高级机械工程师论文：汽车发动机废水治理工程实例

高级机械工程师论文：汽车发动机废水治理工程实例摘要：汽车发动机在制造过程中产生各种复杂的含油废水，具有污染物种类繁多，有机成分复杂，处理难度大的特点。本文主要介绍某大型汽车发动机厂的预处理工艺——“破乳+分离沉淀”。该工艺采用水性聚氨酯进行破乳，采用间歇式油水分离反应器进行油水分离。运行表明：废水的含油量去除率高达95%，CODcr去除率也达到92%；具有除油率高、操作简捷、运行经济的特点。处理后的废水再与汽车涂装废水混合，经过目前较成熟的两级物化处理工艺，排水水质完全达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）三级要求。关键词：汽车发动机废水预处理破乳水性聚氨酯间歇式随着汽车工业的不断发展，制造过程中产生的废水总量不断增加，废水的种类繁多。特别是发动机制造过程中产生的乳化含油废水，包含乳化油、表面活性剂和其他添加剂，有机物含量高、含油率高、CODcr含量达到数万甚至十几万mg/L，难生物降解[1-3]。如何高效、低成本、环保地处理这类含油废水长期以来是汽车废水处理的难点。目前常使用的乳化油废水除油方法采用“盐析—气浮—吸附”、“破乳—混凝—气浮”、“隔油—微絮凝”等工艺，还需要后续工艺补充，后处理通常采用物理化学法(吸附、膜分离、纳滤等)和生物氧化法等手段[4-5]。笔者将国外发动机废水预处理技术应用于国内某大型汽车制造公司，利用水性聚氨酯进行破乳，提高预处理效率。现场实际运行表明，可避免传统工艺流程复杂、处理效率低、运行维护成本高、工序出水水质稳定性差等问题。一、废水的来源、特点、水质及排放标准某汽车制造公司的发动机废水来源于：零件清洗液；切削液；装配过程中留下的清洗废液；发动机出厂试验时产生的含油废水。其中切削液中污染物含量最高，主要由乳化液组成，是用乳化油根据需要用水稀释再加入乳化剂配制而成的。这些废水中含有油类、悬浮物、表面活性剂等污染物。其中油类和有机物污染程度较高。油类常以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油、粘附油等形态存在。废水水量：80m3/次，排放周期为1次/月，CODcr为80000mg/L，油类为20000mg/L，pH：9-10。排放标准：达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）三级和《污水排入城市下水道水质标准》的要求：CODcr≤500mg/L，油≤20mg/L，pH：6~9。二、废水处理工艺流程发动机废水通过车间排水管网收集废水池，由泵传输进入间歇式油水分离反应器，加药装置投加水性聚氨酯破乳，处理后的废水进入涂装废水处理工艺（混凝沉淀和混凝气浮处理），达标后通过市政管网排入城市污水处理厂。三、各处理构筑物介绍3.1废水池汇集发动机废水，便于提升。地下钢混结构，L×B×H=5.0mx4.0m×5.5m，有效容积100m3，底部设有穿孔曝气管，对废水进行气力搅拌，调节水质水量。配备不锈钢自吸泵2台，1用1备，流量x扬程x功率=15m3/h×15m×3.0KW，与油水分离器内的液位联动。3.2间歇式油水分离反应器3.2.1反应器构造反应器由锥形泥斗和柱状反应区两部分构成，碳钢结构，尺寸:L×B×H=2.4m×2.4m×2.4m，有效容积:11.5m3，水力停留时间:3hr。进水管深入底部，顶部布设废油收集管和加药管，泥斗上方布设穿孔曝气管，安装有浮子式液位计，结构如下图：3.2.2反应器工作流程废水由泵注入反应器，达到高液位时停泵，由加药装置投加水性聚氨酯，然后曝气搅拌，搅拌反应30min。曝气停止后废水静置分层，利用油小于水的密度，注水让油漂浮在上层自流进入废油收集罐中，水通过侧面进入缓冲罐，底部排渣。3.2.3反应器工作原理发动机废水主要由含水连续相和非水分散相的含水乳液组成，采用多种具有高表面积的水性聚氨酯，为两个分离的相提供水相和非水相[6]。酯适于稠油破乳脱水，其中亲水基是聚氧乙烯基，亲油基主链上有聚氨酯，碳原子数为6～18。该活性剂在平均相对分子质量为104～105时作用最佳[7]。将油浓度降至800ｍg/L以下，CODcr降至5000ｍg/L以下，确保后段涂装废水处理工艺的正常运行。(a)聚氨酯加药装置将水性聚氨酯用自来水配制成5%的聚胺溶液，气动隔膜泵将药剂由储罐传输至反应器中。由三部分组成：PE储罐1×1m3，不锈钢搅拌机1×0.37Kw，2台气动隔膜泵，1用1备，流量800L/H。四、工艺调试运行4.1确定加药量，配比药剂根据实验室小试，废水中聚氨酯的投加浓度为2000mg/L时处理效果最佳，将水性聚氨酯配成5%的溶液，同时测试储罐液位控制功能和搅拌器运行状态；4.2废水破乳分层废水池的提升泵将废水传送至油水分离反应器，液位达到高位时停泵；打开曝气阀，曝气搅拌；启动聚氨酯计量泵，根据废水的颜色（乳白色变为淡黄色）判断加药量，曝气在加药完毕30min后停止。静置2H等待分层；4.3油渣分离打开反应器自来水进口阀，注水使油面达到排油管，直至油水基本分离，关闭自来水阀；然后开启排泥阀，排除油水分离器底下积泥，排完后关闭；4.4废水处理效果开启排水阀，使处理的水进入缓冲池。运行期间对反应器前后水质做油类和CODcr取样分析，处理结果如下表1：五、结论用水性聚氨酯对汽车发动机废水进行破乳处理，效果十分理想，可根据加药量调整后续工艺的COD和油类高低，可在汽车发动机废水及机械加工废液处理上推广使用。参考文献：[1]吴天祥.发动机制造过程中的污水治理.材料保护，1995，28(2):23-24[2]李政，黄鹏，魏欣.发动机生产企业废水治理工程内燃机2008，(4)[3]于寒，松张洪，珍郭军.乳化液废水处理及设备的研制.机械给排水，1999，(2):1-6[4]杜兵，刘寅，孙艳玲乳化油废水处理新技术给水排水2007，33(8)[5]闫莉，杨昌柱乳化含油废水处理方法研究化学与生物工程2003，20(6)[6]曹晓春，王忠信.大庆石油学院学报，2002，26(4):34～39[7]罗信智，张荣兰，王伟.原油破乳剂的研究进展.内蒙古石油化工，2009，(8):17-18