陶瓷膜在冶金工业废水处理中的应用 4页

陶瓷膜在冶金工业废水处理中的应用王沛徐南平（南京化工大学膜科学技术研究所，南京210009）摘要本文对无机罔盘牍在冶金工业废水处理中杓应用和研究情况进行了煤述，着賣对含油废水及含粉、钦废水的处理作了介绍.关■词冶金康水1前言无机膜膜分离迪近几十年来发展起来的一項高新技术。由于无机膜具有耐离泡、耐强酸.强義和有机溶剂、耐微生物侵烛、机截强度离.孔径分布窄等突岀优点，在科学研究和工业生产中日益显示出诱人的魅力，引起了国内外的广泛注意m.我国的无机膜研究始于八十年代末•在国家有关部委的大力支持下•已经取得了长足的进展，其中离瓷微滤旗E经实现工业化生产，并在一些領域得到了应用。冶金工业中重要的废水有三类•一杲您化废水•二是:轧钢废水•三是高炉煤气洗涤废水⑴.蘆着环境保护重要性的提高和工业废水排放标准的严格化•膜分离作为一项新的离科技环保技术已越来越受到人们的重视.无机旗主耍适于处理各种含有徽粒和微満的体系.尤其适于柱一些苛刻的条件下的分离操作•如强酸球、高温等.具体在冶金工业废水处理演域•无机膜在轧钢含油废水.金属清洗液回收及焦化废水处理中具有较大优势。由于无机題独待的材料和结构优点•海童膜处理工业废水具有使用寿命长、运行稳定可靠、載留率高环优点，如在乳化液废水处理中•乳化油的截留率可达99.9%以上.本文将介绍无机膜冶金工业废水处理中的应用和研究情况•并对某些重雯領域予以重点讨论.2无机瞋在含油废水处理中的应用在冶金工业生产中含油废水的来涼极为广泛•如连铸废水、冷轧乳化液废水尊綽.这柱废水若直接排放，将严重污染环境⑻•由于含油废水往往具有难降解、易乳化等待点，一般的方法处理难以得到理想的处理效果.无机膜处理含油废水的机理主隽是利用油的表面张力•使得大于膜孔径的油滴被膜孔義留⑴•由于过滤过程中会形成凝胶层•实际过肚过程中往往能筱留比膜孔径小的酒滴.早在七十年代初期■由UnionCarbide开发的ZrOt动态膜（UCARSEP）在废水处理中已得到了应用用代径为0.02~0.1«*的UCARSEP超滤膜处理含油废水•透过戒中含扱少董的油，可以直接排放或再利用，浓缩的油可以循环或作燃料。Vilbrroel尊⑴用Carbosep骥对含油乳化液进行了试验•结果表明Si度对通量是一个敏感因累•在25CH1膜过滤通量最优，达到1.0m7m2h.MPa以上（膜面速度1-2m/“操作压基为0.IMPa）.1998年Alcoa分蔑技术部的Bhave和Fleming"】对油一水分离性能作了研究•对工艺条件如错漁連度、議度.压降作了研究■通过对植物炼油厂和润漏油厂废水的处理•结果认为Membralox*氧化铝箱对含袖废水的处理较为优趁，浓缩后废水体积.可複少90%以上•采用的膜孔径为4-200nm・用厦体反冲可以保持通量的"定，认为经过适当的預处9*tt比超曲更实用■因为徽滤具有更爲的日本近年来对水涪性切期油的IW童膜处理有一些研究，并与有机慎作了比较，结果认为."较为优超3.材料n为不镌钢的无机膜U町用于含油废水处理也有过研究，取得了较好的结臬.宋航等人⑴］采用平板®(0.2pm)研究了微滤膜对油的徐留率和通■，通过液油含童小于10-30mg/L,他认为微濟膜町用于•废水井放不很严格•或对循环使用的水质要求不太高的条件下.油在水中的分敵情况可以分为乳化左和洛解杰，无机腹适于处理游离衣和乳化吝的含油废水•游离杰的袖滴较大.通童较大•乳化姦的相对通量较小•无机膜处理含油废水具有揚作復定.出水水质好.占地面积小、扩建方便、正嵩工作时不消耗化学药剂、也不产生新的污泥以及回收油质量比较好筹优点■在含油废水处理中巳日芟显示出扱强的竞争力•下面權据不冏的含油废水种类分别介绍.2.1含游■油废水冶金行业在连传和轧钢工段均会产生大童般含袖废水•这些废水油含■一般在几十到数百ppm之问•随着环保排放标准的进一步提离，传统的处理方法往往衆以满足排放雯求，而且废水中较高的油含■对后续生化处理有校大的够响•翩童膜处理此类含油废水具有膜通金高■出水水质高•可精足回用耍求等优点•具有较大的技术优势.类似的含游离油废水还有石化含油废水.油田采出水尊・肉瓷膜处理油田采出水方面ChemCul及HumpheryW等人•采用MembmbH卿竇旗进行了陆上和海上采油平台的采出水处理研究■经过适当的预处理后取得了较好的结果・一般》1通量在10001/mJb以上•出水油含量小于lmg/1.王怀林等人曲将国产Bl与MembraloxR(U.S.Filter)的0.2徽米氧化进行了比较•认为fll产■的长期9定运行通■高于U.S.Filter的牍.SimmsnsW人采用了MembrRl。”Kftff对加拿大西部的®油采出水进行了处理■其通■:相对较小•X2乳化液废水冶金行业生产中产生大*:的含油乳化液废水•主要为冷轧乳化戒废水•乳化戒废水成分比较复杂■主耍为油脂■衷面活性剂、悬浮杂质和水；与此类似的废水还有金II切削液、涓滑液等等•一般废水量不是很大，但污集穩较多.此类废水的特点是油处于乳化状左，池演直径在1徽米以下■采用一般的方法难以得aaffl的处理效果•张国胜算人⑴】采用0.2»m的氧化馆膜处理武钢冷轧乳化液废水，比较了孔径■膜材质等对过总通■的够响■详细考案优化了掃作过程，其结果见表1.他们还采用添加消流促迸器来降低循环录和能耗•仅为正常操作的20%.目前•采用氛化馆陶瓷微滤膜处理冷轧乳化液废水巳经在我国实现了工业化应用■取得了良好的社会和经济效益.2.3金H清洗液废水在钢材加工过程中，一般在轧制后金厲表面要立即涂含油保护层，而进一步加工前必质用清洗液将其洗净•在此过程中会产生大■的含油清洗液废水.此类废水与乳化液废水性质类似，但一股含有大*的钱■直接排放不仅污集了环境•而且浪费了资漫・采用处理可同时回收废水中的油和礁液，经济效益十分明显.SuperiorPlanting,inc.MN.为藁国中西部最大的金M加工厂之一•推岀了一种结构非常索凄的陶瓷膜金属清洗液回收系统，其絵济效益十分显著5】.乳化液经阳老膜过滤肓被破乳•浮油从贮槽上部刮去•悬浮固体定期从1•底移去•废水经附瓷膜过滤肓油含量从448mg几降至19mg/L＞去油率为96%.每周膜管用强酸清洗一次.Chen等人皿"泗经过比较采用了孔径为0・05殖米的個化怙腹处理金属清洗液•通过过滤除去废水中的油和杂质•滤过水补充适当的表面活性刑即可JT新使用，其结果见表U3焦化含酚、氟废水第化含酚、気废水对环境危害极大，目前的处理方法一般是气浮除油■韬释均质后入豪气池生化处理，存在的冋題一是由于气浮除油效率不髙•残余的油影响活性污泥的活性•造成生牝处理效果不稳定•二是传统的二沉池分离效率不离•一方面适成出水水质低•另一方面形响了氨氮的处魂效果•三是稀释水莹大，污泥浓度低・3»气池体积过大•采用无机膜过滤技术•首n先可以大大澤低废水中的油含償，提高生化处理效率•其次，采用先进的陶瓷股生物反应器技术可吳离处理效事•尤其是援髙氮氮的处理效率•同时可降低占地面积.臨瓷履生物反应鬥技术具«00«分寅效率髙•占地小•处理水质好（可克揍回用人酒性沔泥损失少•固体戳流时间长•系统種定性好审优点■特别适合各种大取公共建筑生活污水和一些难处理的工业废水的处理，其宪出的优点册占池少和处理后水能够回用•Tnmve和Manem等人（如报道了采用生密反应鶴处理生活污水的半工业性中试结果，汪诫文4）也开展过类似的研究•目前清华大学环境工程系正在开展生物反应為处理含酚废水的研究・陶椅膜生物反应器处理含酚、亂废水的优点在于可完全徽留绍菌•大大援髙污泥恢度和驯化度，尤其是:硝化细菌浓度•从而提高处理装W的耐冲击负荷施力和脱氨紙能力.表1阳瓷骐处理金属清洗液和检轧乳化液结果一览表原水出术1•作压力MPaascmvsm/«蠱浮物渝含itmc/l/ppmMX/ppm[IS.19.20]60~1500496-!264«5〜2212-36SI〜170(/m«.h<0.234S3~6«2.7-3.5〔16]5000<101・2Z/M・hMPa0.1-0.216-45S~74结论综上所述•无机膜作为一种新兴的高新技术•正日总展示出其在冶金工业废水处理便域的技术优势*■并已经在一些领域得到应用•就我国目前这方面的现状而吉•首先要进一步完善已开发成功的技术■如含油废水处理技术•降低处理成本•提花处理效率•并加大推广力度；其次•应大力发展无机膜集成处理技术•开发新的技术•如海总旅生捞反应辞技术尊•参考文献[1]徐博平・】99"无机91研究进展.{fcia展（1儿45~48.[2]钢铁工业废水洽理，IS家环境保护尺，中01环境科学出版社3992.〔3]徐根良，■静■翡建庆3991,含港J«水舷*技术球述•木处夏技术.21<6)d-13>[4jSooboklee.YvesAureileandHenryRoques・1984.Concentrationpol&nution>Membranefoulingandcleaninginuitra/iltracionofsolubleoil.J・MembraneSci.(19)>23—28[5]BransalIR・1975.Ultrafiltrationofoilywastefromprocessjnduscries・AICHESymp・Sser・71<151).93-97f6]BansalIR.1976.ConcemrattonofoilyandlatexwiitcwatersusingultrafiltrationinorganicmembranesInd・WaterEngr・13〈5)、6—1】[7jViIlarroelLR.SElmaleh.NGhaffor.1995.Crow—flowultrafiltrationofhydrocarbonemulaion.J.MembraneSci・102$55—64(8]BhaveR.R.andFlemingH.L.1988.Removalofoilycontamm*ntinwastewaterwithmicroporousaluminamembranes・AICHESymp.Ser.84(261)19一27[9]ShixnixuYunghhShamynTakashi.1992.Treccmentofoil—containingwastwater.Jpn・Kokyo.KoboJp.05.245.472〔10]Micb»clDubrovskyeLynchsterenD・1993.Removalofoilyresiduesfromaqueouswastestreams・US5,269.934[11]宋««>RField,及分H过程的够水处理技术.1994.(202),95-98C12]ChenAS>JTFlynm»RGCook&ndALCauday.1991・Removalofoil.Grease,andsuspendedsolidsfromproducedwaterwithceramiccrosiflowmicrofiltnriomSPEProductionEngmecing.Cl3]HumphreyJL>GoodboyKPandCjLsadayAL.1989・nCeramicmembranesforthetreatmeotofwatersProducedbyoilwells.presented・tAm.Chem・Soc・197thNationalMeetinginDallas*.TXT.[14]王低林，王忆川•屡建胜，云金明•王建华・《1甕微总農用于愉田采岀水处理的研究科事技术・1998ClSlStmntfKMRecentadvancesintheapplicationofmenbraoetechnologytothetreatmentofproducedwaterinCanada*WatexTreatment30(1995)135-144[161张09胜，无机尺复農魅理檜乳乳化肚废水的研宪，潮泉化工大论文C17]StanleyRKensandMichedMemonagle.1993.AdexaminationofPaybacksforanaqueouscictnexrecoveryPlantingandSurfaceFinishing・September】P56~58C18JChenASC1994.Evaluatingaceramicultrafittrationsystemforaqueousalludinecleanerrecycling.ReporttoU・S.EPA(RiskReductionEng-Lab.rCincinnati.Ohio)uodtrconxract68—CO-0003.[19]ChenASCUsingceramicfiltrationcorecyclespentnomonicaqueous—haiedmetal—cletningsolutions・ReporttoU・5NavaiFacilitiesEcgioctringServiceCenter(CR~96・004)C20]ChenASCUsingceramiccrossflowfiltxariontor^cycleanonionicaqueous—basedmetal—cleaningsolutions・pilot5caletesting・ReporttoU・SNavalFacilitiesEngineeringServiceOnter(CR—97.004)C21jTrouveE.VUrbatnandJManem»TrcatxnentoimuniciplewotevracerbymembranebioreactoriResultsofaaemiinduMtrulpilot—scalestudy>Wat.Sci・Tech.J994»30t151一157[22]汪诚文，两类■一生務反应U处理生活污水的实验齋究，灣华大事1•士论文，1996