CN101575153A - 一种金属切削液在线净化设备及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属切削液在线净化设备及其净化方法，所述的设备包括净化液贮池、原液贮池、磁分离池、磁渣储池、滚筒式多级磁分离装置、气液混合泵、臭氧发生器、臭氧共聚气浮杀菌分离装置、Y型出水管；所述的滚筒式多级磁分离装置为圆滚筒结构，在圆滚筒内壁上的同一轴向方向按一定的间隔排列嵌有数块同样的永磁铁；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置内部由下而上依次安装有格网、折流板和臭氧接触反应器，在臭氧接触反应器的上部是分离区。所述的方法，主要步骤包括磁分离、溶气、杀菌和排水排渣。本发明实现了切削液的在线循环净化和使用，延长了切削液的使用寿命，大大减少废液产生量，实现节水减排、清洁生产的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业废水净化设备及其净化方法，特别是一种在车、磨、削、轧等加工过程中的金属切削液在线净化设备及其净化方法。
背景技术
随着现代机械制造业的快速发展，切削液在机械加工中得到了广泛应用，用量迅速增加。但金属切削液在使用过程中，由于受高温放电氧化、微生物、金属粉尘、氧气和二氧化碳等环境介质的作用而腐败变质，需定期更换。金属切削液中含有大量的油、表面活性剂、铁屑等，更换下来的废液，若不经任何处理直接排入水体，势必会严重污染地面水和地下水资源，破坏生态环境。因废液的稳定性、含油量和化学需氧量值非常高，成份复杂，较难处理，因此，需要一种快速、高效、经济适用的处理方法。正是由于切削液会对环境和人体造成污染和损害，切削液的使用和废液处理已受到环保法规日益严格的制约。研究推广有效的切削液净化设备及合理的废切削液处理技术，已成为现代切削液研究的一个重要课题。
目前国内外的切削液在线净化主要以过滤和分离两大类净化技术为主。过滤法是使用多孔材料，如铜丝网、布质网、泡沫塑料等制成过滤器，以除去在工件中切削液产生的杂质。分离法是应用重力沉淀、惯性分离、磁性分离等装置，除去在工作中切削液产生的杂质。但在实际生产中常将过滤和分离中的几种技术结合使用。此技术通常存在着设备复杂，体积较大，能耗较大且隔油效果差，微生物去除不彻底等不足。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计了一种能消除金属切削液在线使用过程中受微生物尤其是厌氧微生物、胶体、杂油、细小悬浮物等污染的金属切削液在线净化设备及其净化方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种金属切削液在线净化设备，包括净化液贮池、原液贮池、磁分离池、磁渣储池、滚筒式多级磁分离装置、气液混合泵、臭氧发生器、臭氧共聚气浮杀菌分离装置、Y型出水管；所述的净化液贮池通过净化液在线输出管连接到金属切削设备、并通过回流管连接到原液贮池，所述的原液贮池通过原液输入管连接到金属切削设备，在原液贮池与磁分离池、磁分离池与磁渣储池之间各有一块隔板；在所述的磁分离池一侧安装有进水管，另一侧安装有出水管，在所述的磁渣储池一侧安装有排渣管；所述的滚筒式多级磁分离装置与减速电机通过链条齿轮相连接，通过磁滚转轴安装在磁分离池的中心位置；所述的磁分离池与磁渣储池之间的隔板上固定有刮泥板；所述的磁分离池通过废液输出管连接到气液混合泵，所述的废液输出管上安装有进水量控制阀；所述的臭氧发生器通过臭氧吸入管连接到废液输出管上，所述的臭氧吸入管上安装有气体流量计；所述的气液混合泵通过高压水管连接到臭氧共聚气浮杀菌分离装置，所述的高压水管上依次安装有压力表、流量计和取样阀；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置与Y型出水管下端相连，所述的Y型出水管上端通过净化液输出管与净化液贮池相连。
本发明所述的滚筒式多级磁分离装置为圆滚筒结构，其主体是磁滚筒，所述的磁滚筒由磁铁、PVC板块、PVC板条、内滚筒和外保护套筒组成。
本发明所述的磁铁为矩形磁铁块，分别沿磁滚筒的轴向方向和环向方向按一定的间隔安装在磁滚筒的内壁上，两块磁铁之间的轴向间隔安装有PVC板块、环向间隔安装有PVC板条。
本发明所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置外形为圆柱体结构，在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置内部由下而上依次安装有格网、折流板和臭氧接触反应器，在臭氧接触反应器的上部是分离区；在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置的上部外侧安装有排渣管，下部外侧安装有排空管，下部内侧安装有穿孔集水管和放空管，底部外侧安装有支腿；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置内的切削液溶气消毒进水管与高压水管相连，穿孔集水管与Y型出水管的下端相连。
本发明所述的臭氧接触反应器是鼓泡塔式气-液接触反应器。
本发明所述的Y型出水管是高低管结构的Y型出水管。
一种金属切削液在线净化设备的净化方法，包括以下步骤：
A、磁分离：滚筒式多级磁分离装置的滚筒在减速电机的拖动下旋转，并借助滚筒内磁铁的磁力，将切削液中的磁性悬浮颗粒吸附在缓慢转动的磁滚筒上，将泥渣带出水面，经刮泥板除去至磁渣储池；
B、溶气：气液混合泵将切削液吸入泵体，同时，臭氧发生器产生的臭氧从气液混合泵吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过气液混合泵的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合；同时利用气液混合泵内产生的高压及高压水管中的压力，在气液流体剧烈紊动的条件下使气体溶解入液体；运行时控制吸入气体量为进水量的10％；
C、杀菌：利用臭氧共聚气浮杀菌分离装置内的臭氧接触反应器对切削液进行20分钟的杀菌除臭处理；
D、排水排渣：在净化过程中，臭氧共聚气浮杀菌分离装置内水位逐渐上升，待升高至和低管相平时，开启低管的排水阀门排水，使水位一直保持此高度；在此过程中，浮渣会不断积累升高，并有充足的时间浓缩，等到完全浓缩并到达一定厚度后，关闭低管阀门，开启高管的排水阀门，则水位不断上升至与高管排水口水位相平，同时浮渣被托动上升至排渣管口，开启排渣管阀门完成自动排渣；部分不能上浮的物质落入臭氧共聚气浮杀菌分离装置底部，通过排空管定期排出。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、采用了多级磁分离技术，通过选择铷铁硼永久磁铁，利用磁路与磁场强度的设计，实现在较短时间内把水基切削液中切磨屑及微细磁性粒子分离出体系；采用了臭氧共聚气浮杀菌分离组合工艺杀灭各种微生物，分离杂油及悬浮物，增加溶解氧。所选用的工艺单元操作在净化各种污染物的过程中，不会引进新的污染物，可以保证水基切削液原有的成份不发生改变。实现了切削液的在线循环净化和使用，保证了工件的加工质量，延长切削液的使用寿命，大大减少废液产生量，实现了节水减排、清洁生产的目的。
2、臭氧共聚气浮杀菌分离装置内设计了格网以及折流板，提高了臭氧的接触反应效率。通常情况下利用臭氧进行消毒杀菌所需要处理时间为5-10分钟，在本发明设备中切削液循环一次与臭氧的接触混合的时间为20分钟，充分满足了利用臭氧杀菌除臭的基本条件。
3、采用了Y型管设计，利用连通器原理，通过高低水位交替的方式排渣。使其可以不用刮渣机，达到无动力、全自动排渣。而且稳定的浮渣可长时间的浓缩，浮渣的含水率小于使用刮渣机时的含水率。
4、本发明体积小、自动化程度高、可以节省电能，具有可以降低生产成本、净化效果好，使用寿命长，便于日常维护和清洗等诸多优点。
附图说明
本发明共有附图8张，其中：
图1是金属切削液在线净化设备结构示意图。
图2是金属切削液在线净化设备的磁分离系统正视图。
图3是金属切削液在线净化设备的磁分离系统A-A剖视图。
图4是金属切削液在线净化设备的磁分离系统B-B剖视图。
图5是金属切削液在线净化设备的磁分离系统C-C剖视图。
图6是金属切削液在线净化设备的滋滚筒正视图。
图7是金属切削液在线净化设备的滋滚筒平面展开图。
图8是金属切削液在线净化设备的滋滚筒D-D剖视图。
图中：1、净化液贮池，2、原液贮池，3、磁分离池，4、磁渣储池，5、回流管6、滚筒式多级磁分离装置，7、刮泥板，8、进水量控制阀，9、气液混合泵，10、臭氧发生器，11、气体流量计，12、臭氧吸入管，13、压力表，14、流量计，15、取样阀，16、减速电机，17、排空管，18、臭氧共聚气浮杀菌分离装置，19、排渣管，20、切削液溶气消毒进水管，21、Y型出水管，22、支腿，23、穿孔集水管，24、放空管，25、格网，26、折流板，27、臭氧接触反应器，28、分离区，29、废液输出管，30、高压水管，31、净化液输出管，32、原液输入管，33、净化液在线输出管，34、进水管，35、磁滚筒，36、磁滚转轴，37、出水管，38、排渣管，39、磁铁，40、PVC板块，41、PVC板条，42、内滚筒，43、外保护套筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步描述。如图1-图8所示，一种金属切削液在线净化设备包括净化液贮池1、原液贮池2、磁分离池3、磁渣储池4、滚筒式多级磁分离装置6、气液混合泵9、臭氧发生器10、臭氧共聚气浮杀菌分离装置18、Y型出水管21；所述的净化液贮池1通过净化液在线输出管33连接到金属切削设备、并通过回流管5连接到原液贮池2，所述的原液贮池2通过原液输入管32连接到金属切削设备，在原液贮池2与磁分离池3、磁分离池3与磁渣储池4之间各有一块隔板；在所述的磁分离池3一侧安装有进水管34，另一侧安装有出水管37，在所述的磁渣储池4一侧安装有排渣管38；所述的滚筒式多级磁分离装置6与减速电机16通过链条齿轮相连接，通过磁滚转轴36安装在磁分离池3的中心位置；所述的磁分离池3与磁渣储池4之间的隔板上固定有刮泥板7；所述的磁分离池3通过废液输出管29连接到气液混合泵9，所述的废液输出管29上安装有进水量控制阀8；所述的臭氧发生器10通过臭氧吸入管12连接到废液输出管29上，所述的臭氧吸入管12上安装有气体流量计11；所述的气液混合泵9通过高压水管30连接到臭氧共聚气浮杀菌分离装置18，所述的高压水管30上依次安装有压力表13、流量计14和取样阀15所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置18与Y型出水管21下端相连，所述的Y型出水管21上端通过净化液输出管31与净化液贮池1相连。所述的滚筒式多级磁分离装置6为圆滚筒结构，具主体是磁滚筒35，所述的磁滚筒35由磁铁39、PVC板块40、PVC板条41、内滚筒42和外保护套筒43组成。所述的磁铁39为矩形磁铁块，分别沿磁滚筒35的轴向方向和环向方向按一定的间隔安装在磁滚筒35的内壁上，两块磁铁39之间的轴向间隔安装有PVC板块40、环向间隔安装有PVC板条41。所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置18外形为圆柱体结构，在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置18内部由下而上依次安装有格网25、折流板26和臭氧接触反应器27，在臭氧接触反应器27的上部是分离区28；在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置18的上部外侧安装有排渣管19，下部外侧安装有排空管17，下部内侧安装有穿孔集水管23和放空管24，底部外侧安装有支腿22；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置18内的切削液溶气消毒进水管20与高压水管30相连，穿孔集水管23与Y型出水管21的下端相连。所述的臭氧发生器10是鼓泡塔式气-液接触反应器。所述的Y型出水管21是高低管结构的Y型出水管。
一种金属切削液在线净化设备的净化方法，包括以下步骤：
A、磁分离：滚筒式多级磁分离装置6的滚筒在减速电机16的拖动下旋转，并借助滚筒内磁铁的磁力，将切削液中的磁性悬浮颗粒吸附在缓慢转动的磁滚筒上，将泥渣带出水面，经刮泥板7除去至磁渣储池4；
B、溶气：气液混合泵9将切削液吸入泵体，同时，臭氧发生器10产生的臭氧从气液混合泵9吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过气液混合泵9的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合；同时利用气液混合泵9内产生的高压及高压水管30中的压力，在气液流体剧烈紊动的条件下使气体溶解入液体；运行时控制吸入气体量为进水量的10％；
C、杀菌：利用臭氧共聚气浮杀菌分离装置18内的臭氧接触反应器27对切削液进行20分钟的杀菌除臭处理；
D、排水排渣：在净化过程中，臭氧共聚气浮杀菌分离装置18内水位逐渐上升，待升高至和低管相平时，开启低管的排水阀门排水，使水位一直保持在此高度；在此过程中，浮渣会不断积累升高，并有充足的时间浓缩，等到完全浓缩并到达一定厚度后，关闭低管阀门，开启高管的排水阀门，则水位不断上升至与高管排水口水位相平，同时浮渣被托动上升至排渣管19口，开启排渣管19阀门完成自动排渣；部分不能上浮的物质落入臭氧共聚气浮杀菌分离装置18底部，通过排空管17定期排出。
本发明工作时，在线使用中的金属切削液通过原液输入管32经原液贮池2收集后，进入磁分离池3，滚筒式多级磁分离装置6的磁滚筒35在减速电机16的拖动下旋转，且转动方向与水流流动方向垂直，并借助滚筒内磁铁的磁力将切削液中的磁性悬浮颗粒吸附在缓慢转动的磁滚筒35上，随着磁滚筒35的转动，将泥渣带出水面，经刮泥板7除去落入磁渣储池4，同时磁滚筒35表面义进入水中，重新吸附水中的颗粒，如此周而复始，从而实现了对在线切削液中的金属碎屑等磁性物质进行了去除和分离，使切削液得到了初步净化。然后经初步净化的切削液在气液混合泵9的作用下吸入泵体，同时臭氧发生器10产生的臭氧与空气的混合气体由气液混合泵9吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过气液混合泵9的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合。同时利用气液混合泵9内产生的高压及高压水管中的压力，在气液流体剧烈紊动的条件下使气体溶解入液体，达到溶气的目的；其中，进气量的大小通过气体流量计11显示和控制，切削液进水的流速和流量通过流量计14和进水量控制阀8显示和控制。形成的溶气水，通过切削液溶气消毒进水管20减压释放，水流向上进入臭氧接触反应器27，进行全面消毒杀菌，在此过程中微小气泡能与液体中的杂油、细小颗粒物、微生物分泌液形成的油泥等形成气泡复合体，该复合体的密度小于1，会自动上浮到液面上，上层浮油、浮渣由排渣管19将其排出，净化后的切削液通过臭氧共聚气浮杀菌分离装置18底部的穿孔集水管23由Y型出水管21排出至净化液贮池1。金属切削液在使用过程中不断被在线补充与净化，可以延长使用寿命，能够实现长期循环使用，大大减少废液产生量。
Claims (7)
1、一种金属切削液在线净化设备，其特征在于：包括净化液贮池(1)、原液贮池(2)、磁分离池(3)、磁渣储池(4)、滚筒式多级磁分离装置(6)、气液混合泵(9)、臭氧发生器(10)、臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)、Y型出水管(21)；所述的净化液贮池(1)通过净化液在线输出管(33)连接到金属切削设备、并通过回流管(5)连接到原液贮池(2)，所述的原液贮池(2)通过原液输入管(32)连接到金属切削设备，在原液贮池(2)与磁分离池(3)、磁分离池(3)与磁渣储池(4)之间各有一块隔板；在所述的磁分离池(3)一侧安装有进水管(34)，另一侧安装有出水管(37)，在所述的磁渣储池(4)一侧安装有排渣管(38)；所述的滚筒式多级磁分离装置(6)与减速电机(16)通过链条齿轮相连接，通过磁滚转轴(36)安装在磁分离池(3)的中心位置；所述的磁分离池(3)与磁渣储池(4)之间的隔板上固定有刮泥板(7)；所述的磁分离池(3)通过废液输出管(29)连接到气液混合泵(9)，所述的废液输出管(29)上安装有进水量控制阀(8)；所述的臭氧发生器(10)通过臭氧吸入管(12)连接到废液输出管(29)上，所述的臭氧吸入管(12)上安装有气体流量计(11)；所述的气液混合泵(9)通过高压水管(30)连接到臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)，所述的高压水管(30)上依次安装有压力表(13)、流量计(14)和取样阀(15)；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)与Y型出水管(21)下端相连，所述的Y型出水管(21)上端通过净化液输出管(31)与净化液贮池(1)相连。
2、根据权利要求1所述的金属切削液在线净化设备，其特征在于：所述的滚筒式多级磁分离装置(6)为圆滚筒结构，其主体是磁滚筒(35)，所述的磁滚筒(35)由磁铁(39)、PVC板块(40)、PVC板条(41)、内滚筒(42)和外保护套筒(43)组成。
3、根据权利要求2所述的金属切削液在线净化设备，其特征在于：所述的磁铁(39)为矩形磁铁块，分别沿磁滚筒(35)的轴向方向和环向方向按一定的间隔安装在磁滚筒(35)的内壁上，两块磁铁(39)之间的轴向间隔安装有PVC板块(40)、环向间隔安装有PVC板条(41)。
4、根据权利要求1所述的金属切削液在线净化设备，其特征在于：所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)外形为圆柱体结构，在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)内部由下而上依次安装有格网(25)、折流板(26)和臭氧接触反应器(27)，在臭氧接触反应器(27)的上部是分离区(28)；在所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)的上部外侧安装有排渣管(19)，下部外侧安装有排空管(17)，下部内侧安装有穿孔集水管(23)和放空管(24)，底部外侧安装有支腿(22)；所述的臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)内的切削液溶气消毒进水管(20)与高压水管(30)相连，穿孔集水管(23)与Y型出水管(21)的下端相连。
5、根据权利要求1所述的金属切削液在线净化设备，其特征在于：所述的臭氧接触反应器(27)是鼓泡塔式气-液接触反应器。
6、根据权利要求1所述的金属切削液在线净化设备，其特征在于：所述的Y型出水管(21)是高低管结构的Y型出水管。
7、一种金属切削液净化设备的净化方法，其特征在于其运行包括以下步骤：
A、磁分离：滚筒式多级磁分离装置(6)的滚筒在减速电机(16)的拖动下旋转，并借助滚筒内磁铁的磁力，将切削液中的磁性悬浮颗粒吸附在缓慢转动的磁滚筒上，将泥渣带出水面，经刮泥板(7)排除至磁渣储池(4)；
B、溶气：气液混合泵(9)将切削液吸入泵体，同时，臭氧发生器(10)产生的臭氧从气液混合泵(9)吸气口利用负压吸入，经泵体内的气嘴引导进入泵的叶轮附近，经过气液混合泵(9)的叶轮的高速旋转切割分散气体，使气液混合；同时利用气液混合泵(9)内产生的高压及高压水管(30)中的压力，在气液流体剧烈紊动的条件下使气体溶解入液体；运行时控制吸入气体量为进水量的10％；
C、杀菌：利用臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)内的臭氧接触反应器(27)对切削液进行20分钟的杀菌除臭处理；
D、排水排渣：在净化过程中，臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)内水位逐渐上升，待升高至和低管相平时，开启低管的排水阀门排水，使水位一直保持在此高度；在此过程中，浮渣会不断积累升高，并有充足的时间浓缩，等到完全浓缩并到达一定厚度后，关闭低管阀门，开启高管的排水阀门，则水位不断上升至与高管排水口水位相平，同时浮渣被托动上升至排渣管(19)口，开启排渣管(19)阀门完成自动排渣；部分不能上浮的物质落入臭氧共聚气浮杀菌分离装置(18)底部，通过排空管(17)定期排出。
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