电气浮/加压溶气气浮处理冷轧浓油废水的对比研究

温燕,陈小青,李辉

电气浮/加压溶气气浮处理冷轧浓油废水的对比研究

温燕,陈小青,李辉

（河北钢铁集团邯钢邯宝公司能源中心，河北邯郸056003）

对比研究了电气浮和溶气气浮技术在冷轧厂含油及乳化液废水的处理效果。特别对冷轧含油废水水质波动时，气浮设备的运行调整和出水水质特点进行了分析，研究证明：加压溶气气浮在进水水质波动时，处理效果稳定，更适用于组合除油工艺的预处理环节。

冷轧废水；含油废水处理；电气浮；加压溶气气浮

1 绪论

冷轧含油及乳化剂废水（浓油废水）来自冷轧工序中机组润滑、乳化液间、润滑油站、液压站、磨辊间、连退及镀锌脱脂段等工序，含乳化液、浓碱（NaOH）、浓油、清洗剂、表面剂等污染成分，其废水排放量波动大，成分复杂，水质变化大且污染组分化学性质稳定性较好，属于冶金废水中最难处理的废水。

某钢厂新建冷轧废水处理站，主要处理冷轧各工序的废水，处理工艺流程如下图1所示。

图1 冷轧废水站浓油及乳化液废水处理工艺流程图

废水站投运后，各系统运行较为正常，但是其浓油废水处理线超滤系统常出现陶瓷膜污堵现象，原因是废水来水水量波动较大时，调节池出水水质出现波动，含油、含固量猛增，电气浮处理受到影响。鉴于此，我们对超滤的前处理工序——电气浮在废水水质变化情况下的处理效果进行了研究，同时试验对比加压溶气气浮的处理效果，以期得到保证系统稳定运行的实际数据和对系统进行改造与工艺调整客观依据。

2 电气浮与加压溶气气浮处理含油废水技术特点

2.1 电气浮分离法

电气浮技术是电解废水产生氢气、氧气微气泡结合水中的污染物上浮到水面分离。电气浮的表面负荷比常规气浮大，水力停留时间较短，设备尺寸小而紧凑，但动能消耗、维护费用较高。其工艺结构图如下图2所示。

电气浮进水经电极板电解产生气泡，同时投加硝酸进行破乳，油污上浮分离外排，出水送至下一单元进行处理。

2.2 加压溶气气浮分离法

加压溶气气浮设备是将空气加压溶解于废水中，然后通过溶气释放器骤然减压释放，水的空气以直径20～100μm的微小气泡逸散，与水中的悬浮物、乳化油等粘附上浮形成浮渣去除，清水则由气浮池下部流出，见下图3所示。

图3 加压溶气气浮工艺结构示意图

加压溶气气浮设备的气泡粒度密集均匀，处理效果稳定，且运行维护成本低，因此应用较为广泛，尤其适用于含油废水的处理。

加压气浮除油设计的主要控制参数是空气压力、回流比、进水浓度及停留时间。其参数的关系如下式所示。

A/S：气固比，单位质量固体所释放空气的质量；

sa：1atm下的饱和空气度；

Sa：废水中油或悬浮固体的浓度；

R：废水回流量；Q：废水流量；f：溶气系统的溶气效率，0.6～0.8；p：溶气绝对压力；P a：标准大气压

3 电气浮与加压溶气气浮处理效果研究

取不同时段和工况下调节池的出水进行化验，其出水含油波动范围在1500～40000 mg/L之间；SS在500～9000 mg/L之间，其中含油量在6000 mg/L左右居多；SS在4000 mg/L左右居多。取三种废水标记1#、2#、3#：1#废水含油40000 mg/L，SS 9000 mg/L；2#废水含油6000 mg/L，SS4000 mg/L；3#废水含油2500 mg/L，SS 1200 mg/L。

3.1 电气浮处理效果

一般来说，电气浮运行时，需向废水中投加适量的NaCl，以保证在同样的电压下，更大的电流密度，进而降低运行电费，由于冷轧浓油废水本身的电导率较高（5000～6000μS/cm），因此无需另投加金属盐。

取1#、2#、3#废水分别进入电气浮进行处理，停留时间控制在30 min，绘制其出水水质随进水pH（进水投加硝酸调整pH）的变化如下图4所示，处理效果如下表1所示。

图4 电气浮处理不同进水效果随pH变化关系

表1 电气浮最佳pH处理效果

由图4知，电气浮进水的含油和SS的去除率随着进水浓度的降低而降低，出水水质随着进水浓度的降低提高，其在酸性进水条件下的处理效果优于碱性进水，综合考虑投药成本，在实际运行中将电气浮进水pH控制在6.5～7.0为宜。

电气浮设备的运行电流随着进水浓度的变化进行调整，以保证其出水水质。运行电流随着进水浓度变化的曲线如图5所示（控制进水pH6.5，停留时间控制在30 min，）。

图5 电气浮处理不同进水效果随电流密度变化关系

在这三种进水条件下，电气浮的产水水质随运行电流的增大而提高，高浓度的进水需要更大的运行电流才能保证出水水质，当进水浓度变大时，运行电流仍控制在较低的数值时，有可能造成产水水质恶化，后续超滤系统污堵，如图6所示电气浮产水水质某月的记录。

图6 电气浮实际处理产水水质记录

3.2 加压溶气气浮处理效果

控制溶气压力1.0 MPa，取1#废水试验确定设备的最佳回流比。不同回流比情况下的处理效果曲线如图7所示。

表7 加压溶气气浮处理效果与回流比关系

从图7中可以看出当回流比为30%时，加压溶气气浮气固比0.004，出水含油量可以＜1000 mg/L，SS为190 mg/L左右，去除率分别达到97.5%和97.8%左右，回流比为10%到30%之间，出水含油量和浊度均下降的很快，而再增大回流比，达到40%和70%，处理曲线趋势变缓，增大回流比对出水效果影响逐渐变小，说明回流比为30%时，加压溶气气浮设备对油及SS的去除已经达到较好的效果，结合经济方面考虑，回流比在30%较为合理。

将设备回流比控制在30%左右，取1#、2#、3#废水进入加压溶气气浮，投加絮凝剂（PAC与PAM配比同上）进入加压溶气气浮反应器，其絮凝剂投加量与处理效果如图8和表2所示。

图8 加压溶气气浮处理不同进水效果随投药量变化关系

表2 加压溶气气浮最佳处理效果

加压溶气气浮的产水水质也受进水水质的影响，并且其产水水质不及电气浮产水水质，但是絮凝剂的投加量对产水水质影响不大，产水水质始终比较稳定，如图9所示。

图9 加压溶气气浮实际处理产水水质记录

对比电气浮与加压溶气气浮处理效果，电气浮出水水质好，在处理1#进水时含油最高去除率达95%，SS去除率在97%以上，但是其出水水质受进水水质和运行控制电流变化影响明显，在进水水质发生变化，而相应的运行电流未随之调整时，出水水质恶化明显，特别是出水含油（以乳化油为主）超标。若要保证电气浮的处理效果，保证后续工艺的进水水质，需完善电气浮的运行电流动态调控或是扩建调节池平稳电气浮进水水质。

加压溶气气浮出水水质差于电气浮，其含油与SS去除率均不高于电气浮，但加压溶气气浮进水变化时的投药量变化对出水影响较小，出水相对稳定，结合一个月的运行情况来看，溶气式气浮更适作超滤脱油的预处理。

4 结论

冷轧废水水质复杂且波动较大，要保证其处理合格，选择适宜的处理工艺尤为重要，通过对比研究电气浮与加压溶气气浮在不同进水情况下的处理效果，特出以下结论：

4.1 冷轧浓油废水受生产节奏和工艺限制，来水水质波动巨大，这对于废水处理的稳定性是十分不利的，这就需要根据来水水量与所选处理工艺特点选择容积足够大的调节池等设施以均化来水，尽可能的保证进水水质的均匀；

4.2 电气浮在调控及时的情况下处理效果好于加压溶气气浮，但是耐水质冲击能力较差，在这种情况下，需对系统进行工艺改造和优化，如：增加回流管道，均化来水；设置在线水质仪表，实时监测来水水质并及时调控运行等，来完善电气浮的运行，保证处理水质；

4.3 加压溶气气浮具有耐水质冲击能力强的优点，处理水质较好且均匀，尤其适合作为组合工艺的某一处理环节，可保证整条处理线的稳定性；

4.4 考虑若将工艺调整为加压溶气气浮+电气浮以取代目前的电气浮+超滤，可大大降低建设、设备与运行成本；

4.5 针对组合工艺来说，不能单纯考虑局部工艺设备的最大处理能力与最优处理效果，而要关注于整套组合工艺多级处理的运行稳定性，从而实现良好的出水效果，使出水水质达到废水排放标准。

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A Com parative Study on Treatm ent of Cold Rolling Concentrated Oil Wastewater by Electro-floatation/Pressurized Dissolved Air Floatation

Wen Yan,Chen Xiaoqing,Li Hui
(Handan Steel Hanbao Energy Center of Hebei Iron and Steel Group,Handan,Hebei 056003,China)

The treatment effect of cold rolling oil-containing and emulsion wastewater by electro-floatation and dissolved air floatation technology was comparatively investigated.The operation regulation of the air floatation equipment and the characteristics of outlet water quality at fluctuations of the quality of cold rolling oil-containing wastewater were especially analyzed.It was demonstrated that pressurized dissolved air floatation performs stable treatment under fluctuations of inlet water quality,more applicable for pretreatment of combined oil removing process.

cold rolling wastewater;treatment of oil-containing wastewater;electrofloatation;pressurized dissolved air floatation

X77

B

1006-6764（2015）09-0066-04

2015-03-20

温燕(1971-)，女，河北邯郸人，大学本科学历，现从事水处理工艺运行工作。