Metaldyne管状膜处理含油废水

挑战性的油和乙二醇混合

寻找分离和浓缩模具润滑剂的最有效、可靠和经济的方法对压铸厂来说绝非易事——俄亥俄州特温斯堡的Metaldyne铝压铸厂的情况也不例外。十多年来，废水处理经理比尔·克利里（Bill Cleary）与22家不同的废水处理供应商以及来自学术界和美国能源部的专家合作，为他的工厂找到最佳解决方案。

特温斯堡计划是世界领先的铝阀体铸件生产企业。为了促进这一过程，Metaldyne开发了一种世界级的压铸工艺，它使用了一种特殊配方的模具润滑剂，一种油和水乳液，这有助于控制模具的温度，以及在零件顶出过程中去除复杂铸件。

高度自动化流程的每个周期都从多个喷嘴开始，将控制体积的润滑剂喷洒到模具上的特定位置。接下来，在1250华氏度的温度下，熔融铝被自动装入冷室，并在高压下注入模具。

该工厂的排水系统收集铸造过程中产生的废物，包括模具润滑剂、清洗操作中产生的洗涤剂和机器人机械中使用的液压液中的乙二醇。此外，部分工艺冷却水和冷却塔引水通过管道进入废水处理系统。总联合废水流量为9000 ~ 11000 gpd，化学需氧量(COD)为20000 ~ 40000 mg/l。

MBR堵塞，处理成本高

比尔·克利里解释说：“模具润滑油中的油和液压油中的乙二醇结合在一起，形成了一个极其困难的废水处理挑战。”。“由于熔融金属的高温，我们不能使用易燃液压油。相反，我们使用乙二醇，必须去除乙二醇，以满足我们的COD排放限值。”

该工厂原有的物理化学废水处理系统表现不佳，因为很难维持一致的配方。由于流速不可控制且不可预测，且废水流的成分复杂，这种情况进一步复杂化。

1995年，工厂安装了一个生物反应器系统来消耗乙二醇。膜生物反应器(MBR)系统是在生物反应器外设置管状膜，从而将水与活性污泥分离。MBR出水经反渗透(RO)系统处理后，再排入城市污水系统[图1]。

不幸的是，膜生物反应器中的管状膜难以处理油和油脂，导致在短短三周内孔隙堵塞。浮渣一种在生物反应器罐顶部形成的浮渣，稠度像泡沫奶昔，经常溢出到地板上。模具润滑油约占废物流的80%，似乎是问题的根源。

克利里说：“来自生物池的不受控制的废物造成了一片混乱，而且拖走所有的废物变得极其昂贵。”。“我们每年运送120多卡车的生物反应器废物，每年花费近25万美元。我们知道，我们需要找到一种有效的方法，对MBR的给水进行预过滤，以去除对MBR系统造成严重破坏的油和其他成分。”

FEG™管式膜

克利里和他的团队与近24家供应商合作，利用多种不同类型的膜，测试各种各样的预处理溶液。例如，美国能源部的一项拨款资助了一个旋转膜系统的测试。该系统工作有效，但无法在市场上买到，高电力成本使得该系统不经济。

“几年前，我们听说科赫膜系统开发了一种新的管状膜，可以处理极难处理的含油废水，事实证明它是有效的，”克利里说。“最后，我们有了一个能够清除生物反应器上游固体的系统。”

2006年，Twinsburg工厂安装了来自马萨诸塞州威尔明顿的科赫膜系统公司(KMS)的KONSOLIDATOR™150工业废水系统。该预设计、预包装系统包含150个FEG™PLUS管状UF膜。

KMS管状膜具有明渠结构，能够处理极高的悬浮固体负载。它们非常适合用于重工业废物，包括含油废水，并且可以使用海绵球进行机械清洗。FEG PLUS膜的额定分子量截止值为120000道尔顿（MWCO），大致相当于0.02微米的膜孔径[图2]。

有效的过程

这种新的“第1阶段超滤系统”可去除固体并将废物浓缩25次，相当于水含量降低96%。克利里正在研究回收含油浓缩物的方法。

去除固体物质可以使生物反应器过程顺利进行。生物反应器废物的场外处置减少了十倍，从平均每月10辆卡车(每年费用为24.2万美元)减少到每月仅一辆半卡车(每年费用为3.2万美元)[图3]。

在安装第一级超滤膜系统之前，MBR渗透液的COD水平变化很大，从1,500到12,000 mg/1不等。在一级超滤系统中，MBR系统产生的渗透物COD仅为30 ~ 300mg /l。即使不加反渗透处理，MBR渗滤液的COD也远低于城市污水系统的排放标准(COD <500 mg/l)。因此，反渗透系统被关闭，从MBR的渗透液直接排放到下水道。

Cleary计算出，每年场外处理废物的总成本从33.2万美元减少到10.4万美元，减少了69%，每年节省22.8万美元。

“我们已经能够降低成本，并且仍然保持一个可靠的、可管理的流程，”克利里说。“我们五个月没有浪费在生物系统中，也没有任何不良影响。有了第一阶段超滤系统，我们终于有了一个有效的过程。”

FEG和KONSOLIDATOR是科赫膜系统公司的商标。