在汽车零部件加工制造过程中，为了确保金属加工液具备稳定的润滑、冷却、防锈、渗透及防腐败劣化等各种性能，设计产品配方时候加入各种对应用途的表面活性剂和微量杀菌剂。这些金属加工液和纯水以一定的比例在生产过程中使用，并产生了大量成分复杂的工业废水，含油量高达5%~10%，难以用传统生物方法直接进行处理，需要进行预先除油，再进行生化降解[1]。目前除油废水处理工艺多采用物理除油和化学除油，且以化学混凝式处理工艺为主[2]。但是这种方法，需要添加化学药剂，产生大量化学污泥，形成二次污染。超滤法具有去除率高，出水水质稳定，受原水含油量影响小，不额外产生化学污泥等优点，逐渐用于含油废水的处理工艺中[3]。某汽车零部件企业针对含油工业废水特点，采用超滤除油工艺。先采用预处理去除固体杂质及磁性物质，防止划破超滤膜，并采用油水分离器去除表面浮油和分散油，再采用二氧化锆-二氧化钛无机陶瓷超滤膜去除乳化油，出水石油类含量<10mg/L，COD去除率34%，提高了废水的可生化性。后续根据水量少且水质波动大的情况采用了SBR工艺，去除水中有机物。
1废水水质水量及处理要求
1.1废水来源及水质、水量
废水主要来自车间汽车零部件加工以及清洗废水，含有多种金属加工液(包括切削液，磨削液，乳化液，防锈油等)。废水水量为30t/月。
1.2处理要求
废水经过工厂废水站处理后，排入市政管网，流入市政污水厂进行二次处理。废水站出水指标需满足《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962—2015)，A级标准。进出水设计要求如表1所示。
2改造前工艺流程
车间产生的废水，先经过带磁辊的纸带过滤器，磁辊截留废铁屑等磁性物质，300μm纸带截留大颗粒固体杂质，防止划破超滤膜，之后进入收集罐暂存。收集罐上设置管状撇油器，收集表面浮油。等收集罐液位达到80%，以低流速0.8m3/h缓慢泵入两段式斜板油水分离器，废油通过多层斜板，缓慢上浮至表面去除，废水从底部流过，进入超滤系统。超滤系统通过根据粒径大小不同分离乳化油及大分子，出水含油量<10mg/L，浓缩液回流至工作罐不断循环浓缩。当超滤浓缩液倍数为14倍时，超滤进入清洗阶段。采用碱-酸-碱清洗，清洗后的废水排入收集罐，导致废水pH为10~11，呈现强碱性，再次进行处理。超滤出水打入SBR，进行生物处理，SBR出水进入除磷水罐，通过化学反应去除废水中的SS、COD和磷。出水再进入砂滤，进一步过滤SS，最终出水排入清水罐，通过在线监测，合格则进入市政管网，不合格则直接排入应急水罐，重新处理。
3原废水处理工艺及存在问题
废水站设计为纯工业废水，水量9m3/d，但是企业停止扩建，导致实际排放废水量为2m3/d，水量较小，水质波动大，进水营养比例失衡。运行中出现以下几个问题。(1)废水储存时间过长，水质腐败，造成超滤堵塞，难以清洗。(2)废水中含有大量酸碱及表面活性剂，造成生物池进水pH过高，并产生大量泡沫，废水外溢，抑制细菌活性。(3)水量不足，SBR中的生物营养不足且比例失衡，细菌菌群失调，造成出水水质超标。为了最大化利用现有废水处理设施，降低建设费用，提高处理效率，必须对现有工艺进行技术改造。
4工艺改造措施
(1)增加搅拌。在原水收集罐和中间水罐增加搅拌，防止水质腐化产生大量微生物及胶体，堵塞超滤。(2)增加中间水罐的pH调节设备。通过对生物池前的中间水罐进行改造，增设pH调节设备，消除废水酸碱中和对生物池造成的不利影响。防止大量酸碱泄露，直接进入生物池，杀死细菌。(3)增加超滤前置布袋过滤器，改变清洗方法，防止超滤膜堵塞。超滤系统选用二氧化锆-二氧化钛陶瓷膜，孔径0.12μm，23通道，设计通量为1.5m3/h。之前为节省成本，预处理选择了油水分离器，替代三相分离机，造成油水分离器出水携带少量浮油及胶体，造成超滤堵塞，需要进行改造。首先增加0.5μm布袋过滤器，拦截胶体及大分子颗粒。其次在碱洗中增加超滤特效清洗剂，每次碱洗、酸洗都延长浸泡时间24h，经过检验，超滤清洗后即可恢复原通量[4]。(4)向SBR中投加营养剂及新鲜污泥，均衡进水营养。由于车间产生的废水几乎不含磷，这就造成进水营养不均衡。每周检测进水，根据100：5：1的比例来投加葡萄糖、尿素和磷酸二氢钾进行补充营养。由于进水中含各种化学物质，抑制硝化细菌的生长，需要冬天添加占原污泥量5%的硝化污泥，硝化污泥来自市政污水厂的回流污泥，经过十天培养驯化后，加入原先SBR系统中，使得污泥浓度在5000mg/L，大大提高污泥脱氮效果。(5)改变SBR运行模式。SBR在搅拌300min、曝气600min、沉降200min基础上，分割成搅拌200min，曝气400min，搅拌200min，曝气100min，沉降200min，在一个批次运行过程中，有两次搅拌及曝气。曝气时溶氧量控制在2~6mg/L，pH7.5~8.0之间，温度在20~30℃之间，污泥量控制在5000mg/L。通过间断曝气、搅拌，增加各种细菌活性，提高脱氮效率。(6)增加应急罐回流到生物池的管道。改造前，应急罐的回流管道直接连接到收集罐，废水需要再次处理。但是后期运行发现，排入应急罐的废水基本不含油，回流到前端再次处理，增加了超滤负荷，因此改造后增加回流到生物池的管道，应急罐出水可以直接进生物池再次处理。
5主要构筑物及设计参数
废水处理运行控制系统采用SiemensWinCCV7.4的PLC系统进行全自动化运行控制，节省人力，精准运行，并辅助设计手动操作，便于系统出现故障时手动调节。此外，系统还设置正常运行模式以及休假运行模式，应对工厂长时间休假，或者水量不足，造成系统停机。主要构筑物参数如表2所示。
6运行效果分析
各处理单元实际运行效果如表3所示。改造后，生物前处理过程对COD和氨氮的去除效率增加，pH数值下降，酸的消耗量减少。SBR的对COD去除效果基本没变化，对氨氮去除效果增强。此外，改造后SBR的泡沫量大幅减少，没有再出现泡沫溢出罐体的现象。
7经济效益分析
该项目总投资为600万元，设计运行寿命30年。工艺运行费用主要包括电费、水费、压缩空气费、药剂费、浓缩废油及污泥危废处置费等。按照实际工程处理水量3m3/d计，该项目装机功率78kW，运行功率52.4kW，月耗电量为487kWh/d，电价以0.6元/kW计，电费为10.6万元/a;投加酸、碱、絮凝剂等的费用为3.6万元/a，站房工人1人，人工费为5.4万元/a;维保费用为3万元/a，污泥产生量为4.2t，污泥委外处置市场价格为5000元/t，年处置费用为2.1万元;浓缩含油废水产生量为17.5t，浓缩含油废水委外处置市场价格为3900元/t，年处置费用为6.8万元。年度运行费用为35.8万元。在未建设废水站之前，工业废水作为危险废物委外处理，年产生量为350t，委外处置市场价为3900元/t，总共137万元，则年度节约费用为100万元，投资回报为6年。该工业废水处理项目得到了良好的经济效益。
8结语
针对水量较少，成分复杂且水质波动大的含油工业废水，需要提高前处理工艺处理效果，增加曝气或搅拌，均匀水质，防止腐化，减少对生物系统的冲击。超滤膜对乳化油的去除效率为99.8%，且出水水质稳定不受前端含油量波动，含油量小于10mg/L，提高了废水的可生化性。但是超滤膜需要定期进行化学清洗，并且清洗水需要再次处理，如果进水量过低则造成含氮量、pH升高，需要在生物池前端调节pH，增加碳源。
参考文献
[1]徐德志，相波，邵建颖，等.膜技术在工业废水处理中的应用研究进展[J].工业水处理，2006(4)：1-4.
[2]陈平，王晨，刘明伟，等.含油废水处理技术的研究进展[J].当代化工，2016(6)：1286-1288.
[3]刘宇，赵炳谚，曹海燕，等.膜分离技术在含油工业废水处理过程中的应用[J].山东化工，2019(18)：246-247.
[4]吕东伟，刘乾亮，张涛，等.超滤陶瓷膜处理乳化油废水的抗污染性能研究[J].中国给水排水，2018(9)：111-115.
《陶瓷超滤膜在含油废水处理的应用》来源：《节能》，作者：贾秀粉 郭赟 孙霞
