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废切削液新技术处理的广泛推广

久沛(上海)环保科技有限公司2017-04-13 10:48:23点击量: 载入中...

在金属切削、磨加工行业中,用于冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体被称为切削液,它由多种功能性化学助剂配制而成,具备良好的冷却、润滑、防锈、除油清洗、防腐、易稀释的功能,然而切削液在循环使用后会变质、失效,成为废切削液。

废切削液由于其乳化程度高、化学性质稳定以及可生化性差,是一种高浓度、难降解、难处理的有机废水,属于国家危险废物HW09。

1   废切削液的成分、特点及危害

将汽油和水混合在一起,无论如何搅拌,静止一段时间后,汽油和水都会很快分层,但是如果在混合液中加入少量的餐具洗涤剂,再搅拌就会形成像牛奶一样的乳白色液体。仔细观察,可以发现此时的汽油以很小的液珠的形式分散在水中,能很长时间保持稳定的状态,这就是乳状液。切削液也属于这种乳状液,因此,切削液中含有部分表面活性剂,如皂类、磺酸盐与硫酸脂类。它还含有碳酸钠、三乙醇胺、苯乙醇胺等碱类以及石油磺酸钡、环烷酸锌、羊毛脂等油溶性缓蚀剂。

在金属切削过程中,为了提高切削效率,提高工件的精度和降低工件表面粗糙度,延长刀具使用寿命,达到最佳的经济效果,就必须减少刀具和工件、刀具与切削之间的摩擦,并且带走切削区内因材料变形而产生的热量。因此,废切削液就具备以下特点:

1、含油量较高。切削液的一般含油量为3%~5%,即油含量为30000~50000mg/L,CODcr高达40000~80000mg/L;

2、微乳化状态好,稳定性较高。乳液的稳定性是切削液品质要求的重要指标之一,由于表面活性剂的作用,油粒径一般在5μm~0.05μm,废切削液即使长时间静置,或者在低温和高温甚至在沸腾状态下也难以破乳;

3、金属离子、固体颗粒物粒径较小,含量较高。在循环使用过程中产生的金属粉尘、微小金属颗粒包括铜、锌等附着在乳液中,也呈较稳定的分散状态。

而废切削液的危害主要表现在:油面的覆盖隔绝了水体的表面复氧,使水体丧失了自净能力;水体溶解氧的减少又破坏了水中生态平衡;而油类的氧化作用又将加速水体恶化;油中一些低沸点芳香烃化合物对水中生物有直接的毒害作用,而多环芳香烃的存在还会导致人类癌症发病率的升高;水中的油会使水质变坏变臭,影响人体的健康。因此,废切削液必须经过适当的处理后才能排放。

2    常规处理工艺

目前,在废切削液处理方面的常规处理工艺有气浮、混凝、生化处理和焚烧处理等。

2.1 气浮、混凝、生化处理工艺

采用气浮、混凝沉淀后与其他废水一并进入生化处理系统,由于废切削液的除油效率低,石油类物质对生化系统有较强的抑制作用,混合后的废水往往对生化系统产生冲击和毒害影响。该工艺是废切削液处理的最早的一种工艺,在早期的钢铁行业和金属切削行业都有应用,但随着工厂切削液种类的增多和环保标准的不断提高,该工艺适用性大大降低。

优点:1. 是最早的一种工艺大部分早期企业都建有。

      2. 前期投资费用低。

缺点:1. 不能满足环保要求。

      2. 运行费用高

2.2 焚烧处理工艺

焚烧处理是指在焚烧炉的燃烧室内,通过可控高温化学反应破坏废切削液中各种有害物质的分子结构,把废切削液氧化成CO2和H2O等无害物质的技术。废切削液的焚烧过程可分为蒸发、气化、氧化3个阶段。废切削液中的水分在高温环境中首先蒸发出来,可燃组分呈雾状细滴。而后,油脂等有机物气化,高分子有机物可能会裂解为低分子化合物(反应温度约为700~800℃)。最后,气态有机物与炉内的氧气发生氧化反应,生成CO2和H2O,并随烟气排出炉。

优点:1. 废乳化液最终变成气态。

缺点:1. 投资非常高,运行费用非常高。

3   废切削液资源化再利用工艺

针对废切削液的特点,我们采用如下工艺:废切削液通过油水分离设备,分离出水通过催化氧化设备处理,基本达到排放标准。



 

污水经该工艺处理后,各阶段出水指标见表1。



1 各阶段进水、出水指标

项目

CODcr

Cu

Zn

油水分离系统进水(mg/L

50000

800

700

催化氧化系统进水(mg/L

8000

2

5

系统出水(mg/L

270

2

5

系统去除率(%

99.46

99.75

99.29

排放要求(mg/L

≤500

≤2

≤5



3.1  油水分离系统

油水分离系统采用膜分离法,膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的成分进行选择性分离的技术。其特点是在分离过程中,不发生相变化,能量的转换效率高,不添加药剂,无二次污染,并且易于实现自动化控制。


图1 连续10次对油水分离系统出水CODcr检测图表

3.2  催化氧化系统

高级催化氧化技术是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加·HO的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。


图二 连续10次对催化氧化系统出水CODcr检测图表

3.3 对污染物的处理效果

从2016年9月开始试运行,图一、图二对油水分析系统以及催化氧化系统阶段出水监测的部分数据。从图一、图二可以看出,油水分析系统以及催化氧化系统对出水CODcr去除率基本保持稳定。

3   结论

1.本工艺用于处理废切削液对CODcr、NH3-N、SS等主要污染物去除率不低于90%,出水水质可达或高于GB8978-1996的第二类污染物的三级排放标准。

2.在废切削液处理工艺的选择上,本工艺存在一定的优势,譬如成本低、无二次污染、设备管理方便简洁、自动化管理控制、处理效果好、工艺适用性强等。

参考文献:

[1] 谢磊.胡勇有.仲海涛.含油废水处理进展[J].工业水处理.2003.23(7):4-7

[2] 李德豪.何东升.陈建军等.[J].环境科学与技术.2000.88(1):27~29

[3] 顾夏声等水处理工程[M].清华大学出版社.1991

[4] 江春晓.含油废水处理技术综述[J].环境污染与防治.1986.2(3):19-23

[5] 邓汉群.含油废水处理工艺及设备[J].水处理技术.1988.14(2):115-119

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