机械加工行业废切削液处理方法研究进展

来源 :中国机械 | 被引量 : 0次 | 上传用户:z46810560
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:
  本文简单分析了废切削液污染环境的主要成分,以及对环境的主要危害有哪些。重点介绍了现有的废切削液的处理方法。并对国内经常使用的废切削液处理方法进行了比较分析。
  关键词:切削液;处理方法
  1.切削液简介
  机械加工行业使用各种切削液,用来起到冷却、润滑、清洗、防锈的作用。按其类型大体上可分为油基切削液和水基切削液两大类,一般以水稀释而使用的称作水基切削液;不需以水稀释而使用的称作油基切削液,其主要成分是矿物油,通常在其中加入含硫、磷、氯的极压抗磨添加剂。乳化液是矿物油加入乳化剂溶于水后形成的,合成液则完全不含油,是一些化合物直接加入水后形成的透明液体,而微乳型切削液是油、水、表面活性剂、无机盐和各种添加剂形成的透明油状液体[1]。总的来说,废切削液中的主要污染物为油类、表面活性剂和各类添加剂。废切削液COD、油等指标很高,特别是COD浓度达几万甚至几十万(mg/L)。由此可以看出,废切削液如果直接排放會对环境造成很大的危害。
  2.废切削液的处理方法
  废切削液的处理过程一般分为三个步骤:一级处理、二级处理和三级处理。
  2.1 一级处理
  一级处理又称为初级处理和机械处理, 其目的是通过离心作用,采用分离器、聚合剂、过滤器等来除去游离油、细小夹杂物、悬浮颗粒碎屑等杂质, 是一种预处理方式[2]。
  2.2 二级处理
  二级处理又称次级处理, 目的是通过破乳分油, 使切削液中的油水分离, 通常包括物理法和化学法两种处理方式[2]。
  2.2.1 物理法
  2.2.1.1蒸发浓缩
  蒸发浓缩是常用的物理处理方式之一其通过加热去除废液中绝大部分水分, 减少废液的处理, 但可能会受到空气排放许可的限制[2]。
  2.2.1.2膜分离
  膜分离是另一种常用的物理处理方式, 包括超滤和反渗透两种形式。
  超滤法是一种物理破乳法,它利用超滤膜孔径比油珠小的特点,当乳化油废水通过超滤膜过滤器时,只允许水通过,而将比膜孔径大的油粒阻拦,从而达到乳化油水分离的目的。超滤法的关键是寻找高效高渗透性膜和提高处理量。超滤与反渗透的区别如表1所示:
  表1:反渗透与超滤的区别
  处理方法 操作压力 分离质点的范围 处理效果
  超滤 0.1-1MPa 分离的是溶质相对分子质量大约100万-500万、分子大小约5-30nm 的高分子 对于COD和BOD的去除率较低
  反渗透 1-10MPa 分离的只有零点几纳米大小的无机离子和有机小分子 对于COD和BOD的去除率大为提高,反渗透膜在高压情况下只允许水分子通过,而不允许钾、钠、钙、锌等离子及病毒、细菌通过,能获得高质的纯水。
  切削液中含表面活性剂的废水、油以微米级的颗粒存在,分离难度大。超滤法可不需破乳,通过渗透膜将大分子的油滴和水分开,使油水分离,出水油含量小于10mg/L。超滤非常适合去除油、脂和悬浮固体, 但无法萃取已溶解的固体物。超滤法每天大约可处理190-56800L的废水。
  超滤法处理乳化废水不需要破乳即能实现油水分离。具有占地面积小、不产生新的污泥等优点,可实现自动控制,但存在投资大、需对废水进行严格的预处理,对操作管理的水平要求高。并且膜的清洗比较麻烦,不能为中、小型企业采纳。经超滤后的渗滤液,水中的CODcr含量还是比较高,不能达到排放标准,还应进一步处理[3]。
  2.2.1.3粗粒化法
  粗粒化法是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置,使废水中的微细油珠聚结成油膜,达到油水分离的目的。此法可适用于处理分散油和乳化油,粗粒化法选用的材料应具有良好的亲油疏水性能,粗粒化除油装置具有体积小、效率高、结构简单、不需要加药、投资省等优点,缺点是填料容易堵塞,从而降低除油效率。
  2.2.2 化学法
  如果需要处理大量的含油废水,化学法通常比物理法更经济。化学法大致可分为燃烧法、顶替法、酸化法和聚沉法, 目前主要采用的是后两种。酸化法是通过往废切削液中加入酸, 使油水分离。聚沉法是添加电解质,使切削液油水分离。另外, 化学法可以有效处理和去除含油废水中的金属。对每天产生190L 甚至超过3785000L废水的工厂来说, 化学法是最好的处理方式。化学处理法的副产物是淤泥和含油废弃浓缩物, 需要进一步做油回收处理。
  2.2.2.1气浮法
  加压气浮法是最常用的一种油水分离气浮技术。这种技术进化效率高,操作容易控制。为进一步提高气浮效果,一般采用投加混凝剂,助凝剂和其它药剂等措施。气浮技术主要包括两种类型:一种是在一定的压力下使废水中溶解的空气达到饱和(溶气浮选法 DAF);另一种是通过旋转的叶轮导入空气分散气泡(导入浮选法 IAF)[4]。
  气浮法处理乳化废水的流程一般分为混合、絮凝、气浮三个阶段。首先选用混凝剂对废水破乳,再选用气浮法进行处理。采用空气浮选处理时,油脂-气泡混合体在水面形成一层泡沫然后撇去,加入铁盐或者铝盐等化学混凝剂有利于提高空气浮选的效率,DAF 被认为是处理脂肪提取业废水处理最有效的方法,不需要加入化学药剂就可以达到80-90%的油脂去除率。加入化学药剂去除率可能达到 90%以上。
  2.2.2.2电化学法
  用电流破坏废水中的油珠的稳定性的方法有两种:电解浮选法和电解凝聚法。
  电解浮选法类似于空气浮选法,它通过将水电解为氧气和氢气来形成微气泡。电解凝聚法是采用消耗性电极,外加电压使电极氧化而释放出亚铁离子等金属混凝剂,破坏了乳化油表面的一些使油珠稳定的电因素使废水中的油得以除去。电解法净化含油废水的优点是电解结构简单、处理效果好、占地面积小浮渣量相对较少等。但是它存在阳极金属消耗量大、需要大量的盐类做辅助药剂、耗电量高、运行费用高等缺点。电解法一般专用于处理含大量油少量水的乳浊液,而大部分含油废水含大量的水少量油。   王洪春采用微孔过滤—电解气浮法处理漂油废水,废水处理工艺主要有微孔过滤机与电解气浮两部分组成。过滤机选用聚乙烯微孔管,电解气浮选用荧光废水处理机,气浮后出水经活性炭吸附,即可达标排放[5]。
  2.2.2.3絮凝沉淀法
  絮凝法是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种即经济又简便的水质处理方法。胶体粒子和微细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,在借助沉降、过滤或气浮等常规固液分离方法去除。
  絮凝法处理乳化液废水已有较多文献报道,由于乳化废水的组成比较复杂,单种制剂难以发挥最佳效果,多数研究者把注意力转向复配增效上,这是目前在处理剂研究方面比较活跃的内容。根据化学成分的不同,主要可分为有机、无机和微生物絮凝剂[6]。
  2.3 三级处理
  三级处理主要是进行水质净化:通常包括氧化法、生化法、活性炭吸附和活性煤吸附等, 目前采用较多的是活性炭吸附和生化法。
  2.3.1生化法
  生物法也是目前污水处理的主要形式之一, 该方法是利用微生物代谢,来达到水资源净化的目的。对含油废水进行处理的生化法主要有生物膜法、活性污泥法和氧化塘法。其中,活性污泥法和氧化塘法比较成熟。含油废水有时也可以采用氧化塘厌氧生化或者其它生化处理方法。生物膜法近年来已有不少改进,新的发展包括曝气塔、深井曝气、纯氧曝气以及循序间歇式生物处理等。其主要原理是,在生物处理体系中,极性油脂可被微生物降解,非极性油脂或者通过初级澄清工艺被除去,或者进入生物絮凝体内,最后与剩余污泥一起排出。上流式厌氧污泥床具有较高的处理能力,主要是因为消化器积累有高浓度的活性污泥,同时具有良好的絮凝性能。应用于含油脂废水试验时,进水的 COD 控制在10000mg/L 至 20000mg/L 左右,处理效果比较理想,当进水浓度超过 20000mg/L时,去除率逐渐下降,其原因是消化过程中挥发酸积累,对甲烷菌产生抑制作用的结果。
  2.3.2 吸附法
  吸附法是利用亲油材料吸附水中的油。最常用的是活性炭,它具有良好的吸油性能。可吸附废水中的分散油,乳化油和溶解油,对去除水中绝大多数有机污染物都有效, 还能吸附不少金属离子。由于活性炭价格较贵,吸附容量有限,再生比较困难,因此一般只用作低浓度含油废水或深度处理。活性煤是工厂生产的不符合一定规格的小颗粒又称筛余, 不但具有活性炭的性质和作用, 而且表面积更大, 能吸附污水中更多物质,经济性也更好。吸附树脂是近年来发展起来的一种新型有机吸附材料,性能良好,易于再生和重复使用。
  2.3.3 高级化学氧化技术
  高级氧化工艺[7](Advanced Oxidation Processes,简称AOPs)是近年来新兴的水处理工艺,主要利用高活性自由基(·OH)进攻大分子有机物并与之反应,从而破坏有机物分子结构达到氧化去除有机物的目的,实现高效的氧化处理。概括地说[8],能够产生羟基自由基的工艺都可以归入高极氧化工艺范畴,如臭氧(O3)氧化工艺、过氧化氢(H2O 2)氧化工艺、紫外(UV)辐照工艺、超声氧化工艺,Fenton氧化工艺、湿式氧化工艺等。但是单独使用这些氧化工艺来分解难降解有机污染物的效果往往不够理想,更有效的方法是將这些单独工艺组合起来联合使用以产生高浓度羟基自由基来加速有机污染物的分解反应,如UV/O3、O3/H2O2、UV/H2O2、H2O2/Fe2+、UV/Fenton、超声电化学等联合技术。
  在高级氧化工艺中羟基自由基是其降解废水中有机物的核心物质,一旦羟基自由基产生后,他会和有机污染物物(R-H)发生反应,吸收其中的质子使其成为(R-)或者是亲电子加成反应[9]。羟基自由基在降解废水时有以下特点[10]:(1)羟基自由基是高级化学氧化过程的中间产物,作为引发剂诱发后面的链反应发生,对难降解的有机物特别适用:(2)羟基自由基能够无选择地与废水中的任何污染物发生反应,把其降解成小分子物质,甚至最终可以矿化成二氧化碳和水。(3)羟基自由基氧化是一种物理化学过程,比较容易控制。
  3.小结
  切削液的使用厂家应根据自身的实际情况,采取相应的废切削液处理方式。对于小型工厂或采用单机循环、分期换液的生产车间, 可以选用移动式污水处理装置,或将废切削液集中收集起来交给有相应资质的废切削液处理公司处理。但是,对一些废切削液产生量比较大的大型机械加工企业,在企业内部建立废切削液处理设施比把废液装载出厂更经济可靠。
  按照党的十八大“加强生态文明制度建设。要把资源损耗、环境损害、生态效益纳入经济社会发展评价体系”的要求,金属切削液除了具有其基本作用以外,还必须具有良好的环境友好性能、不对操作者造成伤害、不影响加工质量和生产安全等。在绿色经济的发展模式下,金属切削液的使用也必须向绿色无公害发展,这样才能使得企业经济效益和生态效益协调优化发展,才能真正实现快速可持续地发展。
  参考文献:
  [1]王晓燕、陈向阳、刘志红等.机械加工中切削液及排泄物的无害化处理研究[J].东莞理工学院学报,2010.6,17(3)
  [2]巩叶清.废切削液的处理与排放[J]. 石油商技,2006,11(6):28~30
  [3]废乳液处理新工艺[J].宝钢技术.2000.3
  [4]张天胜,厉明蓉.日用化工废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002:104
  [5]洪春.采用微孔过滤一电气浮法处理漂油废水及高浓度有机废水[J].化工环保,1991,11(5):295~298
  [6]贾爱娟.高分子絮凝剂的制各及水基切削液废液处理[J],河北理工大学研究生学院,2005.3
  [7]雷乐成,汪大翠.水处理高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社,2001
  [8]孙德智.环境工程中的高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社,2002
  [9]Bauer R.,Fllmann H..The Photo—Fenton oxidation—A cheap and efficient wastewater [J].Treatment method,1997,23:341—354
  [10]黄彦瑜.浅谈自由基[J].高等函授学报[J].2001,4:29—33.
其他文献
摘 要:啃轨是起重机中比较常见的问题,啃轨严重的起重机可能会引起重大安全事故。因此检验中对起重机的啃轨现象应引起高度重视,找出导致啃轨发生的原因,从根本上解决啃轨问题。本文对啃轨可能产生的原因进行了分析总结,并提出针对性的解决方法,以避免安全事故的发生。  关键词:起重机;检验;啃轨;解决方法  1.引言  随着经济社会的快速发展,起重机的应用越来越广泛。起重机因为具有作业环境复杂、吊运的重物载荷
针对汽车制造过程中经常发生的由于零件相似度高、小零件多而错装、漏装的现象,对汽车制造过程中的防错技术应用进行详细的论述,从零件设计防错和工装防错两个方面对防错技术的
根据柴油机排气烟色判断、分析并及时排除故障是柴油机使用中常用的一种方法。本文分别从排气管冒黑烟、白烟和蓝烟三种表象入手,分析了故障产生的原因,进而有针对性地提出了解
摘要:无损检测技术作为新技术,已经被广泛使用于原料出厂、容器制造以及容器检修质量检测使用。在工业部门生产中有着重要的作用,该技术使用的是光束激光辐射来检测到物体,使得物体产生膨胀,从而产生弹性超声波。文章分析激光无损检测技术使用于压力容器检测。  关键词:无损检测技术;压力容器;运用  1.前言  无损检测技术是一门新型技术,技术使用主要是压力容器检测。该技术的使用是基于设备检测时,不能影响到设备
通过介绍变压器的中性点过电压在不接地等方式下的安全隐患,引出了一系列关于保护变压器不被击穿故障的方法。规范了变压器中性点过电压的计算步骤,继而分析其间隙异常击穿的典
数控技术对于实现机械制造自动化来说至为关键,直接对于整个国家工业以及综合国力的提高起到影响作用。本文着重分析数控技术在先进制造技术当中所具备的作用,并对机械制造当中
化纤机械设备的正常运行能够保障工作效率、提高生产能力,在日常生产过程中,对化纤机械设备的管理及保养工作十分重要,能够延长化纤机械设备的使用寿命以及增进化纤企业的可持续
煤矿开采在机电运输设备方面由于管理不善或是安全保护措施不到位,导致相关事故频发。文章分析了煤矿机电运输事故的发生原因,从而提出有针对性的策略,降低或避免煤矿机电运输发