CN105087133A - 金属加工油及清洗液处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明包含清洗金属产品后，抽取金属加工油和清洗槽内的清洗液，从而去除细微金属屑而进行的前处理过滤机；将前处理过滤机中过滤的清洗液和金属加工油里的10-20微米的油粒子合在一起，用一部分去除了其它油的清洗液进行返回到清洗槽的油水分离槽；将通过了油水分离槽，但没有返回到清洗槽的清洗液及呈胶束状乳化了的金属加工油的混合液储存并浓缩。如果到达金属加工油所规定的浓度后排放的浓缩槽；将储存在浓缩槽内的混合液循环后，过滤掉乳化的金属加工油和粒子。包含清洗剂成分的清洗液通过和分离后，返回清洗槽的薄膜过滤器；安装任意一个上面提到的油水分离槽和浓缩槽，将液体的加热温度控制在50-80℃的加热器。

Description

金属加工油及清洗液处理系统

技术领域

这是一个关于金属加工油和清洗液处理系统的发明。其内容包括：回收污染的清洗液(semi-synthetic,synthetictype切削油)，分离、提炼清洗液和废油，从而进行二次利用。为了保证清洗液和废油的再利用，涉及清洗槽的使用，该清洗槽主要是用含有清洗剂的清洗液来清洗加工的金属产品。该金属加工油和清洗液处理系统涉及几道工序和设备：清洗金属产品后，抽取金属加工油和清洗槽内的清洗液，从而去除细微金属屑而进行的前处理过滤机；将前处理过滤机中过滤的清洗液和金属加工油里的10-20微米的油粒子合在一起，用一部分去除了其它油的清洗液进行返回到清洗槽的油水分离槽；将通过了油水分离槽，但没有返回到清洗槽的清洗液及呈胶束状乳化了的金属加工油的混合液储存并浓缩。如果到达金属加工油所规定的浓度后排放的浓缩槽；将储存在浓缩槽内的混合液循环后，过滤掉乳化的金属加工油和粒子。包含清洗剂成分的清洗液通过和分离后，返回清洗槽的薄膜过滤器；安装任意一个上面提到的油水分离槽和浓缩槽，将液体的加热温度控制在50-80℃加热器。

背景技术

金属加工后的机械设备及零件上，印刷后的电子回路板上，钢铁制造工程中的冷轧钢板(以下统称加工品)表面上残留着各种切削油、塑性加工油、油脂、防锈油、轧钢油、润滑油等各种金属加工油及其变性的油性物质，同时还包含氧化和轧钢过程中产生的金属屑、灰尘和其它不纯物质。为了防止在以后的镀金工程、涂装工程、表面处理工程及组装工程中出现质量上的问题，必须事先清洗和处理各种工业品表面残留的不纯物质。目前清洗加工品表面时，一直使用的是CFC系列的清洗剂或者是MethyleneChloride、PCE和TCE这些氯系列的清洗剂。但是这些清洗剂会破坏臭氧层，同时污染环境。因此需要开发并使用不破坏环境的新型清洗剂。水溶性清洗液含有5-10％浓度的碱或者以肥皂为基本成分，能够高效地去除加工品表面上的各种污染物质，但是它又含有分散水相的分散剂和湿润剂等添加物。

随着水溶性清洗液的反复使用，水溶液里各种金属加工油和金属屑的含量越来越高。为了乳化和分散这些金属加工油和金属屑，需要在清洗剂中加入表面活性剂和分散剂。当清洗剂内和表面活性剂及分散剂结合的污染物质增加到某种程度后，清洗剂表面会形成油膜，类似于金属屑的粒子沉淀在清洗槽的底部。如果出现这种情况，应将水溶性清洗液报废，更换新的清洗剂。但是此时的清洗剂还可以继续进行清洗，如果将其报废，不仅浪费资源，同时也增加了成本。另外，报废含有各种表面润滑剂、分散剂等其它添加剂的水溶性清洗液时，会引起适用水处理系统的麻烦。因此需要提出最大限度地减少报废清洗剂的量，或者干脆不产生废弃的清洗剂进行再利用的方法。(美国特别许可第5,409,613号)

该美国特别许可的发明适用了细微过滤法(microfiltration)。细微过滤法是根据选好的有细孔大小的薄膜，反复使用水溶性清洗液，使清洗剂成分维持在水溶性清洗液内来除去乳化的各种金属加工油和分散的各种粒子。通过这种循环使用的方式，增加浓缩组内污染物质(金属加工油乳胶，分散粒子等)的浓度。超出乳化剂性能而累积的油，油脂等金属加工油浮在浓缩槽表面(即产生浮油),超出分散剂性能积累的固体粒子沉淀在浓缩组的底部。因此，从浓缩槽的表面一直或者周期性地分离浮油，进而要周期性地去除浓缩槽底部的沉淀物。通过美国特别许可的发明，人们可以使用高效率的清洗剂系统了。但是该发明也有缺点，即由于薄膜表面的各种污泥、金属粒子、金属皂、浮油(粒子大小约为50-150μm的油)和物理性乳化的油(不是根据表面活性剂而进行的化学性乳化，而是各种油进行物理性的分块，水溶液内好像凝胶一样活动的约为10-30μm大小的微小油粒子)形成的膜会污染薄膜，从而降低薄膜的分离能力。该缺点被称为fouling现象。为了除去这个缺点，选择周期性逆洗(backwash)薄膜的方法。但是逆洗的周期较短，不仅降低了薄膜的分离效率，反复逆洗也会损伤薄膜组织。另外，该美国特别许可发明还有增加设备体积的缺点。

为了改善美国特别许可发明技术的缺点，金属加工油及清洗液处理系统的发明人申请和获得了一项事先有效地去除污染的清洗液和废水油性油中含有的金属粒子、金属皂和加工油等的专利。(许可号码：韩国特许第327166号)另外，该发明人还取得了另外一专利。其内容包括提供注入臭氧工程，从而防止因微生物的产生造成的清洗槽污染和由此引发的恶臭；减少清洗剂的浓度；减少因细菌和霉菌的产生而要周期性清洗过滤器的麻烦；通过使用未被污染的薄膜过滤片来确保安全地投射量，测定从薄膜过滤片上排出的清洗液的pH值；将测定的pH值转变为电子信号，提供控制信号输入工程，从而改善投放清洗剂的效率；二次利用在一定程度上可以调节清洗槽pH浓度的切削油和清洗液的方法。(韩国许可证号码：特2002-0070186)不过，该专利许可还存在在前处理过程中其它油的分离率较低的缺点。

因此，本专利申请为了解决以上缺陷，获得了另一个发明许可。其内容包括：臭氧产生装置，生成臭氧用来杀菌；将生成的臭氧流入清洗槽的臭氧注入装置(包含臭氧管道)；装满清洗液的清洗槽，用来清洗加工的金属产品；清洗金属产品后，抽取(pumping)金属加工油和清洗槽内的清洗液，从而去除细微金属屑而进行的前处理过滤机；将前处理过滤机中过滤的清洗液和金属加工油里的10-20微米的油粒子合在一起，从而去除其它油的薄膜型其它油分离机；储存通过薄膜型其它油分离机的清洗液和呈胶束状态的乳化的金属加工油的混合液的浓缩槽；去除沉浸在混合液中的乳化的金属加工油和粒子，将清洗剂的成分保留在在水溶性清洗液中，从而可以通过和分离包含薄膜过滤片的金属加工油及清洗液处理装置。(韩国许可号：603855号)图1为此装置的简要构成图。

但是，上述发明需使用臭氧，因此会危害工人的健康。同时，薄膜过滤器内部的流速较慢，因此其效率达不到预期的要求。虽然和现在一直使用的技术相比有所改善，但是薄膜过滤片的更换周期仍然为2-8周，仍然需要消耗一部分人力和时间。因此在现在的作业中，一般不希望使用该方法。

现有技术文献

[专利文献]

美国特许第5,409,613号

韩国特许第327166号

韩国特许第603855号

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明的技术性课题是有效地去除混入清洗槽内的其它油、屑和微生物等污染物质，分离出混入的水溶性乳油，开发出再次使用的工程系统。为了开发本系统，我们考虑了在前处理工程中臭氧的使用和由频繁更换过滤片而带来的不便和保养费的开支等问题，抑制了微生物的繁殖，延长了其它油分离槽的清洁周期，有效地解决了微生物的杀菌问题，去除了恶臭，增加了薄膜过滤片上流动的油量。

技术方案

为了达到上述技术性的课题，本发明作为金属加工油和清洗液处理系统，包含了用连续或间断地获取含有清洗剂的清洗液来清洗金属产品的清洗槽的使用，处理金属加工油和清洗液后进行返回。清洗金属产品后，抽取金属加工油和清洗槽内的清洗液，从而去除细微金属屑而进行的前处理过滤机；将前处理过滤机中过滤的清洗液和金属加工油里的10-20微米的油粒子合在一起，用一部分去除了其它油的清洗液进行返回到清洗槽的油水分离槽；将通过了油水分离槽，但没有返回到清洗槽的清洗液及呈胶束状乳化了的金属加工油的混合液储存并浓缩。如果到达金属加工油所规定的浓度后排放的浓缩槽；将储存在浓缩槽内的混合液循环后，过滤掉乳化的金属加工油和粒子。包含清洗剂成分的清洗液通过和分离后，返回清洗槽的薄膜过滤器；安装任意一个上面提到的油水分离槽和浓缩槽，将液体的加热温度控制在50-80℃加热器。

另外，该处理系统还可以将从浓缩槽内排出的混合液中金属加工油的浓度控制在20-40％。同时，该系统还可以连接第一分离槽和第二分离槽，使其成为一个双重构造。本发明还包含了空气扩散器，该空气扩散器可以连续或者间断地喷射和金属加工油及清洗液流动方向相反的压缩空气。

有益效果

本发明是金属加工油和清洗液处理系统，它使用液体分离器或者加热器而取代了对人体有害的臭氧。但是同样可以达到杀菌的效果，同时可以降低油体的粘度，使用分离膜提高了提炼的效率。使用该金属加工油和清洗液处理系统，当处理含有加工油的清洗液时，可以有效地去除流入的其它油、屑和微生物等污染物质。同时可以分离水溶性乳油进行再次使用，减小分离膜(membrane)的污染，降低油脂管理费用。

附图说明

图1是特许号码第603885号的金属加工油及清洗液处理装置的图示构造图。

图2是根据本发明而设计的金属加工油及清洗液处理系统的构造图。

图3是说明金属加工油及清洗液处理系统运作工序的流程图。

图4是根据浓缩槽的金属加工油的浓度产生的薄膜过滤器油量测定数据图。

图5是当每48小时浓缩槽内浓缩的金属加工油排放时，每个时间段里薄膜过滤器的油量数据图。

图6是本发明在另外一个实验时间的图示构造图。

具体实施方式

以下根据实验内容，对照图面对本发明进行详细说明。

图1是目前为止一直使用的金属加工油和清洗液处理装置及流程图。图2是根据本发明而改良的金属加工油和清洗液处理系统100说明图。如图1和图2所示，清洗液处理系统获取含有连续或断续供给的清洗剂的清洗液后，除去清洗槽内的清洗液和金属加工油内的污染物质，分离排出其他油，回收金属加工油和清洗液。这样不光节约了资源，防止了污染，同时也降低了加工成本。如前面所说，金属产品经加工后，金属屑和切削油，冷却液等会残留在其表面上。因此，需将金属产品浸入到填满清洗液的清洗槽10或用清洗液进行清洗。本说明里的“清洗槽”是指放金属加工产品的水槽、用清洗液清洗金属产品的空间，或者是填满清洗液的的水槽。另外，水槽10可以是单个的。一般是直接进行清洗，供应新的清洗液及清洗剂的清洁箱(水槽，10)。还有一种是清洁箱10中被污染的混合液过度流出而保存的污染箱(废液储存槽，80)。本发明举例的实验中包含了被污染的混合液过度流出而保存的废液储存槽80。在清洗过程中附着在金属产品上，脱落的金属加工油和含有金属屑的清洗液在清洗槽内过度流动，保存在废液储存槽内80。

如图2所示，本发明作为金属加工油和清洗液处理100系统，包含了清洗金属产品后，抽取金属加工油和清洗槽10内的清洗液，从而去除细微金属屑而进行的前处理过滤机20；将前处理过滤机20中过滤的清洗液和金属加工油里的10-20微米的油粒子合在一起，用一部分去除了其它油的清洗液进行返回到清洗槽10的油水分离槽30；将通过了油水分离槽30，但没有返回到清洗槽的清洗液及呈胶束状乳化了的金属加工油的混合液储存并浓缩。如果到达金属加工油所规定的浓度后排放的浓缩槽40；将储存在浓缩槽40内的混合液循环后，过滤掉乳化的金属加工油和粒子。包含清洗剂成分的清洗液通过和分离后，返回清洗槽10的薄膜过滤器50；安装任意一个上面提到的油水分离槽30和浓缩槽40，将液体的加热温度控制在50-80℃加热器90。

如果清洗槽10或者废液储存槽80内储存的金属加工油及金属屑达到一定的标准，会发出警告信号从而更换前处理过滤器20。

本发明的油水分离槽30将浮油成分和清洗液分离开来。在油水分离槽30内去除流入的难处理性废水或者包含在水溶性清洗液中的浮油，物理性乳化的油等。用清洗液再次循环清洗槽10，去除浮油(其它油)或者物理性乳化的油后可以引入浓缩槽40。本发明中提到的油水分离槽30可以使是空地上的油水分离槽，也可以是连接第一分离槽和第二分离槽的一个双重构造。图6是本发明在另外一个实验时间的图示构造图。和图2一样，当在油水分离槽30或浓缩槽40安装加热器时，可以增大薄膜过滤器50的油量。通过对清洗液的杀菌作用，和以前没有加热器相比时有了很大的改善。但是一般使用的多孔性充填剂的油水分离槽本身成了生物膜电抗器，即使促进腐坏，有清洗剂也会因为长时间使用填充剂上会累积污垢从而导致空隙堵塞，需要周期性地进行清洗。因此，本发明的系统中，在两种构造的油水分离槽31、32上放入液体分离器310就可以解决上述问题。第1分离槽31的液体分离器310不会像清洗液那样使轻巧的其它油流入2次分离槽32，通过上方地漏311将液体分离器310排放出去。另外，通过下方的地漏312(drain)使含有少量其它油的清洗液流动，最大限度减少第2分离槽32的污染。同时可以抑制微生物的生长，延长清洗周期，确保油量的安全性。

上面提到的第2分离槽32是空地上的油水分离机，正如前面所说可以使隔壁型，也可以是薄膜型。它能广泛适用于合体型、CPS或者EPS型。本发明实验中使用的第2分离槽32，物理性乳化的10–30微米大小的油粒子和60-120大小的浮油粒子在有多孔性抗菌充填剂的槽内，根据达西定律(Darcy'slaw)金属加工油和油粒子的投射计数的差异发生速度倾斜。如果差异达到50倍，前面的油粒子和后面紧跟的油粒子合在一起，从而油粒子的大小变大。这样根据斯托克定律(Stoke'slaw)，油分离漂浮的速度是油粒子直径的平方比，因此很容易分离漂浮。漂浮的油根据管道测定设备分离去除。

本发明还包含了空气扩散器33，该空气扩散器位于第2分离槽32下部，可以连续或者间断地喷射和金属加工油及清洗液流动方向相反的压缩空气。通过空气扩散器33连续或者间断地喷射压缩空气，可以去除第2分离槽的多孔性充填剂上堵塞的异物，同时还可以抑制厌氧细菌的繁殖。

在油水分离槽30完成其它油的分离工程后，一部分余液(清洗液和胶束状的乳化后的金属加工油的混合液)回流到清洗槽10，剩下的被转送至浓缩槽40，通过薄膜过滤器50进行分离清洗液的过滤工程。转送至清洗槽10及浓缩槽40的混合液的比例根据其它油分离的程度有所不同，本发明人的研究结果表明将比例控制在10：1–1：10这个范围内比较适当。上面提到的薄膜过滤器50为了过滤，其内外部有一定范围大小的复数细孔。细孔的大小没有规定，参照本发明的目的，将限外过滤膜的标准定在1–100nm范围内比较合适。

图3是说明金属加工油及清洗液处理系统运作工序的流程图。如图3所示，浓缩槽40里储存了通过油水分离槽30的清洗液及胶束状的乳化的金属加工油的混合液，将其浓缩后待达到金属加工油所规定的浓度后再将其排出。即，当混合特中的金属加工油的浓度升高后，混合液的粘度也随之升高。此时，每单位时间处理的油量减少，从而系统100的效率降低。所以当浓缩槽40内混合液中金属加工油超出所规定的浓度时，将其排出，从而降低混合液中金属加工油的浓度。因此，浓缩槽40在所定的时间内通过薄膜过滤器50分离清洗液后,用地漏阀门转运废油，去除不纯物质。有可能添加储存的切削油储存箱和屑箱。在本发明的试验中，薄膜过滤器50的流量约在2升/分(liter/min.)标准以下。即浓缩槽40存在的混合液中，金属加工油的浓度为20％以上时排出后，系统100的流量可以再次升高。浓缩槽40内排放的金属加工油的浓度没有特别的限制，薄膜过滤器50的流量可根据需要任意进行调整。浓缩槽40内的混合液中金属加工油的浓度保持在20–40％范围内比较合适。薄膜过滤器50的流量在0.5–3升/分的标准，决定浓缩槽40的金属加工油排放时间有利于薄膜过滤器的使用寿命50和系统100的效率性。混合液中金属加工油的浓度范围属于上述情况。

图4是根据浓缩槽的金属加工油的浓度产生的薄膜过滤器油量测定数据图。图5是当每48小时浓缩槽内浓缩的金属加工油排放时，每个时间段里薄膜过滤器的流量数据图。如图4和图5所示，使用该发明的金属加工油和清洗液处理系统100，通过浓缩槽内40浓缩的金属加工油(及清洗液的混合液)的排放就可以知道薄膜过滤器的50的流量回到了原有的状态。目前使用的金属加工油及清洗液处理装置中，当流量下降时，需使用药物清洗薄膜过滤器50。但是本发明不需要单独进行清洗，通过浓缩槽内40浓缩的金属加工油的排放就可以恢复流量。

本发明的金属加工油和清洗液处理系统100包含一个加热器。安装任意一个上面提到的油水分离槽30和浓缩槽40，将液体的加热温度控制在50-80℃的加热器90。如图1所示，目前使用的金属加工油和清洗液处理方法是防止因细菌或者霉菌等微生物引起的清洗槽10的污染，以及由此引发的恶臭以及清洗剂的浓度变稀。还包括为了防止薄膜过滤器50受污染的臭氧杀菌工程。臭氧杀菌工程中使用的臭氧通过臭氧注入设备11里注入，根据单位时间和清洗槽10的污染程度进行调节。但正如前面提到的使用臭氧会损害工人的健康。因此，本发明删除了臭氧杀菌工程。取而代之的是安装任意一个上面提到的油水分离槽30和浓缩槽40，将液体的加热温度控制在50–80℃的加热器90。该加热器90安装在油水分离槽30或浓缩槽40，将油水分离槽30或浓缩槽40里的液体加热，以达到杀菌和降低液体粘度的效果。油体的粘度随着温度的升高而降低，降低粘度的过滤过程中能提高流速。提高过滤效率的同时，可以防止过滤器50的污染度，延长过滤器50的更换周期。使用加热器90时，对油体的加热温度没有特别的限制。但为了达到杀菌的目的和降低油体的粘度，最好将温度控制在50℃以上。适合的加热温为50–80℃，最佳温度为60-70℃。若加热温度在50℃以下，杀菌的效果就很微弱。相反，如果加热温度超过80℃，虽然杀菌效果很好，但是能源费用增多，清洗液的蒸发量也变大。因此会造成薄膜过滤器50承受不了高温而融化的副作用。下图是目前使用的系统和本发明的系统在薄膜过滤器50上的油体特性对比表。

表1

(标准：KOCHHFM-2515FEET16个膜面积：1.1m²)

如表1所示，在处理效率上，本发明系统100比目前使用的系统大两倍。不单独清洗薄膜过滤器50，只靠浓缩槽40里周期性地排出浓缩的金属加工油就能将薄膜过滤器50的效率提高到原来的状态。

另外，本发明的金属加工油和清洗液处理系统100包含使用薄膜过滤器50来吸收分离的清洗液的pH测量槽60，待pH测量槽安装好以后，能够测量清洗液pH值的pH表，接收pH表上的pH值后，根据数据发生电子信号的控制器，储存清洗剂的清洗剂储存槽70，待安装在清洗剂储存槽70的排出口后，控制器接收电子信号，根据控制信号可以调整阀门的的清洗剂投放调节阀门71。因此，本发明的金属加工油和清洗液处理系统100经过上述过滤过程，测量分辨能力的清洗液的pH值，根据pH值从控制器处接收电子信号，使用可以调节的清洗剂投放调节阀门71来自动调节从储存槽70开始的清洗剂的投放。经过上述过程中提到的pH表，控制器，清洗剂投放调节阀门71，薄膜过滤器50工序，如果排除的清洗液的pH值低于8，意味着过滤的清洗液的清洗效果有所降低。此时需要改善清洗剂投放调节阀门71，投入清洗液来维持清洗槽10的pH的浓度。清洗液的pH值保持在7–11之间比较合适，最佳的值为8–10。

清洗剂投放调节阀门71可以用具有特定演算法的控制器操作，这里所说的特定演算法根据投放的清洗液的精密度、或者清洗液的投放反应时间来适用于PID、PI、Fuzzy演算法。

清洗剂储存槽70、清洗槽10、前处理过滤机20、油水分离槽30和浓缩槽40各个装置的前端应安装排放泵和电子流量计，电子流量计可以记录流速和时间单位的排放量，因此可以进行周密地观察。

本发明的保护范围局限于要求范围内记载的事项。在本发明的技术领域上，具有相关知识的人可以对本发明的技术事项进行各种各样的改进和变更。因此，当事人对改进和变更的事项进行的命名在本发明的保护范围之内。

符号标记说明

10清洗槽20前处理过滤器

30油水分离槽31第1分离槽

32第2分离槽33空气扩散器

40浓缩槽50薄膜过滤器

60pH测量槽70清洗剂储存槽

80废液储存槽90加热器

100金属加工油及清洗液处理系统

310液体分离器311下部地漏

312上部地漏

Claims (4)

1.一种金属加工油和清洗液处理系统，其对接收包含连续或断续供给的清洗剂来清洗加工的金属物品的清洗槽中的使用的金属加工油及清洗液进行处理并循环利用，其特征在于，该处理系统包含：

前处理过滤机，其抽取对通过所述金属物品的洗涤而形成的、包含金属加工油及微细金属屑的清洗槽内的清洗液，以便去除微细金属屑；

油水分离槽，其将10-20微米的油粒子结合于通过所述前处理过滤机过滤出的清洗液及金属加工油，并使一部分去除了其它油的清洗液返回至所述清洗槽；

浓缩槽，其对通过所述油水分离槽、且未能返回至清洗槽的剩余的清洗液及微细形状的乳化的金属加工油的混合液进行储存，并且当金属加工油达到规定的浓度后进行排放，

薄膜过滤器，其使得储存于所述浓缩槽的混合液循环，过滤掉乳化的金属加工油和粒子，并使得包含清洗剂成分的清洗液实现通过、分离并返回至清洗槽；以及

加热器，其设置于所述油水分离槽以及浓缩槽的任意一种，从而将液体加热到50℃-80℃范围。

2.根据权利要求1所述的金属加工油和清洗液处理系统，其特征在于，

所述浓缩槽中的混合液的排放是在混合液中的金属加工油浓度为20％至40％范围时进行。

3.根据权利要求1所述的金属加工油和清洗液处理系统，其特征在于，

所述油水分离槽是由第一分离槽和第二分离槽串联连接的双重构造，

其中，第一分离槽包括：上部地漏，其能够使比重相对小的油分排出；以及下部地漏，其能够使比重相对大的油分排出，

并且，第二分离槽能够对从所述液体分离器的下部地漏排出的液体中的水和油份进行分离。

4.根据权利要求3所述的金属加工油和清洗液处理系统，其特征在于，还包括：

空气扩散器，其能够向所述第二分离槽的下部，沿所述金属加工油以及清洗液的流动方向的反方向连续或断续地喷射压缩空气。