部分有机物得到降解，出水CODcr去除为50-60%；
S5：SBR生化处理沉淀后的上清液用泵入MBR生物膜处理池，投入营养源为COD:N:P=200:5:1，MBR生物膜处理池具有良好硝化和反硝化功能，泥龄长有良好的脱氮除磷降CODcr效果，出水悬浮物为零，MBR生物膜处理池处理后出水CODcr:350 mg/L，去除率为65%；
S6：MBR生物膜处理池出水进入一级芬顿反应池中进行催化氧化处理，当进水CODcr:350 mg/L，PH为7.0时，FeSO4投加量为3000 mg/L，H2O2投加量为2400 mg/L；
PH为3.0时，搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化60分钟；
后投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5；
加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时候，打开一级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池，上清液COD去除率为65%；
S7：一级芬顿反应池出水用泵抽入二级芬顿反应池进行催化氧化处理，二级芬顿反应池的加药量：FeSO4 为2000 mg/L，H2O2为1600mg/L；
PH为3.0时，反应搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化反应60分钟后，投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5，加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时后，打开二级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池。
优选的，所述步骤S1中隔油调节池的有效容积为3m3，池内安装有二道隔油板，二道隔油板的上方设有水平溢油堰用于排入废水中的浮油，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上。
优选的，所述步骤S2中一级混凝池的有效容积为5m3，一级混凝池为圆柱形，材料为塑料或钢构，排泥阀设置于其底部，潜水搅拌器安装在一级混凝池的上方。
优选的，所述二级、三级混凝池的形状及结构、设备、混凝原理与一级混凝池相同，只是二级、三级混凝池所使用的混凝剂有所不同：一级混凝池投加的混凝剂为PFS、PAM，二级混凝池投加的混凝剂为：Ca(OH)2、FeSO4、PAM，三级混凝池投加的混凝剂为：PFS、PAC、PAM。
优选的，废水经所述一级、二级、三级混凝池的混凝处理后的PH:7.0、COD:7000mg/L，BOD:2100mg/L，SS:90mg/L，石油:10mg/L，氨氮:75mg/L，表面活性剂:54 mg/L，磷:45 mg/L，色度:90倍。
优选的，所述步骤S3中废水进入UASB厌氧反应器之前需用达标排水进行回流稀释至CODcr浓度为5000mg/L，回流比为20-50%，所述UASB厌氧反应器规格，容积42 m3，水力停留时6-8天。
优选的，所述步骤S4中SBR生物反应池有效容积15 m3，一座两格，钢结构，水力停留3天，设计进排水比为1:1，SBR生物反应器集进水、反应、沉淀、排水、闲置为一体，有缺氧、好氧、厌氧去CODcr，除磷脱氮之功能。
优选的，所述步骤S5中MBR生物膜处理池的有效容积15 m3，钢构，水力停留时间为３天，MBR生物膜处理池内装有１组25 m2平板超滤膜，抽吸泵，真空表，玻璃转子流量计、膜片曝气器、风机，每小时产水量300升，MBR生物膜处理池的运行模式为抽吸排水8-10分钟，闲置1-2分钟。
优选的，废水经UASB厌氧反应器、SBR生物反应池和MBR生物膜处理池的三级生化处理后，废水中的有机污染物得到了极大的降解，出水CODcr:350mg/L，BOD5:21mg/L，SS:10mg/L，石油类:1mg/L，氨氮:15mg/L，表面活性剂:10mg/L，磷:18mg/L，PH:7.0，色度:80倍。
优选的，所述一级芬顿反应池和二级芬顿反应池的容积均为5 m3，其结构与所述一级、二级、三级混凝池的结构相同。
优选的，所述步骤S7中二级芬顿反应池处理后出水：COD cr:61.25 mg/L、BOD5:17.8 mg/L、SS: 60 mg/L、石油类:3 mg/L、氨氮:13.16 mg/L、盐酸盐:0.35 mg/L、色度:38倍、PH: 6.5。
优选的，所述步骤S1-S7中所产生的污泥全部集中排到污泥池混合，调节PH为7.0后，用污泥泵压送到板框脱水机脱水处理，污泥脱水后的泥饼含水率60%填埋，滤液则回流至前端隔油调节池，污泥池为钢砼结构，容积10m3，池顶+300mm，池底为-2700m。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用“隔油+三级物化+UASB+SBR+MBR（厌氧+好氧+生物膜）+两级芬顿高级氧化”组合工艺处理后完全达到综合废水GB8978-1996一级排放标准；
本发明具有以下优点：
①技术成熟，处理效果稳定，出水达标，污泥易处理。
②基建设备投资和运行费用低，占地少，电耗省。
③运行管理方便，运转灵活，设备性能稳定。
④全程可实现自动控制，提高管理水平。
⑤运行过程中所需用消耗材料易购、价低，且不对环境存在污染。
附图说明
图1为本发明一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺的流程的示意图；
图2为本发明一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺的废水各单元处理效果示意图；
图2中除PH无量纲外，各指标单位为mg/L。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了如图1-2的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，包括如下步骤：
S1：切削废液进入隔油调节池，当废水中的浮油积累到一定厚度时自动排入溢油堰，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上；
S2：除油后的废水用泵抽入一级混凝池，当一级混凝池内充满废水后，即可通过投药系统投加混凝剂，并通过潜水搅拌器进行混凝，混凝反应时间为3-5分钟，潜水搅拌器的搅拌速度150-300转/分钟；
然后投加阴离子PAM，潜水搅拌器的搅拌速度50-80转/分钟，静沉2小时后，打开底部排泥阀通过水力压差将沉淀污泥排往污泥集中池，一级混凝池内的上清液则抽往二级、三级混凝池；
S3：废水经一级、二级、三级混凝池的混凝处理后进入UASB厌氧反应器中进行厌氧处理，废水厌氧处理过程中投加营养源，营养源的投加比为COD:N:P=500:5:1，废水经厌氧处理后CODcr去除率60%；
S4：经厌氧处理后废水进入SBR生物反应池进行SBR生化处理，SBR生物反应池运行曝气过程中溶解氧控制在2-3mg/L，营养源的投加比为COD:N:P=200:5:1，废水经SBR生物反应池处理后部分有机物得到降解，出水CODcr去除为50-60%；
S5：SBR生化处理沉淀后的上清液用泵入MBR生物膜处理池，投入营养源为COD:N:P=200:5:1，MBR生物膜处理池具有良好硝化和反硝化功能，泥龄长有良好的脱氮除磷降CODcr效果，出水悬浮物为零，MBR生物膜处理池处理后出水CODcr:350 mg/L，去除率为65%；
S6：MBR生物膜处理池出水进入一级芬顿反应池中进行催化氧化处理，当进水CODcr:350 mg/L，PH为7.0时，FeSO4投加量为3000 mg/L，H2O2投加量为2400 mg/L；
PH为3.0时，搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化60分钟；
后投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5；
加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时候，打开一级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池，上清液COD去除率为65%；
S7：一级芬顿反应池出水用泵抽入二级芬顿反应池进行催化氧化处理，二级芬顿反应池的加药量：FeSO4 为2000 mg/L，H2O2为1600mg/L；
PH为3.0时，反应搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化反应60分钟后，投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5，加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时后，打开二级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池。
具体的，所述步骤S1中隔油调节池的有效容积为3m3，池内安装有二道隔油板，二道隔油板的上方设有水平溢油堰用于排入废水中的浮油，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上。
具体的，所述步骤S2中一级混凝池的有效容积为5m3，一级混凝池为圆柱形，材料为塑料或钢构，排泥阀设置于其底部，潜水搅拌器安装在一级混凝池的上方。
具体的，所述二级、三级混凝池的形状及结构、设备、混凝原理与一级混凝池相同，只是二级、三级混凝池所使用的混凝剂有所不同：一级混凝池投加的混凝剂为PFS、PAM，二级混凝池投加的混凝剂为：Ca(OH)2、FeSO4、PAM，三级混凝池投加的混凝剂为：PFS、PAC、PAM。
具体的，废水经所述一级、二级、三级混凝池的混凝处理后的PH:7.0、COD:7000mg/L，BOD:2100mg/L，SS:90mg/L，石油:10mg/L，氨氮:75mg/L，表面活性剂:54 mg/L，磷:45 mg/L，色度:90倍。
具体的，所述步骤S3中废水进入UASB厌氧反应器之前需用达标排水进行回流稀释至CODcr浓度为5000mg/L，回流比为20-50%，所述UASB厌氧反应器规格，容积42 m3，水力停留时6-8天。
具体的，所述步骤S4中SBR生物反应池有效容积15 m3，一座两格，钢结构，水力停留3天，设计进排水比为1:1，SBR生物反应器集进水、反应、沉淀、排水、闲置为一体，有缺氧、好氧、厌氧去CODcr，除磷脱氮之功能。
具体的，所述步骤S5中MBR生物膜处理池的有效容积15 m3，钢构，水力停留时间为３天，MBR生物膜处理池内装有１组25 m2平板超滤膜，抽吸泵，真空表，玻璃转子流量计、膜片曝气器、风机，每小时产水量300升，MBR生物膜处理池的运行模式为抽吸排水8-10分钟，闲置1-2分钟。
具体的，废水经UASB厌氧反应器、SBR生物反应池和MBR生物膜处理池的三级生化处理后，废水中的有机污染物得到了极大的降解，出水CODcr:350mg/L，BOD5:21mg/L，SS:10mg/L，石油类:1mg/L，氨氮:15mg/L，表面活性剂:10mg/L，磷:18mg/L，PH:7.0，色度:80倍。
具体的，所述一级芬顿反应池和二级芬顿反应池的容积均为5 m3，其结构与所述一级、二级、三级混凝池的结构相同。
具体的，所述步骤S7中二级芬顿反应池处理后出水：COD cr:61.25 mg/L、BOD5:17.8 mg/L、SS: 60 mg/L、石油类:3 mg/L、氨氮:13.16 mg/L、盐酸盐:0.35 mg/L、色度:38倍、PH: 6.5。
具体的，所述步骤S1-S7中所产生的污泥全部集中排到污泥池混合，调节PH为7.0后，用污泥泵压送到板框脱水机脱水处理，污泥脱水后的泥饼含水率60%填埋，滤液则回流至前端隔油调节池，污泥池为钢砼结构，容积10m3，池顶+300mm，池底为-2700m。
各单元设备能耗动力（处理水量按5 m3/天计）：
①水泵11台 N=5.5KW ②搅拌器6台 N=18KW
③加药泵16台 N=3.2KW ④营养源泵3台 N=0.45KW
⑤风机1台 N=7.5KW ⑥抽吸泵1台 N=0.25KW
⑦MBR反洗泵1台 N=0.25KW ⑧容压机1台 N=3KW
⑨板框机20 m2 N=1.5KW
总功率N=①～⑨=39.65KW。所有的运行电器设备均编程由PLC控制。
各单元材料消耗（处理水量按5 m3/天计）：
Figure 813076DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
③厌氧好氧营养 甲醇5-10公斤/天
吨水处理成本：
吨水处理成本，电费、材料费用约为80元。
高浓度切削液乳化废水是一种高度乳化、高悬浮物、高COD，含油、有毒、有害成分复杂的综合废水，B/C低，生化效果差。单独采用物化或生化或高级氧化技术是无法达标排放。经采用“隔油+三级物化+UASB+SBR+MBR（厌氧+好氧+生物膜）+两级芬顿高级氧化”组合工艺处理后完全达到综合废水GB8978-1996一级排放标准。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
①技术成熟，处理效果稳定，出水达标，污泥易处理。
②基建设备投资和运行费用低，占地少，电耗省。
③运行管理方便，运转灵活，设备性能稳定。
④全程可实现自动控制，提高管理水平。
⑤运行过程中所需用消耗材料易购、价低，且不对环境存在污染。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1：切削废液进入隔油调节池，当废水中的浮油积累到一定厚度时自动排入溢油堰，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上；
S2：除油后的废水用泵抽入一级混凝池，当一级混凝池内充满废水后，即可通过投药系统投加混凝剂，并通过潜水搅拌器进行混凝，混凝反应时间为3-5分钟，潜水搅拌器的搅拌速度150-300转/分钟；
然后投加阴离子PAM，潜水搅拌器的搅拌速度50-80转/分钟，静沉2小时后，打开底部排泥阀通过水力压差将沉淀污泥排往污泥集中池，一级混凝池内的上清液则抽往二级、三级混凝池；
S3：废水经一级、二级、三级混凝池的混凝处理后进入UASB厌氧反应器中进行厌氧处理，废水厌氧处理过程中投加营养源，营养源的投加比为COD:N:P=500:5:1，废水经厌氧处理后CODcr去除率60%；
S4：经厌氧处理后废水进入SBR生物反应池进行SBR生化处理，SBR生物反应池运行曝气过程中溶解氧控制在2-3mg/L，营养源的投加比为COD:N:P=200:5:1，废水经SBR生物反应池处理后部分有机物得到降解，出水CODcr去除为50-60%；
S5：SBR生化处理沉淀后的上清液用泵入MBR生物膜处理池，投入营养源为COD:N:P=200:5:1，MBR生物膜处理池具有良好硝化和反硝化功能，泥龄长有良好的脱氮除磷降CODcr效果，出水悬浮物为零，MBR生物膜处理池处理后出水CODcr:350 mg/L，去除率为65%；
S6：MBR生物膜处理池出水进入一级芬顿反应池中进行催化氧化处理，当进水CODcr:350 mg/L，PH为7.0时，FeSO4投加量为3000 mg/L，H2O2投加量为2400 mg/L；
PH为3.0时，搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化60分钟；
后投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5；
加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时候，打开一级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池，上清液COD去除率为65%；
S7：一级芬顿反应池出水用泵抽入二级芬顿反应池进行催化氧化处理，二级芬顿反应池的加药量：FeSO4 为2000 mg/L，H2O2为1600mg/L；
PH为3.0时，反应搅拌速度150-200转/分钟，催化氧化反应60分钟后，投加氢氧化钙1.5-2.0克/升，回调PH 至6.5，加入浓度1%PAM8%，搅拌聚凝3-5分钟，搅拌速度50-80转/分钟；
静沉2小时后，打开二级芬顿反应池底部排泥阀，将沉淀污泥排往污泥池。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S1中隔油调节池的有效容积为3m3，池内安装有二道隔油板，二道隔油板的上方设有水平溢油堰用于排入废水中的浮油，对浮油进行回收，浮油去除率为90%以上。
3.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S2中一级混凝池的有效容积为5m3，一级混凝池为圆柱形，材料为塑料或钢构，排泥阀设置于其底部，潜水搅拌器安装在一级混凝池的上方。
4.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述二级、三级混凝池的形状及结构、设备、混凝原理与一级混凝池相同，只是二级、三级混凝池所使用的混凝剂有所不同：一级混凝池投加的混凝剂为PFS、PAM，二级混凝池投加的混凝剂为：Ca(OH)2、FeSO4、PAM，三级混凝池投加的混凝剂为：PFS、PAC、PAM。
5.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：废水经所述一级、二级、三级混凝池的混凝处理后的PH:7.0、COD:7000mg/L，BOD:2100mg/L，SS:90mg/L，石油:10mg/L，氨氮:75mg/L，表面活性剂:54 mg/L，磷:45 mg/L，色度:90倍。
6.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S3中废水进入UASB厌氧反应器之前需用达标排水进行回流稀释至CODcr浓度为5000mg/L，回流比为20-50%，所述UASB厌氧反应器规格，容积42 m3，水力停留时6-8天。
7.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S4中SBR生物反应池有效容积15 m3，一座两格，钢结构，水力停留3天，设计进排水比为1:1，SBR生物反应器集进水、反应、沉淀、排水、闲置为一体，有缺氧、好氧、厌氧去CODcr，除磷脱氮之功能。
8.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S5中MBR生物膜处理池的有效容积15 m3，钢构，水力停留时间为３天，MBR生物膜处理池内装有1组25 m2平板超滤膜，抽吸泵，真空表，玻璃转子流量计、膜片曝气器、风机，每小时产水量300升，MBR生物膜处理池的运行模式为抽吸排水8-10分钟，闲置1-2分钟。
9.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：废水经UASB厌氧反应器、SBR生物反应池和MBR生物膜处理池的三级生化处理后，废水中的有机污染物得到了极大的降解，出水CODcr:350mg/L，BOD5:21mg/L，SS:10mg/L，石油类:1mg/L，氨氮:15mg/L，表面活性剂:10mg/L，磷:18mg/L，PH:7.0，色度:80倍。
10.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述一级芬顿反应池和二级芬顿反应池的容积均为5 m3，其结构与所述一级、二级、三级混凝池的结构相同。
11.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S7中二级芬顿反应池处理后出水：COD cr:61.25 mg/L、BOD5: 17.8 mg/L、SS: 60mg/L、石油类:3 mg/L、氨氮:13.16 mg/L、盐酸盐:0.35 mg/L、色度:38倍、PH: 6.5。
12.根据权利要求1所述的一种高浓度金属加工切削液废水处理工艺，其特征在于：所述步骤S1-S7中所产生的污泥全部集中排到污泥池混合，调节PH为7.0后，用污泥泵压送到板框脱水机脱水处理，污泥脱水后的泥饼含水率60%填埋，滤液则回流至前端隔油调节池，污泥池为钢砼结构，容积10m3，池顶+300mm，池底为-2700m。
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