CN1648058A - 乳化液废水的微波破乳净化法 - Google Patents
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Abstract
水处理领域中，乳化液废水的微波破乳净化法，特征：乳化液废水处理采用微波辐照实现；絮凝破乳剂溶液为氯化钙、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺及其复配破乳剂，添加量为0.5－25.0g/L；微波频率为2450MHz或915MHz，功率为0.4－64kW，辐照总时间为1－5min；微波破乳反应器主要由微波发生器[13]和破乳反应器[19]构成，反应器顶部与进水管道[7]、蒸汽出口[20]和絮凝破乳剂投加管道[15]连接，侧壁设油相分离管道[16]和水相分离管道[17]，底部设沉积物排放管道[18]，与蒸汽出口[20]相连通的有碱液吸收罐[21]和气体吸附柱[22]。优点：(1)油含量降低率95％以上，CODCr降低率80％左右；(2)反应时间短，仅为1－5分钟，反应能耗低；(3)油水分离容易。
Description
技术领域
本发明的乳化液废水的微波破乳净化法，涉及到处理机械加工行业的乳化液废水，尤其是高含油量高稳定难降解的工业切削乳化液废水，属于水处理领域。
背景技术
在许多工业过程中都会产生油水乳化现象，即是油分子和水分子均以液态互相包容的一种现象。因此破乳技术有着广泛的应用领域：在石油工业中油水乳状液的存在，将增加储运的负担，降低管线的使用寿命，必须使油水分离；在液液接触如萃取过程中形成的乳液或溶液夹带这些应用中都需要进行破乳，才能保证这些工业生产过程的顺利进行。所以破乳技术的研究一直是化工分离技术研究的重要课题之一。
机械加工行业的乳化液废水处理一直以来是环境工程中的难题。工业乳化液废水尤其是切削液废水中主要含有大量的油类和表面活性剂等，其油含量和化学需氧量(CODCr指标值)非常高，若不经处理就排放，不仅严重污染地面水体和地下水源，破坏生态环境，而且制约经济发展，造成严重的经济损失。乳化液废水中由于大量表面活性剂的表面活性作用，使得乳化液废水稳定性非常高而不易破坏，故处理难度较大。呈乳化态的废水需要进行破乳，以达到油水分离和净化的目的。
传统破乳技术主要有化学破乳法、加热破乳法、电破乳法和物理破乳法。
加热破乳法是通过传统加热升高乳化液的温度，随着温度的升高，油相的粘度和密度下降，同时乳化剂在水相和油相的溶解度增大，使乳液聚结加剧，液膜破裂，达到破乳的目的。加热破乳法存在的不足有：(1)破乳液温度升高慢，造成整个破乳过程的工业运行周期过长；(2)能量利用率低，造成大量能量浪费，经济效益差。
电破乳技术是指W/O型(油包水型)乳液在高压电场(直流或交流)的作用下，液滴极化变形(膨胀、拉长等)或乳液中的微小液滴在高速运动过程中相互碰撞导致液膜破裂，小液滴聚结成大液滴而实现破乳的。电破乳法破乳完全彻底，主要应用于从原油中分离盐水、乳化液膜破乳等。电破乳技术存在的不足有：(1)只能作用于W/O型乳液，对于含水量较大的O/W型(水包油型)乳液难以达到破乳的效果；(2)需要外加高压电场，能耗很大，且安全性低。
物理破乳法主要有重力沉降和离心破乳法两种。重力沉降和离心破乳法是利用两相的密度差进行破乳。在重力和离心力的作用下，由于密度不同，乳状液中油相上升，水相下降，液滴发生聚合，从而实现了两相的分离。物理破乳法存在的不足有：(1)一般情况下，特别是对于微乳液，液滴聚合的速度较慢，若存在表面活性剂，液滴基本不会聚合或者速度极慢；(2)由于速度较慢，重力沉降设备庞大，离心破乳能耗大，经济效益和破乳效果差。
化学破乳法是目前最为传统的破乳技术，它是指使用化学破乳剂或调节乳液的pH值使乳液破碎的方法。破乳剂分子渗入并粘附在乳化液滴的界面上，置换出乳化剂，并破坏表面膜，使分散相释放出来并聚结、分相，达到破乳的目的。化学破乳效果较好，并且可以通过提前加入破乳剂防止乳液的形成。化学破乳法存在的不足有：(1)对于不同的乳化液体系必须研究采用不同的破乳剂，否则不能达到好的效果；(2)体系中加入破乳剂剂量大，很多破乳剂可能对于所处理的体系带来一些不利的影响，因此化学破乳法的应用受到了很大的限制。
发明内容
本发明的目的和任务是克服化学破乳技术中存在的：(1)对于不同的乳化液体系必须研究采用不同的破乳剂，具有较大的局限性；(2)体系中加入破乳剂剂量大的不足，并提出一种对体系要求低，操作灵活，破乳率和CODCr降低率高，油水分离容易，反应时间短，能耗低的乳化液废水的微波破乳净化法，特提出本发明的技术解决方案。
本发明的基本构思是充分利用微波辐照引发极性分子转动活化效应和快速内加热效应的优点以及絮凝剂的桥连絮凝破乳和电中和絮凝破乳协同作用破乳的特点；微波辐射引发乳化液废水中极性的水分子高速转动，而油分子和其他非极性分子不易引起转动，从而降低了乳化液原有的高稳定性，促进了水分子的聚集，同时乳化液温度在内损耗加热效应下短时间内迅速升高，粘度显著降低，粘度降低又促进乳化液在微波场中的致热效应，油和水的分离时间大大缩短；絮凝破乳剂可通过液珠之间的桥连作用或液珠表面电荷中和而引起絮凝破乳；本发明基于此机理将微波和絮凝剂破乳协同，使乳化液废水加入絮凝剂的同时置于微波场辐照，使得破乳的反应时间和效果明显加强。
本发明所提出的乳化液废水的微波破乳净化法，包括功率控制、时间控制、温度控制及反应后相分离，其特征在于：乳化液废水处理是采用微波辐照进行的；微波破乳净化前应向乳化液废水中添加絮凝破乳剂，所采用的絮凝破乳剂包括，氯化钙、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)及其复配絮凝破乳剂，并以配制液的形式添加，使其最后浓度为0.5-25.0g/L；乳化液废水的微波破乳净化法的工艺步骤是：
第一步，打开进水管道[7]的控制阀门[5]，将乳化液废水注入破乳反应器[19]内，其容积量为反应器容积的2/5到2/3；
第二步，打开絮凝破乳剂投加管道[15]，将已配制完的絮凝破乳剂配制液添加到破乳反应器[19]内；
第三步，关闭絮凝破乳剂投加管道[15]，启动微波发生器[13]，处理中所采用的微波频率为2450MHz或915MHz，功率为0.4-64kW，处理过程中乳化液废水温度从室温逐渐升高到70-110℃，在此温度下保持0.5-2min，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，微波辐照总时间为1-5min；
第四步，停机，关闭微波发生器[13]的电源，将微波辐照处理后的乳化液废水应静置1-24h，使其油相、水相、固相分离；
第五步，排放分离后的油、水和固相，其次序是，首先，打开油相分离管道[16]油相流出并收集，此后，再打开水相分离管道[17]排放出水相，最后，打开沉积物排放管道[18]，将微波破乳净化所产生的沉积物清除并进行后继处理。
本发明所提出的乳化液废水的微波破乳净化法，其进一步特征在于：所述的乳化液废水为机械加工行业产生的乳化液废水；所述的絮凝破乳剂为固体时应配制成溶液形态加入废水中，为液体时可直接或稀释后加入废水中，而复配絮凝破乳剂以两种或多种絮凝破乳剂配制液形态混合后加入废水中。
使用本发明所提出的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：该反应器主要是由微波发生器[13]和破乳反应器[19]两大部分构成，微波发生器[13]中的多谐振磁控管[10]与微波导管[14]的一端直接相连，微波导管[14]的另一端从破乳反应器[19]顶部中心位置***并固定在其内中心部位，破乳反应器[19]是一个上部呈正圆锥台形，下部呈倒圆锥台形，而中部是呈圆柱形的筒状物，其顶部设有两个漏能抑制器[6]与乳化液废水进水管道[7]、蒸汽出口[20]管道连通，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，K-型铠装热电偶[9]自破乳反应器[19]顶部圆锥台侧壁固定***直至其端部处于与微波导管[14]同一高度的位置，破乳反应器[19]的侧壁按上下顺序分别通过漏能抑制器[6]与絮凝破乳剂溶液投加管道[15]、油相分离管道[16]以及水相分离管道[17]连通，破乳反应器[19]的底部通过漏能抑制器[6]与沉积物排放管道[17]连通；这些连通管路均设有控制阀门[7]，破乳反应器[19]内产生的气体，经蒸汽出口[20]、碱液吸收罐[21]、气体吸附柱[22]，最后的剩余尾气[23]放空。
应用本发明所提出乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：乳化液废水的微波破乳净化法的破乳反应器[19]，可采用其一台或多台并列而置于乳化液废水的微波破乳净化法的工业流程图中，采用多台时，可共用一台微波发生器[13]与多台破乳反应器[19]并列使用，其废水进水管道[7]和所配备的碱液吸收罐[2小气体吸附柱[22]、剩余尾气[23]排放、以及油相水相和固相的排放均通过控制阀门[5]、管道并列使用，在进水量较小的乳化液废水工业处理中，可配备一座废液储存池[1]储备处于静置分离周期中产生的乳化液废水，采用一台微波发生器[13]连接一台破乳反应器[19]进行微波破乳反应；而当乳化液废水产出量大、微波破乳工业设备进水量大时，当一台破乳反应器[19]进入静置分离周期，则通过自动化控制移动微波发生器[13]或调节波导转路装置[25]使另一台或另几台仍可轮流进行乳化液废水的微波破乳净化反应和排放。
本发明所采用乳化液废水的微波破乳发生器的进一步特征在于：微波发生器[13]由高压调压器[11]、多谐振磁控管[10]和冷却***[12]组成，多谐振磁控管[10]设有均匀分布的1-32个功率组件，每个功率组件的功率为0.4-2.0kW；冷却***[12]为风机冷却或密封循环水冷却，用以冷却高压调压器[11]和多谐振磁控管[10]工作时产生的热量；微波导管[14]，应是由微波反射性好、耐高温、机械强度高和廉价的铝镁合金材料或冷轧铜板材料制作，采用矩形截面微波导管，其形式为矩形截面的长空心金属管，微波导管的内空尺寸需设计为应能保证传输高阶型微波，即由其确定所传播的高阶型微波的截止波长，微波导管内表面须光滑无焊疤尖点，以防止造成电磁场分布不均；破乳反应器[19]侧面为圆柱形，顶部和底部为圆锥台形，其内表面应光滑，并且其内部没有突出的尖角或螺钉，且应是由不易吸波、不易腐蚀、耐高温、机械强度好和易于加工的材料制作，以冷轧不锈钢板为佳。
微波破乳反应器中的微波传导过程是：微波通过微波发生器[13]的多谐振磁控管[10]产生，再经过微波导管[14]传导入破乳反应器[19]内，然后微波辐射和反射入待处理的乳化液废水，并且微波在破乳反应器[19]壁经过多次的反射和折射充分与乳化液废水反应；充分反应后的微波在经过漏能抑制器[6]时被吸波材料吸收而不会因此产生泄漏。
关于微波破乳反应器运行参数的确定原则如下：絮凝破乳剂投加量的范围为0.5-25.0g/L，当乳化液废水CODCr指标和含油量均较低时，取其下限值，当CODCr指标和含油量均较高时，取其上限值；为防止因乳化液废水沸腾导致堵塞各管路，其装入破乳反应器[19]的体积应为破乳反应器[19]容积的2/5-2/3；处理过程中乳化液废水温度从室温逐渐升高到70-110℃，当乳化液废水CODCr指标和含油量均较低时，取其下限值，当CODCr指标和含油量均较高时，取其上限值；为确保获得良好的破乳净化效果，反应中温度保持时间应为0.5-2.0min，当絮凝破乳剂投加量较少时，取其下限值，当絮凝破乳剂投加量较多时，取其上限值；微波辐照总时间为1-5min，当乳化液废水在微波辐照下升温速度快时，取其下限值，当升温速度较慢时，取其上限值；反应后静置时间为1-24h，当乳化液废水CODCr指标和含油量均较低且絮凝破乳剂沉降性能较好时，取其下限值；反之，取其上限值。
使用乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器，应注意：(1)装置启动前应检查仪器、设备及管线的完好性及各连接处有无渗漏；(2)检查供电***与用电单元的连接与安全性；(3)检查微波源的泄露情况；(4)在保证上述三项检查结果合格后，方可启动微波破乳反应器，同时启动冷却***以保证磁控管不升温；(5)要注意用于测温的热电偶的允许上限，避免造成其损毁；(6)反应结束前，必须先关闭微波电源，而冷却***继续工作直至多谐振磁控管完全冷却。
本发明的主要优点是：(1)微波加热便于控制，启动微波装置，加热立即开始；装置关闭，马上停止加热，无加热滞后效应；(2)由于微波加热是内加热，加热速度快，因此反应时间不超过5分钟，反应能耗低；(3)微波通过微波导管传输，安全性更高；(4)油含量降低率95％以上，CODCr降低率80％左右，油水分离现象显著，适用于乳化液废水的初级或二级处理；(5)装置易于在乳化液废水处理量大的工厂实行自动化控制。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明的细节：
本发明共设4个附图，图1是本发明所采用的微波破乳净化法工艺流程框图示意图；图2是本发明提出的微波破乳反应器的正视剖面结构示意图；图3是处在工艺流程中的微波破乳反应器的正视剖面结构示意图；图4是处在工艺流程中采用两台破乳反应器并联连接一台微波发生器的微波破乳反应器正视剖面结构示意图，现分别说明如下：
图1是本发明微波破乳净化法的工艺流程框图示意图。
储存在废水储存池[1]内的乳化液废水通过管道，经由过滤器[2]、提升泵[3]、流量计和进水管道的控制阀门进入破乳反应器[19]中。当乳化液废水注入体积为破乳反应器[19]容积的2/5-2/3时，应关闭进水管道的控制阀门，并开启絮凝破乳剂投加管道[15]注入絮凝破乳剂溶液。待絮凝破乳剂投加量达到工业破乳要求时，关闭絮凝破乳剂投加管道[15]，启动微波发生器[13]并启动其中的冷却***，乳化液废水在微波辐照和絮凝破乳剂的联合作用下完成破乳反应。其反应过程中的蒸汽废气经蒸汽出口[20]、碱液吸收罐[21]和气体吸附柱[22]，最后剩余尾气[23]放空。图中细实线箭头表示液体流动方向，粗实线箭头表示固相排放方向，虚线箭头表示废气流动方向。符号[16]、[17]和[18]分别是油相分离管道、水相分离管道以及沉积物排放管道，虚框所示为微波破乳反应器[24]。
图2是本发明提出的微波破乳反应器的正视剖面结构示意图。
微波破乳反应器主要是由微波发生器[13]和破乳反应器[19]构成，微波发生器[13]与微波导管[14]相连，破乳反应器[19]是一个上部呈正圆锥台形，下部呈倒圆锥台形，而中部是呈圆柱形的筒状物，其顶部通过漏能抑制器[6]与乳化液废水进水管道[7]、蒸汽出口[20]管道连通，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，破乳反应器[19]的侧壁按上下顺序分别通过漏能抑制器[6]与絮凝破乳剂投加管道[15]、油相分离管道[16]以及水相分离管道[17]连通，破乳反应器[19]的底部通过漏能抑制器[6]与沉积物排放管道[18]连通；这些连通管路均设有控制阀门[5]，以便于破乳反应的进行和油水分离操作的实施。微波发生器[13]内设有多谐振磁控管[10]、高压调压器[11]和冷却***[12]。图中细实线箭头表示液体流动方向，粗实线箭头表示固相排放方向，虚线箭头表示废气流动方向。
图3是处在工艺流程中的微波破乳反应器的正视剖面结构示意图。
乳化液废水收集于工厂的废水储存池[1]内，废水经过过滤器[2]、提升泵[3]和流量计[4]经进水管道[7]的控制阀门[5]从破乳反应器的顶部并经过漏能抑制器[6]注入破乳反应器[19]中，当待处理的乳化液废水注入的量约为破乳反应器[19]总容积的2/5-2/3时，停止注入，关闭进水管道[7]的控制阀门[5]。絮凝破乳剂的投加是通过开启和关闭絮凝破乳剂投加管道[15]实现的，开启絮凝破乳剂投加管道[15]便注入已经配制完成的絮凝破乳剂溶液，关闭絮凝破乳剂投加管道[15]，絮凝破乳剂溶液添加完毕。此后，开启微波发生器[13]产生微波，通过微波导管[14]进入破乳反应器[19]内，微波受破乳反应器[19]内壁多次反射和折射，使得乳化液废水完成了微波破乳反应过程。反应结束后，静置破乳反应器[19]，当达到静置周期时候，油相、水相和固相将会达到明显的分离，此时依次打开位于破乳反应器[19]侧壁面上的油相分离管道[16]、水相分离管道[17]和沉积物排放管道[18]，从而分离油相、水相和底部沉积物，收集油相，后继处理水相和底部沉积物。破乳反应器[19]内的乳化液废水反应温度的测定采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]，乳化液废水在微波破乳反应过程产生的气体和水分通过与蒸汽出口[20]、碱液吸收罐[21]和气体吸附柱相[22]连通的排气管道，然后为剩余尾气[23]放空。图中进入破乳反应器[19]的细实线箭头方向表示进入乳化液废水和絮凝破乳剂溶液的流动方向，流出破乳反应器[19]的虚线箭头方向表示蒸汽尾气流动方向，而油相、水相分离的流动方向用细实线箭头表示，固体沉积物相分离的流动方向则用粗实线箭头表示。图中虚框所表示的是微波破乳反应器[24]。
图4是处在工艺流程中采用两台破乳反应器并联一台微波发生器的微波破乳反应器正视剖面结构示意图。
在乳化液废水进水量大或连续进水的情况下，可采用多台破乳反应器[19]并联使用，本图采用的是一台微波发生器带动两台破乳反应器[19]并联在一起，使用中，两台破乳反应器[19]分先后次序轮流工作。图中显示，并联的两台破乳反应器[19]均通过微波导管[14]与微波发生器[13]连接，微波发生器[13]通过微波导管[14]中的波导转路装置[25]确定辐照其中任何一台破乳反应器[19]。其工艺流程为：乳化液废水经过过滤器[2]、提升泵[3]后，进入并联的两个支流流量计[4]、进水管道[7]的控制阀门[5]，并注入第一个破乳反应器[19]内，注入量为破乳反应器[19]容积的2/5-2/3时，停止注入，关闭此破乳反应器[19]进水管道[7]的控制阀门[5]，并开启另一支路进水管道[7]的控制阀门[5]，将乳化液废水注入第二个破乳反应器[19]内。第一个破乳反应器[19]内加入絮凝破乳剂溶液后，通过调节波导转路装置[25]使微波发生器[13]对第一个破乳反应器[19]进行反应，反应结束后静置第一个破乳反应器[19]，此时第二个破乳反应器[19]如注入量满足要求，则调节波导转路装置[25]使微波发生器[13]对第二个破乳反应器[19]进行反应。当第一个破乳反应器[19]达到静置时间后，依次分离油相、水相和底部沉积物，此后继续对第一个破乳反应器[19]注水循环操作，而第二个破乳反应器[19]反应完毕并静置分离后，也开始下一次的注水循环操作，如此循环重复操作此工艺步骤。在乳化液废水进水量大或连续进水的情况下，则通过自控***调节进水管道[7]支流的控制阀门[5]和波导转路装置[25]实现工业处理运行自动化的连续性和灵活性。箭头符号和其他符号均同图3。
具体实施方式
实施例1：
采用硫酸铁作为絮凝破乳剂对大连××公司提供的乳化液废水的处理
大连××公司提供的乳化液废水颜色为乳白色，pH值呈中性，为含油量化学需养量均适中的乳化液废水。经水质分析结果为：O/W(水包油)型乳化液，其pH值为7.06，CODCr指标值为24976.5mg/L，BOD5(生化需氧量)指标值为4018.9mg/L，油含量为4913.0mg/L。
乳化液废水的微波破乳净化操作
利用本发明中的乳化液废水的微波破乳净化法，采用一台微波破乳反应器对切削乳化液废水的处理，其步骤是：
第一步，将待处理乳化液废水注入破乳反应器[19]内，至体积约为破乳反应器[19]容积的2/5为止；
第二步，絮凝破乳剂的添加，本实施例中采用硫酸铁溶液作为絮凝破乳剂，絮凝破乳剂以硫酸铁固体药剂配制为溶液后添加，乳化液废水中的絮凝破乳剂浓度为0.5g/L的硫酸铁；
第三步，启动微波破乳反应器[24]，选用的微波功率为0.4kW，频率为2450MHz，温度升至100℃，保持温度2min，微波辐照的总时间为5min。在开启多谐振磁控管[10]之前，启动微波破乳装置内部的冷却***[12]，以防止微波破乳时多谐振磁控管[10]因温度过高而损坏，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，其破乳过程中产生的蒸汽废气经蒸汽出口[20]、碱液吸收罐[21]、气体吸附柱[22]、最后剩余尾气[23]放空；
第四步，当到达微波破乳反应结束时间，关闭微波发生器[13]，多谐振磁控管[10]将不再工作，冷却***[12]继续工作，以对多谐振磁控管[10]进行降温，待其内部温度冷却至室温左右，关闭微波发生器[13]的电源；
第五步，静置破乳反应器[19]1h后，破乳反应器[19]内液层无油层出现，但分层明显，上层透明液几乎无色，下层为黄褐色沉淀，打开各管路将水相和悬浮固相分离。
第六步，效果检测，测定处理后水相的CODCr、BOD5和油含量指标，水相CODCr指标值为6215.09mg/L，BOD5指标值为382.87mg/L，紫外分光光度法测量油含量为5.371mg/L。CODCr指标降低率为75.11％，BOD5指标降低率为96.28％，油含量指标降低率为99.90％。
实施例2：
采用聚合氯化铝与聚合硫酸铁复配絮凝破乳剂对大连××公司提供的乳化液废水的处理
大连××公司提供的乳化液废水水质分析结果同实施例1，为：O/W(水包油)型乳化液，其pH值为7.06，CODCr指标值为24976.5mg/L，BOD5指标值为4018.9mg/L，油含量为4913.0mg/L。
根据本发明的权利要求所述的微波破乳净化操作步骤，采用一台微波破乳反应器对切削乳化液废水的处理，其步骤是同实施例1，其中：待处理乳化液废水注入破乳反应器[19]内至体积约为破乳反应器[19]容积的1/2为止；本实施例中采用聚合氯化铝溶液与聚合硫酸铁溶液混合作为复配絮凝破乳剂，絮凝破乳剂以工业聚合氯化铝固体药剂按质量百分数为10.0％配制为溶液，聚合硫酸铁药剂为液态工业品，稀释为质量百分数为10.0％的溶液，混合后添加，使得乳化液废水中的絮凝破乳剂的复配浓度为2.0g/L聚合氯化铝+1.0g/L聚合硫酸铁；微波发生器的功率为18kW，频率为915MHz；乳化液废水温度升至70℃，保持温度2min，微波辐照的总时间为4min；破乳反应器[19]的静置时间为16h。16h后破乳反应器[19]内液层无油层出现，但分层明显，上层透明液几乎无色，下层为黄褐色沉淀，打开各管路将水相和悬浮固相分离。
效果检测，测定水相的CODCr和油含量指标，CODCr指标值为4856.54mg/L，紫外分光光度法测量油含量为4.181mg/L。CODCr指标降低率为80.56％，油含量指标降低率为99.91％。
实施例3：
采用一台微波破乳反应器对××机床厂××车间生产的工业切削液乳化液废水的处理
这是一个乳化液废水年生产量为3吨的××机床厂××车间，乳化液废水组分均一稳定，呈乳黄色，CODCr为50000-200000mg/L，pH值呈碱性，为含油量与化学需养量较高的乳化液废水。
取样分析结果
水质参数：乳化液废水为O/W(水包油)型乳化液，其pH值为11.60，CODCr指标值为99568.4mg/L，BOD5指标值为28331.4mg/L，油含量为15301.15mg/L。
絮凝破乳剂选择
选择和购进水处理中常用的聚合硫酸铁液态工业品，用EDTA络合滴定法测得此聚合硫酸铁溶液全铁含量为2.466mol/L。
乳化液废水的微波破乳净化操作
第一步，将待处理乳化液废水自废水储存池[1]和过滤器[2]经由提升泵[3]注入破乳反应器[19]内，至体积约为破乳反应器[19]容积的2/3为止；
第二步，打开絮凝破乳剂投加管道[15]的控制阀门[5]，将絮凝破乳剂溶液投加入乳化液废水中，使乳化液废水中聚合硫酸铁的浓度为25.0g/L；
第三步，按序启动微波破乳装置内部的冷却***[12]和微波发生器[13]，微波辐照功率为64kW，频率为915MHz，温度升至110℃，保持温度0.5min，微波辐照的总时间为1min，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度；
第四步，当到达微波破乳反应结束时间，关闭微波发生器[13]，冷却***[12]继续对多谐振磁控管[10]进行降温，待其内部温度冷却至室温左右，关闭微波发生器[13]的电源；
第五步，乳化液废水的微波破乳法开始静置。此实施例中乳化液废水为含油量与化学需养量均较高的乳化液废水，选择静置时间为24h；
第六步，效果检测，反应器24h的静置后，溶液分为四层，上层为黑色油层，中层为深褐色边界溶液层，其下为黄色溶液层，最下层为黄褐色絮状沉淀。分离出油相和沉积物固相，收集反应后的水相，并测定其CODCr、BOD5和油含量指标，以25.0g/L聚合硫酸铁溶液的絮凝破乳剂添加入废水净化后CODCr指标值为16137.92mg/L，BOD5指标值为1834.79mg/L，紫外分光光度法测量净化后废水中油含量仅为5.235mg/L，CODCr指标降低率为83.79％，BOD5指标降低率为93.52％，油含量指标降低率为99.97％。另外在此实施试验中，对出口气体进行了GC/MS分析，没有有机物的分子被检出。
在此实施试验中，还通过调节乳化液废水的pH值研究了在不同pH值下浓度为10g/L聚合硫酸铁对处理后乳化液废水的CODCr指标的影响，得出乳化液废水的微波絮凝破乳净化法对乳化液体系的pH值要求不高，pH值在广谱范围内，乳化液废水的微波絮凝破乳净化法对其CODCr指标降低率、BOD5指标降低率以及油含量指标降低率均能得到良好的效果。
实施例4：
采用一台微波发生器并联两台破乳反应器对××机床厂××车间生产的乳化液废水处理
这是一个乳化液废水年生产量为7吨的××机床厂××车间，乳化液废水组分均一稳定，呈乳灰色，CODCr为50000-200000mg/L，pH值呈中性，为含油量适中而化学需养量较高的乳化液废水。
乳化液废水经水质分析结果为：O/W(水包油)型乳化液，其pH值为7.03，CODCr指标值为92318.4mg/L，BOD5指标值为10279.01mg/L，油含量为9820.6mg/L。
采用本发明中的微波破乳反应器，并置于生产工艺流水线中，进行含乳化液的微波破乳净化处理，步骤是：
第一步，将两台破乳反应器[19]置于生产工艺流程中，调试检查后启动进水，向第一个破乳反应器[19]注水至体积约为破乳反应器[19]容积的2/3为止；打开絮凝破乳剂投加管道[15]的控制阀门[5]，将絮凝破乳剂溶液投加入待处理的乳化液废水中，絮凝破乳剂以硫酸铁固体药剂配制为溶液后添加，加入至乳化液废水中硫酸铁5g/L的浓度为止；调节波导转路装置[25]，确保开动微波发生器[13]后第一个破乳反应器[19]进行破乳净化反应，其中微波辐照功率为64kW，频率为915MHz，温度升至85℃，保持温度1.0min，微波辐照的总时间为2.0min，结束后静置12h；
第二步，当第一步中第一个破乳反应器[19]注水结束时，转向第二个破乳反应器[19]依次注入乳化液废水、投加絮凝破乳剂溶液、调节波导转路装置[25]和开动微波发生器[13]，其中各参数均同第一步所述；
第三步，将12h后已静置分离后的第一个破乳反应器[19]油相、水相和固相依次分离排放处理，待第一个破乳反应器[19]放空后，再向第一个破乳反应器[19]注水，此后操作同第一步所述；
第四步，将12h后已静置分离后的第二个破乳反应器[19]按照第三步相分离进行相同的排放处理，待第二个破乳反应器[19]放空且第一个破乳反应器[19]注水结束后，再向第二个破乳反应器[19]注水，此后操作同第二步所述；
第五步，效果检测，12h后观察到刚处理完的废水液层分层明显，上层为橙黄色悬浮物颗粒，下层为淡黄色溶液，无沉淀层出现，则可将水相和悬浮固相分离，经该技术处理后水相CODCr指标值为11258.73mg/L，BOD5指标值为1025.77mg/L，紫外分光光度法测量油含量为6.322mg/L。CODCr指标降低率为87.80％，BOD5指标降低率为90.02％，油含量指标降低率为99.94％。
Claims (8)
1.乳化液废水的微波破乳净化法，包括功率控制、时间控制、温度控制及反应后相分离，其特征在于：
a)乳化液废水处理是采用微波辐照进行的；
b)微波破乳净化前应向乳化液废水中添加絮凝破乳剂，所采用的絮凝破乳剂包括，氯化钙、氯化铝、氯化铁、硫酸铝、硫酸铁、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)及其复配絮凝破乳剂，并以配制液的形式添加，使其最后浓度为0.5-25.0g/L；
c)乳化液废水的微波破乳净化法的工艺步骤是：
第一步，打开进水管道[7]的控制阀门[5]，将乳化液废水注入破乳反应器[19]内，其容积量为反应器容积的2/5到2/3；
第二步，打开絮凝破乳剂投加管道[15]，将已配制完的絮凝破乳剂配制液添加到破乳反应器[19]内；
第三步，关闭絮凝破乳剂投加管道[15]，启动微波发生器[13]，处理中所采用的微波频率为2450MHz或915MHz，功率为0.4-64kW，处理过程中乳化液废水温度从室温逐渐升高到70-110℃，在此温度下保持0.5-2min，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，微波辐照总时间为1-5min；
第四步，停机，关闭微波发生器[13]的电源，将微波辐照处理后的乳化液废水应静置1-24h，使其油相、水相、固相分离；
第五步，排放分离后的油、水和固相，其次序是，首先，打开油相分离管道[16]油相流出并收集，此后，再打开水相分离管道[17]排放出水相，最后，打开沉积物排放管道[18]，将微波破乳净化所产生的沉积物清除并进行后继处理。
2.根据权利要求1所述的乳化液废水的微波破乳净化法，其特征在于：所述的乳化液废水为机械加工行业产生的乳化液废水。
3.根据权利要求1所述的乳化液废水的微波破乳净化法，其特征在于：所述的絮凝破乳剂为固体时，应配制成溶液形态加入废水中，为液体时，可直接或稀释后加入废水中，而复配絮凝破乳剂以两种或多种絮凝破乳剂配制液形态混合后加入废水中。
4.使用如权利要求1所述的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：该反应器主要是由微波发生器[13]和破乳反应器[19]两大部分构成，微波发生器[13]中的多谐振磁控管[10]与微波导管[14]的一端直接相连，微波导管[14]的另一端从破乳反应器[19]顶部中心位置***并固定在其内中心部位，破乳反应器[19]是一个上部呈正圆锥台形，下部呈倒圆锥台形，而中部是呈圆柱形的筒状物，其顶部设有两个漏能抑制器[6]与乳化液废水进水管道[7]、蒸汽出口[20]管道连通，采用K-型铠装热电偶[9]和电子温度指示仪[8]指示温度，K-型铠装热电偶[9]自破乳反应器[19]顶部圆锥台侧壁固定***直至其端部处于与微波导管[14]同一高度的位置，破乳反应器[19]的侧壁按上下顺序分别通过漏能抑制器[6]与絮凝破乳剂溶液投加管道[15]、油相分离管道[16]以及水相分离管道[17]连通，破乳反应器[19]的底部通过漏能抑制器[6]与沉积物排放管道[17]连通；这些连通管路均设有控制阀门[7]，破乳反应器[19]内产生的气体，经蒸汽出口[20]、碱液吸收罐[21]、气体吸附柱[22]，最后的剩余尾气[23]放空。
5.据权利要求4所述的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：微波发生器[13]由高压调压器[11]、多谐振磁控管[10]和冷却***[12]组成，多谐振磁控管[10]设有均匀分布的1-32个功率组件，每个功率组件的功率为0.4-2.0kW；冷却***[12]为风机冷却或密封循环水冷却，用以冷却高压调压器[11]和多谐振磁控管[10]工作时产生的热量。
6.根据权利要求4所述的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：微波导管[14]应是由微波反射性好、耐高温、机械强度高和廉价的铝镁合金材料或冷轧铜板材料制作，采用矩形截面微波导管，其形式为矩形截面的长空心金属管，微波导管的内腔尺寸需设计为应能保证传输高阶型微波，即由其确定所传播的高阶型微波的截止波长，微波导管内表面须光滑无焊疤尖点，以防止造成电磁场分布不均。
7.根据权利要求4所述的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：破乳反应器[19]内表面应光滑，并且其内部没有突出的尖角或螺钉，且应是由不易吸波、不易腐蚀、耐高温、机械强度好和易于加工的材料制作，以冷轧不锈钢板为佳。
8.应用权利要求4所述的乳化液废水的微波破乳净化法的微波破乳反应器[24]，其特征在于：乳化液废水的微波破乳净化法的破乳反应器[19]，可采用其一台或多台并列而置于乳化液废水的微波破乳净化法的工业流程图中，采用多台时，可共用一台微波发生器[13]与多台破乳反应器[19]并列使用，其废水进水管道[7]和所配备的碱液吸收罐[21]、气体吸附柱[22]、剩余尾气[23]排放、以及油相水相和固相的排放均通过控制阀门[5]、管道并列使用，在进水量较小的乳化液废水工业处理中，可配备一座废液储存池[1]储备处于静置分离周期中产生含乳化液废水，采用一台微波发生器[13]连接一台破乳反应器[19]进行微波破乳反应；而当乳化液废水产出量大、微波破乳工业设备进水量大时，当一台破乳反应器[19]进入静置分离周期，则通过自动化控制移动微波发生器[13]或调节波导转路装置[25]使另一台或另几台仍可轮流进行乳化液废水的微波破乳净化反应和排放。
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