处理废乳化液的研究
费庆志1，李福忠2
（1．大连交通大学 环境与化学工程学院，116028；2.大连交通大学环境与化学工程学院，116028）
stkx摘 要：随着机械制造业的快速发展，乳化液用量迅速增加.排放的废乳化液会对环境造成污染和损害，研究推广有效合理的废液处理技术，已成为一个重要课题.本实验研究中先利用实验确定了最佳PAC的投药量2g/L、PAM的投药量0.03/L，pH值8.5左右效果最好.然后利用管式共凝聚气浮法进行了乳化液破乳实验，由此确定适合的混凝气浮操作条件.经过管式共凝聚气浮处理原水COD由2.2104mg/L降到0.2104mg/L左右，SS由1716mg/L降到189mg/L左右.之后利用生物接触氧化技术对管式共凝聚气浮后的出水进行处理，最后的出水COD在330mg/L左右.根据实验结果，确定了“管式共凝聚气浮+生物接触氧化”工艺处理乳化液废水的可行性.
关键词：乳化液;管式共凝聚气浮;生物接触氧化
Abstract:With the rapid development of machinery manufacturing, emulsion in machining has been widely applied. Emissions of waste emulsion causes environmental pollution and damage.Research to promote effective and rational waste processing technology, has become an emulsion study of an important subject.In the experimental study, the first use of pilot-plant testing to determine optimal dosing coagulants PAC dosage of 2g / L, PAM of the optimum is 0.03/L, and the pH value on the mixed coagulation effect and to determine the pH value of about 8.5 when the coagulation best results. Then with the pilot test, according to the results of the use of tube-coagulation flotation method of the emulsion, to determine process conditions, etc., thus to determine a suitable flotation operating conditions. After tube-coagulation flotation treatment of raw water COD by 2.2 104mg / L down to 0.2104mg / L or so, SS from 1716mg / L down to 189mg / L or so. After the use of biological contact oxidation technology for tube-type of pool water after flotation processing, the final effluent COD in the 330mg / L or so. According to the experimental results, to determine the “tube-coagulation floatation + biological contact oxidation”process dealing with emulsion wastewater feasibility.
Key words：emulsion tube-coagulation floatation Bio-contact oxidation
0引言
当前，世界机械制造工业是以切削、磨削与铸锻造三大加工工艺为主要支柱的。其中，切削加工的应用比例最高，约占机械加工总劳动量的30%～40%，金属切削液约占整个金属加工液总量的52%[1-3]，机械加工工业在车、磨、削、轧等加工过程中，普遍使用切削液来冷却、润滑、清洗、防锈，以提高产品的质量，延长机床的使用寿命。随着现代机械制造业的快速发展，切削液在机械加工中得到更为了广泛应用，用量迅速增加。但由于切削液会对环境和人体造成污染和损害，因此切削液的使用和废液处理已受到环保法规日益严格的制约。研究推广有效的切削液在线净化设备及合理的废切削液处理技术，已成为现代切削液研究的一个重要课题。本实验的研究内容包括三部分：
1.通过实验确定混凝气浮破乳的最佳参数，例如：混凝剂的投加量、助凝剂的投加量、pH值等；
2.通过中试试验确定在管式共凝聚气浮反应器运行过程中的工艺参数，例如：管式共凝聚气浮分离组合工艺的溶气压力、溶气水的流量等； 3.通过中试试验确定生物接触氧化对混凝气浮后的出水处理的效率及可行性。
1实验方法
1.1实验仪器、材料与设备
1.1.1实验仪器
烘箱（上海一恒科技有限公司）、COD微波测定仪（成都光普科学仪器有限公司）、万分之一电子分析天平（德国Sartorins产）、分光光度计（尤尼柯（上海）仪器有限公司）。
1.1.2实验材料
重铬酸钾标准溶液（消解液）0.2000mol/L、试亚铁灵指示液100ml、硫酸亚铁铵标准溶液0.042mol/L、硫酸-硫酸银溶液（催化剂）流氓猫1000ml、PAC100g/L、PAM3g/L、NaOH标准溶液0.1mol/L、移液管、酸式滴定管、锥形瓶、烧杯、消解罐、玻璃棒、漏斗、广谱pH试纸。
1.1.3实验设备
此次试验所用的设备为管式共凝聚气浮反应器和生物接触氧化反应器两部分。下图为管式共凝聚气浮反应器：
图1 管式共凝聚混凝气浮工艺流程图
下图为生物接触氧化反应器：本实验采用内径为220mm，高度为860mm，PVC容器通过气泵通过曝气砂头由底部曝气。
图2 生物接触氧化工艺流程图
1.2实验流程与原理
1.2.1实验流程简介
此工艺为管式共凝聚气浮+生物接触氧化。其中，管式共凝聚气浮分为气液混合系统，加药系统，管道混合器，气浮系统四个部分组成。
1.混合系统
以前的气液混合是靠压力把气体压入到液体中形成溶气水，这样做不仅对设备的要求非常的高，而且由于空压机产生很大的噪音，影响了周围环境。当前随着气液混合泵的出现，空压机已逐步被更适用方便的气液混合泵所取代，此外气液混合泵不需要安装溶气罐，溶气水可以直接通过遽然释放后产生微气泡，而且在不使用释放器的情况下就可以获得需要尺寸的气泡，气液混合泵的使用可以减少气浮一次性投资和简化运行条件。气液混合泵属于自吸式水泵，叶轮转动，吸入进水管中的空气与由回水阀体处吸入的水在叶轮内混合，气水混合物经泵体压水室、扩散管和回水窗排入气水分离室。混合物中的空气较轻，从水
中逸出，并从排气杯排到大气中。分离了空气的水又经回水阀体、喷嘴喷向叶轮，再次与吸入的空气混合。这样反复循环，逐渐将进水管中的空气排尽，最后正常扬水。这时，回水阀体进、出口压差急增，球阀在这一压差作用下上升，将回水阀体入口关闭，回流即被截断，泵即进入一般离心泵工况下运行。当停机后，回水阀体两端压差迅速消失，球阀由于自重而返回到原位置。
2.加药系统
加药是混凝成败的关键，此设备采用加药方式为湿式加药法，湿式加药法的优点是药剂混合均匀形成的络合物能均匀的捕捉小颗粒。
3.管道系统
管道系统是作反应区，混凝剂、助凝剂和废水会在管道系统中充分的混合。溶气水也会在此过程中加入到混合液中，起到搅拌的作用。混合管道直径80mm，管长800mm。
4.气浮系统
管式共凝聚气浮由于气浮是在空间比较小的管道里进行的，气体释放的空间比较狭窄，所以单位面积上产生的气体较多，絮体捕捉到气泡的机会大，形成的废渣较稳定。分离区管直径80mm，长1000mm。
1.2.2实验原理简介
此实验的主要工艺为管式共凝聚气浮+生物接触氧化。其原理是先利用投加混凝剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相聚合，长大至能自然沉淀的程度，这个方法称作混凝。胶体粒子和细微悬浮物由于布朗运动、水合作用及微粒之间的静电排斥力，在水中长期保持悬浮分散状态而不发生分层，即胶体的稳定性。因此，胶体不能用重力沉降的方法实现分离，而必须首先投加混凝剂来破坏其稳定性，使其相互聚集为数百微米以至数百毫米的絮凝体，再借助沉降或气浮等常规固液分离方法去除。气浮是一种高效固液分离方法，其基本原理是通过某种方式在水中产生微气泡，使其与水中的疏水性物质(即接触润湿角θ>90°的物质玻璃垫片)粘附，从而使固体颗粒与气泡的整体密度小于水而上浮达到去除的目的。在水和废水的处理中，对于胶体物质或固体颗粒粒径太小的物质，为充分发挥气浮的去除性能，通常向水中投加混凝剂，使污染物质脱稳、凝聚，从而达到净化水质的目的[15]。而管式共凝
plc学习机聚气浮反应器结合混凝和气浮的方法，先利用混凝剂、助凝剂在设备内部进行充分的混合，到达了破乳的效果，形成大量的絮体进入入到固液分离系统中进行气浮，而且气浮是在狭小的管道空间内进行，这样大量的气泡在狭小的空间内瞬间释放，迅速上浮，在上浮的过程中捕捉到的絮体也随之上浮，这样就达到了固液分离的目的。管式共凝聚气浮反应器的出水进入到生物接触氧化反应器中，利用生物好养进一步的去除是水中的COD。
1.3测定方法
1.3.1 必备药剂的制备
在试验的过程中，一些必备的试剂需要自己去配制，以下是几种试剂的配制方法：
1.重铬酸钾标准溶液（1/6K2Cr2O7=0.2000mol/L）（消解液）：称取预现在120度下烘干2小时的基准或优级纯重铬酸钾9.8060g溶于500ml水中，边搅拌边慢慢加入浓硫酸250ml，冷却后移入1000ml容量瓶中，稀释至刻度。该重铬酸钾溶液浓度为0.2000mol/L。
2.硫酸亚铁铵标准溶液[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O≈0.042mol/L]：称取16.6g硫酸亚铁铵溶于500ml水中，边搅拌边缓慢加入20ml浓硫酸，冷却后移入1000ml容量瓶中，用蒸馏水稀释
至刻度，摇匀。临用前，用重铬酸钾标准溶液标定。标定方法：准确吸取5.00ml重铬酸钾标准溶液于150ml锥形瓶中，加入稀释至约30ml左右，缓慢加入浓硫酸5ml，混匀。冷却后，加入2滴试亚铁灵指示剂（约0.10ml），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜有黄经蓝绿值红褐即为终点。
C[(NH4)2Fe(SO4)2]=
式中：C-硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）
V-硫酸亚铁铵标准溶液的滴定溶液的用量（ml）
3.硫酸-硫酸银催化剂：于1000ml浓硫酸中加入10g硫酸银，放置1-2天，不时摇动使其溶解。
1.3.2 COD的测定方法
本次试验采用微波消解法测定COD。实验步骤为：
1.用移液管吸取水样5.00ml置于消解罐中，准确加入5.00ml消解液（0.2000mol/L的K2Cr2O7）和5.0ml催化剂（H2SO4-Ag2SO4溶液），摇匀。
2.旋紧密封盖，将罐均匀放入微波消解装置腔内，离转盘边沿约2厘米圆周上均匀排好，关上炉门。
3.样品的消解时间和功率选择取决于腔内放置的消解罐数目。设置消解时间和功率选择，见表1：
表1消解时间及功率选择与消解罐数目的关系
消解罐数目 | 1 | 3 | 5 |
消解时间 | 10分钟 | 10分钟 | 10分钟 |
功率选择 | 底火 | 硅钢片密度中低火 | 中高火 |
| | | |
4.将时间选择旋钮至10分钟位置，并按下相应的功率选择键，仪器开始工作；定时器到零时，即完成消解，微波炉内冷却3分钟后，将消解罐取出冷却5分钟，即可用滴定法或比法测COD值。
5.滴定法测定COD结果：消解结束后的消解罐，罐内反应液高温并有压力，应放冷或用冷水冷却后才能打开密封盖，将反应液转移到150ml锥形瓶中，用蒸馏水冲洗消解罐和盖2-3此，冲洗液并入锥形瓶中，控制体积约为30ml，加入2-3滴试亚铁灵指示剂用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，溶液的颜由黄经蓝绿至红褐即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量，计算出CODcr的值。
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