管式膜处理Metaldyne的含油废水

具有挑战性的油和乙二醇混合物

对于压铸厂来说，找到最有效、可靠和经济的方法来分离和浓缩模具润滑剂并非易事，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，为他的工厂寻找最佳解决方案。

Twinsburg Plan是生产铝阀体铸件的世界领先企业。为了促进这一过程，Metaldyne开发了一种世界级的压铸工艺，该工艺利用特殊配方的模具润滑剂、油和水乳液，有助于控制模具温度，以及在零件顶出过程中去除复杂铸件。

每一个高度自动化过程的周期都是从大量的喷嘴开始，在模具的特定位置喷洒控制量的润滑剂。接下来，在1250华氏度下，熔化的铝被自动包入冷腔，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、清洗操作产生的洗涤剂以及机器人机械中使用的液压液中的乙二醇。此外，一些工艺冷却水和冷却塔排放水通过管道进入废水处理系统。废水总合并流量为9000至11000 gpd，化学需氧量（COD）范围为20000至40000 mg/l。

MBR堵塞和高处置成本

Bill Cleary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，产生了极其困难的废水处理挑战。”“由于熔融金属的高温，我们不能使用易燃的液压油。相反，我们使用的是乙二醇，为了满足COD排放限制，必须将其去除。”

该工厂最初的物化废水处理系统表现不佳，因为很难保持一致的配方。这种情况由于不受控制和不可预测的流量和废水流的困难组成而进一步复杂化。

1995年，该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）系统采用生物反应器外部的管状膜，从而将水与活性污泥分离。MBR排出的废水在排入市政废水系统之前，通过反渗透（RO）系统进行抛光[图1]。

不幸的是，MBR中的管状膜难以处理油脂，导致在短短三周内堵塞毛孔。一种像泡沫奶昔一样粘稠的浮渣，形成在生物反应器罐的顶部，经常溢出到地板上。占废水80%的模具润滑油似乎是问题的根源。

克利里说:“来自生物水箱的不受控制的浪费造成了混乱，把所有的废物拖走变得极其昂贵。”“我们每年运送超过120辆卡车的生物反应器废料，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部件。”

联邦政府™ 管状膜

Cleary和他的团队与近24家供应商合作，利用多种不同类型的膜，测试各种预处理解决方案。例如，来自美国能源部的一笔拨款资助了一个纺纱膜系统的测试。该系统工作有效，但它不是商业可用的，高电力成本使该系统不经济。

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

2006年，Twinsburg工厂安装了KONSOLIDATOR™ 150来自马萨诸塞州威尔明顿科赫膜系统公司（KMS）的工业废水系统。预制、预包装系统包含150个FEG™ 加上管状超滤膜。

KMS管状膜具有明渠配置，能够处理极高的悬浮固体负荷。它们非常适合应用于重型工业废水，包括含油废水，并可以用海绵球机械清洗。FEG PLUS膜的额定分子量为120,000道尔顿截止(MWCO)，大致相当于膜的孔径为0.02微米[图2]。

有效的过程

这种新的“一级超滤系统”去除固体并浓缩废物25倍，相当于减少96%的水含量。佳利公司正在研究回收这些油浓缩物的方法。

去除固体使生物反应器过程能够顺利进行。生物反应器废物的场外处置量减少了十倍，从平均每月10卡车（成本为242000美元/年）减少到每月仅1.5卡车（成本为32000美元/年）[图3]。

在安装第1阶段UF系统之前，MBR渗透液的COD水平变化很大，范围为1500至12000 mg/1。对于一级超滤系统，MBR系统现在产生的渗透物COD仅为30至300 mg/l。即使没有使用RO进行抛光，MBR渗透水现在也远低于城市废水系统设定的排放标准（COD<500 mg/l）。因此，RO系统关闭，MBR的渗透水直接排放到下水道。

Cleary计算出，场外处置废物的年度总成本已从33.2万美元降至10.4万美元，减少69%，每年可节省22.8万美元。

克利里说:“我们已经能够降低成本，同时仍然保持一个可靠的、可管理的流程。”“我们在生物系统中度过了5个月，没有浪费，也没有任何不良影响。在第一阶段UF系统中，我们终于有了一个有效的过程。”

FEG和KONSOLIDATOR是科赫薄膜系统公司的商标。