空压机乳化油废水产生原因及处理方法

李二双，余仲勋，徐 明，陈宏儒，汤 潇（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南　昆明　650051）



空压机乳化油废水产生原因及处理方法

李二双，余仲勋，徐 明，陈宏儒，汤 潇
（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南昆明650051）

摘要：机油润滑空压机目前在有色金属企业有着广泛的应用。该类空压机运行中时常发生含油废水乳化现象。空压机乳化油废水具有水量小，含油浓度高，油质成份单一，难以处理的特点。文中针对空压机乳化油废水产生原因进行分析，阐述对该类废水的处理方法。指出在工程中应根据实际情况选择不同方案，并根据水质情况进行工艺流程的优化，工艺方案具有技术可行性和经济性。

关键词：空压机；乳化油；废水处理

0　引 言

空压机按润滑方式可分为无油空压机和机油润滑空压机，机油润滑空压机目前在有色金属企业有着广泛的应用。据了解，机油润滑空压机运行中时常发生含油废水乳化现象。此类废水水量往往不大，但含油浓度高，乳化严重，难以处理，给工业企业废水处理站造成困难。该文针对空压机乳化油废水产生原因进行分析，阐述对该类废水的处理方法。

1　乳化油废水形成原因

空压机乳化油废水与一般机械工厂、石油加工厂的含油废水不同，它不由用水形成。空压机运行过程中，润滑油与压缩空气相接触，当高温压缩空气冷却时，部分水蒸汽的冷凝水与润滑油形成分散油与乳化油。

含油废水根据油类在水中分散的粒径大小，可以将油类物质的存在状态分成4种：①浮油：粒径＞100 μm，漂浮于水中，水中状态不稳定；②分散油：粒径10～100 μm，悬浮于水中，水中状态不稳定；③乳化油：粒径＜10 μm，分散，水中状态稳定；④溶解油：＜0.1 μm，分散，水中状态非常稳定。对于乳化油和溶解油，因其存在状态稳定，处理起来难度很大。

空压机含油废水的特点是水量小，含油浓度高，油质成份单一。根据文献显示，实测空压机乳化油废水中含油浓度为7 000～226 500 mg／L。它与其它含油废水比较见表1。

表1 含油废水含油浓度比较Tab.1 Comparison of oil concentration of oily wastewater

乳化后的机油各项性能急速下降，工作时无法形成保护摩擦的油膜，会使空压机中运动部件的摩擦系数提高，润滑效果恶化，严重的会导致轴承损坏、机头抱死等。空压机中含油废水如不及时排除，将会氧化和缩合形式积炭，可能成为着火和爆炸的间接原因之一，如直接排入下水道，将会污染水体。

乳化油废水形成原因一般有以下几种：

（1）油品质量与性质不符合要求

由于空压机一直处于高压、高温及有冷凝水存在的环境中，因此空压机油应具有优良的高温氧化安定性、低的积炭倾向性、适宜的粘度和粘温性能及良好的油水分离性、防锈防腐性等。压缩机油性质、质量原因、使用寿命、使用环境都会使压缩机油在运行中易产生乳化现象，造成油气分离不清，油耗增大，同时油被乳化而使油膜破坏。

空压机应根据季节不同，选用不同粘度的压缩机油。根据部分企业反馈的信息来看，13号（HS－13）和19号（HS－19）2个牌号的压缩机油仍有使用，并伴随产生乳化油废水。根据相关压缩机油标准，13号（HS－13）与19号（HS－19）此2种压缩机油已淘汰使用。其中，19号压缩机油是用含有大量残渣组分的宽馏分油调制而成的，在使用中压缩机积炭量较大。

在最新国家标准 GB／T 7631.9－2014《润滑剂、工业用油和有关产品（L类）的分类第9部分：D组（压缩机）》中，对不同场合使用的压缩机油进行了详细的规定。现有标准对于新型机油有抗乳化性的要求，而对于13号、19号压缩机油无抗乳化性要求。

因此，为减少乳化油废水的产生，建议应当根据使用场合选择符合国家标准的、符合该类型空压机要求的、具有抗乳化性的机油产品。

（2）大气空气湿度的影响

正常空气中含有一定水分，南方空气的含湿量相对较高。当湿空气被压缩后，水蒸汽密度增加，温度也上升。压缩空气冷却时，相对湿度便增加，当温度继续下降到相对湿度达100%时，便有水滴从压缩空气中析出，这时的温度就是压缩空气的“压力露点”。故当排气温度（油气桶内的温度）高于压力露点时，水不会在润滑油中析出，否则水会在油中析出，发生乳化现象。

有资料显示，可以通过提高油温控制器的控制温度改善乳化现象。如当螺杆空压机排气绝对压力为1.0 MPa、压力露点温度在82℃的情况下，目前螺杆空压机机油控制温度设定为83℃，提高控制温度设定为90℃。油温始终控制在90℃左右，压力空气在空压机内部就不会析出液态水，可以防止机油乳化现象的发生。

（3）空压机的相关部件堵塞或损坏

在实际运用中，有时会因使用了不合格的空气滤清器、机油滤清器，或没有定期更换空气滤芯、机油滤芯，造成机油脏污。压缩空气中的水分会在空压机部件内冷凝沉积，造成堵塞。这些部件出现故障，会引起排油中含大量水，容易形成乳化油。检修如发现有损坏或堵塞严重，建议更换新品。

2　乳化油废水处理方法

2.1药剂破乳法

药剂破乳法是向乳化液中投加药剂，破坏油珠的表面界膜，压缩双电层，使油珠聚集变大而与水分离。药剂破乳法主要有盐析法、凝聚法、盐析－凝聚混合法、酸化法等。

（1）盐析法：向乳化油废水中投加盐类电解质，破坏乳化液油珠的表面界膜及双电层结构，使油珠凝聚析出。盐析法破乳后析出油的油质较好，但出水浑浊，还需加凝聚剂进行澄清。

（2）凝聚法：向乳化油废水中投加絮凝剂，利用絮凝物质的架桥作用，使微粒油珠结合成聚合体。常用的的絮凝剂有明矾、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等。

PFS（聚合硫酸铁）作为破乳剂，具有投药量少、破乳后水质好、对pH值的适应范围比较广、形成矾花的速度快、颗粒大、沉降性能好等优点。因此是一种很有发展前途的破乳剂。根据有关试验研究：该破乳剂的最佳投入量为每升乳化油废水投加40 mL聚合硫酸铁；最佳搅拌强度高速搅拌400 r／min，低速搅拌为100 r／min；低速搅拌的最佳搅拌时间210 s；高速搅拌的最佳搅拌时间75 s；最佳沉淀时间4 h。

（3）盐析－凝聚混合法：就是盐析法、凝聚法的综合利用，可取得更佳的效果。该方法先用少量的盐使乳化油珠初步脱稳，再加少量的絮凝剂，使之凝聚分离。此法析出的油质比盐析好，比凝聚法投药量少。

（4）酸化破乳法：一般是通过加酸，使乳化液中的脂肪酸皂转化为不溶于水的脂肪酸而分离出来。酸的投加量以使pH降至2以下为宜。待分离油后，再用石灰乳中和，使废水pH值达到6～8。

2.2机械物理除油法

（1）离心分离法：借助于离心机械所产生的离心力，将油、水分离。离心法在实际废水处理中应用并不普遍。

（2）粗粒化除油法：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。此方法有当乳化油废水含油浓度过高时粗粒化材料易堵塞。

（3）超滤法：利用超滤膜孔径比油珠粒径小的特点，当乳化油废水通过超滤膜过滤器时，只允许水通过，而比膜孔径大的油粒阻拦，从而达到油、水分离的目的。与传统方法相比，此法的优点是不需加入其它试剂，无二次污染，不产生含油污泥，浓缩也可焚烧处理，设备费用低，且选择合适的工作膜处理后的出水一般可达到直接排放标准，或直接作为工业用水使用。但需对废水进行严格的预处理，同时膜的清洗也较麻烦。

（4）隔油法：利用油、水、渣的密度差进行重力分离。可除去60 μm以上的油粒和废水中的大部分固体颗粒。隔油法主要用于去除浮油或破乳后的乳化油。

2.3物理化学法

（1）气浮法：依靠空气泡的表面吸附油粒或悬浮物达到分离的目的，普通隔油法难以分离的细小油珠，可由气浮法除去。气浮法的优点是效率高、操作容易控制；缺点是占地面积大，药剂用量大。

（2）吸附法：利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的溶解油和其它溶解性有机物吸附在表面，从而达到油水分离。由于吸附剂一般较贵，吸附容量有限、再生困难，一般只适于深度处理废水中的微量油。

除了以上方法外，还有电解法等。尽管电解法除油效率高，但由于耗电量大，装置复杂，电解过程有氢气产生，易爆，在实际中应用不多。

在实际应用中，通常是2～3种方法联合使用。如盐析－酸化－沉降法、隔油－微絮凝法、盐析－气浮－吸附法等，这些工艺在乳化含油废水处理方面都已经有了实际的应用，并取得了很好的处理效果。

3　乳化油废水的处理工艺流程

针对乳化油废水性质及当前水处理技术发展现状，推荐以下工艺作为乳化油废水处理工艺。

3.1破乳＋气浮＋过滤工艺

污水首先经过隔油池去除浮油，剩下的乳化油和水的混合液投加破乳剂进行破乳，经过两级气浮与混凝以去除其中的乳化油，气浮池的出水进入多介质过滤器与活性炭过滤器，出水一般可达到工业废水排放要求。出水一部分排放，一部分用作过滤器的反冲洗水。破乳＋气浮＋过滤工艺流程图见图1。

图1 破乳　＋气浮　＋过滤工艺流程图Fig.1 Demulsification＋flotation＋filtration process flow diagram

该工艺的优点是效率高、投资低，可根据不同水质调整工艺流程；缺点是占地大、流程较长、操作较复杂。

3.2超滤工艺

膜设备运行时，物料通过循环泵加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回循环槽，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成滤液。超滤工艺流程图见图2。

图2 超滤工艺流程图Fig.2 Ultrafiltration process flow diagram

该工艺的优点是流程简单、自动化程度高、操作简单、出水水质好；缺点是投资高，对于高浓度的乳化油废水来说，滤膜容易堵塞，清洗和更换滤膜费用较昂贵。

4　结 语

该文对空压机乳化油废水的产生原因进行分析，阐述了乳化油废水的处理方法，并推荐适用于空压机乳化油废水的处理工艺流程。在工程中应根据实际情况选择不同方案，并根据水质情况进行工艺流程的优化，工艺方案应具有技术可行性和经济性。

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中图分类号：X703

文献标识码：A

文章编号：1004－2660（2015）03－0059－04

收稿日期：2015－08－12.

作者简介：李二双（1965－），男，云南人，高级工程师.主要研究方向：有色金属工程污废水处理.

Cause of Oil Emulsion Wastewater of Air Compressor and Treatment Methods

LI Er－shuang，YU Zhong－xun，XU Ming，CHEN Hong－ru，TANG Xiao
（Kunming Engineering＆Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.Ltd.，Kunming 650051，China）

Abstract：Oil lubricated air compressor is widely used in non－ferrous metal enterprises.In the operation of this kind of air compressor，the emulsion of oil wastewater often occurs.Oil emulsion wastewater of air compressor has such characteristics as small content of water，high concentration of oil，simple oil composition and difficult to deal with.In this paper，the reasons for the production of air compressor oil wastewater are analyzed，and the treatment method of this kind of wastewater is described.Different options should be made according to the actual situations of the project and the process flow can be optimized according to the water quality.The process is technically feasible and economical.

Key words：air compressor；emulsified oil；treatment of wastewater