CN109371390A - 一种废液零排放磷化工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废液零排放磷化工艺及系统，所述废液零排放磷化工艺的翻槽作业流程为：步骤1)将磷化槽内磷化液转移至转移槽暂存；步骤2)然后，利用磷化液冲洗磷化槽内沉积的磷化渣，冲洗液经磷化压渣机处理后循环利用；步骤3)冲洗完毕后，再使所述转移槽内的磷化液回流到所述磷化槽，翻槽作业结束。本发明磷化工艺在翻槽作业中直接利用磷化液来冲洗磷化槽，并使冲洗液直接在系统内部循环重复利用，实现磷化工艺废液零排放，同时，由于冲洗液经磷化压渣机处理，使其中的磷化液在系统内部得到循环利用，排出的磷化渣为经磷化压渣机处理后的干渣，简便的解决了磷化液被作为磷化渣处理掉的浪费和磷化渣实际处理成本的增高的问题。

Description

一种废液零排放磷化工艺及系统

技术领域

本发明涉及涂装和表面处理行业，具体涉及金属材料涂装前的磷化工序，公开了一种废液零排放磷化工艺及系统。

背景技术

在金属材料涂装生产线中，前处理工序中主要的废水包括脱脂废水和磷化废水。

磷化主要是在金属表面形成磷化膜，以增强涂装膜层与工件间的结合力，提高涂装后工件表面涂层的耐蚀性和装饰性。磷化废水主要是在停产维护阶段进行翻槽清洗时排放的。

磷化液是磷化工艺用到的药液，其储存于磷化槽中。磷化槽容积通常由几吨到上百吨，其中磷化液经磷化压渣机进行渣液分离。磷化压渣机用于实现边生产边过滤压渣，以降低磷化液中磷化渣的含量，从而降低磷化渣对生产质量的影响。

即便磷化槽中磷化液经磷化压渣机循环流动，磷化槽中仍不可避免的会沉积磷化渣，特别在停工期间磷化槽中磷化液静置后，磷化渣沉降到槽底，非动力作用再难以随磷化液流动。

翻槽是磷化工艺正常作业流程外的另一个流程。一般经1‐2个月，磷化槽槽底的磷化渣就会因越积越多而必须进行翻槽。翻槽的具体周期由各生产企业根据自己的情况确定。

通常的翻槽作业流程如下：

先将磷化槽内磷化液转移至转移槽；

然后，通过人工刮铲的方式铲除槽内的磷化渣，并装入废料桶，作为废料处理；

余渣用自来水冲洗，然后排放到废水沟，最后进入厂内废水站，也就是前面提到的磷化废水，是磷化工序最主要的排污；

最后，清理干净后，再使转移槽内的磷化液回到磷化槽。

上面翻槽作业流程存在如下问题：

1)废水处理负担重。

2)不利于工厂节省成本。作为废料处理的磷化渣的主要成分还是磷化液，直接作为废料处理掉，不仅造成了磷化液的浪费，而且造成了处理磷化渣实际成本的增加。

翻槽时，渣量很大。按几吨级的磷化槽来计算，翻槽时，沉降在槽底的磷化渣通常为400‐500kg，其中渣实际只有不到100kg，也就是说其余300‐400kg实际都为磷化液。磷化液目前售价在60元/斤左右，这样一次翻槽浪费的磷化液价值就达36000‐48000元，而且处理这作为废料的300‐400kg磷化液，也造成了额外的开支。如果能简便的避免这部分磷化液的浪费，势必会为企业节省部分开支。

上面提到磷化工艺翻槽流程存在的问题。就磷化系统而言，当前的磷化系统在设计时均未特别考虑翻槽作业，所以当前翻槽作业是完全依赖人工操作而独立于磷化系统的。

发明内容

本发明的第一发明目的，针对现有磷化工艺在翻槽作业时会排放磷化废水的问题，提供一种零废液排放磷化工艺。

本发明的第二发明目的，提供一种零废液排放磷化系统。

本发明的第一发明目的通过如下技术方案实现：一种废液零排放磷化工艺，其特征在于，其翻槽作业包括如下步骤：

步骤1)将磷化槽内磷化液转移至转移槽暂存；

步骤2)然后，利用磷化液冲洗磷化槽内沉积的磷化渣，冲洗液(冲洗后排出的液体)经磷化压渣机处理后循环利用；

步骤3)冲洗完毕后，再使所述转移槽内的磷化液回流到所述磷化槽，翻槽作业结束。

本发明磷化工艺的特点反应在：在翻槽作业中直接利用磷化液来冲洗磷化槽，不引入如水等额外液体，并使冲洗液直接在系统内部循环，从而重复利用，如此简单的调整，即可解决如下问题：1)磷化废水排放问题：由于冲洗液直接在系统内部循环利用，所以无废液排放；2)节省成本：首先，冲洗液经磷化压渣机处理后，其中的磷化液在系统内部循环利用，此时排出的磷化渣为经磷化压渣机处理后的干渣，相比于现有工艺，既可避免磷化液被作为磷化渣处理掉的浪费，也可避免处理磷化渣成本的增高。

本发明的第二发明目的通过如下技术方案实现：一种用于实施上述工艺的废液零排放磷化系统，主要包括磷化槽、压渣机、转移槽、控制器、用户交互模块、用于驱动回路中液体流动的泵和用于控制回路通、闭的阀门；

所述阀门包括手动阀门和/或自动阀门(本发明中的自动阀门是指在收到控制信号时能自动开、合的阀门，包括电动、气动、液动阀门等)；

所述磷化槽、压渣机通过管路连通，形成磷化液渣液分离回路；

所述磷化槽、转移槽也通过管路连通，形成磷化液转移回路；

所述用户交互模块与所述控制器连接，所述控制器与所述自动阀门、泵连接；

其特征在于，

所述控制器还与所述压渣机连接，所述磷化槽配置有槽底自动冲刷口和人工冲刷管，所述槽底自动冲刷口、人工冲刷管与所述磷化液渣液分离回路或磷化液转移回路连通。

作为改进方案：

所述槽底自动冲刷口、人工冲刷管与所述磷化液渣液分离回路连通；

所述磷化液渣液分离回路与所述磷化液转移回路连通，具体所述磷化液渣液分离回路中压渣机的出口端通过管路与所述磷化液转移回路中转移槽的人口端连通，以便磷化液渣液分离回路可选择性将槽液用于冲刷、回流或转移至转移槽。

用于驱动所述磷化液渣液分离回路中液体流动的泵包括抽渣泵1和抽渣泵2，两抽渣泵并联，其中，所述抽渣泵2采用气动隔膜泵，其在所述磷化槽中液面到达低液位限后才启动。利用气动隔膜泵进行低液位含空气的渣液输送，可明显降低泵的故障率。

所述转移槽还通过管路与所述压渣机的入口端连通，以便将沉降浓缩在转移槽底部的浓缩液经压渣机进行渣液分离。

所述转移槽的底部通过管路与所述抽渣泵1和抽渣泵2并联的入口端连通，从而实现与所述压渣机入口端的连接。

所述压渣机选用流量大，过滤过程中流量变化小，并具有可编程控制器和触摸屏的控制系统，特别是带逆向过滤的压渣机，滤材采用无纺布。上述压渣机有利于降低系统的停机时间。

所述控制器内设置有两个以上生产运行模式，依不同模式，控制器即控制磷化系统中自动阀门、泵、压渣机按照默认的流程运作。

作为本发明推荐实施方式：

所述磷化系统还包括热交换器，所述磷化槽、热交换器通过管路连通，形成磷化液热交换回路，以便使磷化槽内磷化液温度稳定。

用于驱动所述磷化液热交换回路中液体流动的泵称为热交换泵；所述热交换泵还用于驱动所述磷化液的转移，有利于节省泵资源。而且利用热交换泵的大流量，可以缩短槽液转移时间。

所述热交换泵的入口端通过两管路与所述磷化槽连通，分别称为连通口1和连通口2，所述连通口1、2分别作为所述磷化液热交换回路和所述磷化液转移回路与所述磷化槽的连通口，所述磷化液渣液分离回路与所述磷化槽的连通口称为连通口3，三连通口中，连通口3位置最低，连通口2位置低于连通口1或连通口1和2合拼。连通口3的具体设置位置可依据槽液转移的时间和翻槽周期内的沉渣量确定。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1)本发明磷化工艺在翻槽作业中直接利用磷化液来冲洗磷化槽，不引入如水等额外液体，并使冲洗液直接在系统内部循环，从而重复利用，解决了磷化废水排放问题，实现磷化工艺废液零排放，同时，由于冲洗液经磷化压渣机处理，使其中的磷化液在系统内部得到循环利用，排出的磷化渣为经磷化压渣机处理后的干渣，相比于现有工艺，简便的解决了磷化液被作为磷化渣处理掉的浪费，和磷化渣实际处理成本的增高的问题。

2)本发明磷化系统设计时即将翻槽作业考虑在内，可方便的实施上述磷化工艺，而且，本发明磷化系统将压渣机纳入系统进行管理控制，使系统控制可更加自动化，并且，本发明磷化系统磷化槽同时配置有槽底自动冲刷口和人工冲刷管，冲刷方式上更加灵活。

3)本发明磷化系统磷化液渣液分离回路与磷化液转移回路连通，在翻槽维护时，可按液位高度和维护进度自由决定清液流向——作为冲刷之用或直接转移至转移槽。

4)本发明磷化系统抽渣泵采用两泵并联使用的方式，且抽渣泵2采用气动隔膜泵，在磷化槽低液位时才启动，可兼顾渣液分离效率和抽渣泵的运行安全，可明显降低泵的故障率。

5)本发明磷化系统转移槽还通过管路与压渣机的入口端连通，以便将沉降浓缩在转移槽底部的浓缩液经压渣机进行渣液分离，避免磷化渣在转移槽内聚集；该方式与本发明磷化液转移时不经压渣机处理的工艺结合，不仅可实现全过程渣液分离，而且有利于提高系统效率、降低能耗。

6)本发明磷化系统转移槽的底部通过管路与抽渣泵1和抽渣泵2并联的入口端连通，从而实现与压渣机入口端的连接，节省泵资源的情况下，兼顾了效率和泵的运行安全。

7)在控制器内形成特定的工作模式，使系统控制更加方便。

8)通过系统运行模式和压渣机运行模式的设定，将压渣机和磷化生产系统进行有效整合成一体，将生产、转移、翻槽、压渣和设备维护等各种运行状态要求进行整合，使压渣机有效服务于磷化系统运行的各个状态。

附图说明

图1为本发明实施例二、三的磷化系统的系统流程图；

图2是本发明实施例二的半自动控制的磷化系统的结构示意图；

图3是本发明实施例三的全自动控制的磷化系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

一种废液零排放磷化工艺，其翻槽作业包括如下步骤：

步骤1)将磷化槽内磷化液转移至转移槽暂存；

步骤2)然后，利用磷化液冲洗磷化槽内沉积的磷化渣，冲洗液经系统内磷化压渣机处理后循环利用；

步骤3)冲洗完毕后，再使所述转移槽内的磷化液回流到所述磷化槽，翻槽作业结束。

本发明磷化工艺在翻槽作业中直接利用磷化液来冲洗磷化槽，不引入如水等额外液体，并使冲洗液直接在系统内部循环，从而重复利用，解决了磷化废水排放问题，实现磷化工艺废液零排放，同时，由于冲洗液经磷化压渣机处理，使其中的磷化液在系统内部得到循环利用，排出的磷化渣为经磷化压渣机处理后的干渣，相比于现有工艺，排渣量可减少80％以上，既可避免磷化液被作为磷化渣处理掉的浪费，也可避免处理磷化渣成本的增高。

图2为实施例二、三的磷化系统的系统流程图。该系统为喷淋磷化系统。

系统包括触摸屏GOT、可编程逻辑控制器PLC，GOT与PLC连接。系统还包括喷淋泵、磷化槽、热交换泵、转移槽、、压渣机等。其中，阀门包括手动阀门和/或自动阀门。PLC与系统内自动阀门、泵和压渣机连接，按生产运行、维护运行等不同运行阶段，进行运行参数设置、运行控制和管理，与生产运行匹配。

喷淋泵通过管路与磷化槽连通。

磷化槽、并联的抽渣泵1、抽渣泵2和压渣机通过管路连通，形成磷化液渣液分离回路或用于磷化槽冲刷。其中压渣机可依据运行参数，配置两台以上并联运行。磷化槽、并联的抽渣泵1、抽渣泵2、压渣机和转移槽也通过管路连通，以便可选择经压渣机过滤后的清液流向磷化槽或转移槽。在翻槽维护时，按液位高度和维护进度决定清液流向，作为冲刷之用或直接转移至转移槽。也可直接利用转移槽中的磷化液来冲刷磷化槽。

磷化槽、热交换泵通过管路连通，形成磷化液热交换回路。磷化槽、热交换泵、转移槽通过管路连通，形成磷化液转移回路。磷化液热交换回路、磷化液转移回路中液体同采用热交换泵驱动，有利于节省泵资源。

转移槽、并联的抽渣泵1、抽渣泵2和压渣机通过管路连通，转移至转移槽的磷化液在转移槽中沉降浓缩，通过上述回路可将浓缩液进行渣液分离，以实现全过程渣液分离，有利于提高系统效率、降低能耗(压渣机过滤液体总量减少)。

实施例二的半自动控制的磷化系统的结构示意图如图2所示(GOT和PLC未画出)。

A1.正常生产模式：按时间管理控制

1)V1阀门开，P1喷淋泵工作。V2、V4阀开，P2热交换泵运行，热交换。V8、V15、V17、V18、V10阀门开，P3抽渣泵1运行，压渣机按程序控制运行。

2)系统按照生产系统的控制指令开机和关停。压渣机处于“远程控制”模式。

3)无需每天操作阀门，系统将按照设定程序远程控制。

A2.翻槽、清洗模式

1)压渣机转换至“维护模式”。

2)V3、V5阀门开，V4阀门关，P2运行，将槽液转移至转移槽，到达较低液位时(通过液位传感器监测，液位传感器与PLC连接)，P2停止。

3)V8、V18、V10(或V9)、V15、V17阀门开，压渣机运行，P3运行。阀门V8是为了维护、检修时，作为切断使用。

4)V9、V10、V11阀门人工转换，分别为槽底自动冲刷口控制阀门、回流阀门和人工冲刷管的控制阀门。压渣机根据压力和时间，控制P3泵自动停止，自动压渣。沉降后的渣大多积聚在槽的锥形部分，在槽锥形壁的上部，沿槽布设带小孔的冲刷管路，V9用于控制回流的槽液以便可以利用其冲刷槽底的渣。

5)磷化槽中液面到达低液位限后，V14、V16阀门开，P4压渣泵2工作，且V18、V19交替开关，冲刷槽底或转移槽液。

6)完成翻槽、清洗后，压渣机转换至“人工模式”，P4停止，压渣出渣。

A3.正常生产运行准备

完成翻槽、清洗、或维护后，需要按“正常生产运行设备状态表”进行逐一检查，将阀门状态逐一确认，压渣机为“远程控制”模式。

A4.翻槽过滤

1)压渣机设置为“手动模式”；

2)V12用于控制液体回流，V12阀门开，经过沉渣的槽液回流到磷化槽，完成回流后，关闭V12阀门；

3)V8、V19阀门关闭；V20、V14、V16、V18、V10阀门开；

4)按“翻槽过滤”按钮，P4运行，按时间控制，压渣机自动压渣；翻槽过滤后，按A3执行。

V6、V7、V13主要用于如投产前，设备需要清洗剂和水清洗，这些阀门用于排放。

P2选用化工流程泵，P3选用专用泵或氟塑料泵，以避免含磷化渣的液体对水泵的磨损；P4选用气动隔膜泵，可以在液位到吸口附近时启动，继续将含空气的渣液送至指定位置，气动隔膜泵不能像化工流程泵一样长期稳定运行，一般只作为短期使用。

本实施例中，翻槽作业，先开启P2，然后开启P3，最后开启P4，原因：P2的吸口较高，翻槽时，此处以上的液体是很少渣或者说没有渣，无需过滤，可直接转移，这个部分的槽液大概占85％以上，然后开始过滤、冲刷、转移的运行，压渣机也要同步运行，槽液含渣量在正常范围内，最后的少量槽液中，含渣量可能会比较大，另外会出现抽干的现象，气动隔膜泵可以承担此种工况。

本实施例中根据磷化槽内液位高低来选择决定抽渣泵的启停运行，保证渣液分离效率和抽渣泵的运行安全。具体，由液位传感器和运行时间决定选择抽渣泵1或抽渣泵2进行抽渣作业。

V1、V2、V3、V8与磷化槽连通口逐渐降低，这是根据槽液特性和运行时间要求设计的，因为上部的槽液渣量少。

本实施例上述步骤中，除提到的部分阀门为开时，其他阀门状态为关。

实施例三的全自动控制的磷化系统的结构示意图如图3所示(GOT和PLC未画出)。

实施例三的全自动控制的磷化系统的结构如实施例二类似。主要差别在于：在部分手动阀门附近加入了由P代表的自动阀门。自动阀门前加常开手动阀门，此手动阀门在自动阀门坏了需要维修时，才操作关闭，以便维修自动阀门。

其正常生产模式，翻槽、清洗模式流程分别参照B1、B2。阀门开闭状态控制要求达到的效果与实施例二相同。

本发明磷化系统不同工作模式可根据时间自动控制。

本发明中压渣机选用流量大，过滤过程中流量变化小，并具有可编程控制器和触摸屏的控制系统，特别是带逆向过滤的压渣机，滤材采用无纺布。这种压渣机有利于降低系统的停机时间。

本发明磷化系统自2017年6月投入使用以来，真正做到了“废液零排放”，而且排渣量可减少80％以上。

Claims (10)

1.一种废液零排放磷化工艺，其特征在于，其翻槽作业包括如下步骤：

步骤1)将磷化槽内磷化液转移至转移槽暂存；

步骤2)然后，利用磷化液冲洗磷化槽内沉积的磷化渣，冲洗液经磷化压渣机处理后循环利用；

步骤3)冲洗完毕后，再使所述转移槽内的磷化液回流到所述磷化槽，翻槽作业结束。

2.一种用于实施上述工艺的废液零排放磷化系统，包括磷化槽、压渣机、转移槽、控制器、用户交互模块、用于驱动回路中液体流动的泵和用于控制回路通、闭的阀门；

所述阀门包括手动阀门和/或自动阀门；

所述磷化槽、压渣机通过管路连通，形成磷化液渣液分离回路；

所述磷化槽、转移槽也通过管路连通，形成磷化液转移回路；

所述用户交互模块与所述控制器连接，所述控制器与所述自动阀门、泵连接；

其特征在于，

所述控制器还与所述压渣机连接，所述磷化槽配置有槽底自动冲刷口和人工冲刷管，所述槽底自动冲刷口、人工冲刷管与所述磷化液渣液分离回路或磷化液转移回路连通。

3.根据权利要求2所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述槽底自动冲刷口、人工冲刷管与所述磷化液渣液分离回路连通；

所述磷化液渣液分离回路与所述磷化液转移回路连通，具体所述磷化液渣液分离回路中压渣机的出口端通过管路与所述磷化液转移回路中转移槽的人口端连通，以便磷化液渣液分离回路可选择性将槽液用于冲刷、回流或转移至转移槽。

4.根据权利要求3所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，用于驱动所述磷化液渣液分离回路中液体流动的泵包括抽渣泵1和抽渣泵2，两抽渣泵并联，其中，所述抽渣泵2采用气动隔膜泵，其在所述磷化槽中液面到达低液位限后才启动。

5.根据权利要求4所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述转移槽还通过管路与所述压渣机的入口端连通。

6.根据权利要求5所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述转移槽的底部通过管路与所述抽渣泵1和抽渣泵2并联的入口端连通，从而实现与所述压渣机入口端的连接。

7.根据权利要求6所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述控制器内设置有两个以上生产运行模式，依不同模式，控制器即控制磷化系统中自动阀门、泵、压渣机按照默认的流程运作。

8.根据权利要求6所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述磷化系统还包括热交换器，所述磷化槽、热交换器通过管路连通，形成磷化液热交换回路。

9.根据权利要求8所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，用于驱动所述磷化液热交换回路中液体流动的泵称为热交换泵；所述热交换泵还用于驱动所述磷化液的转移。

10.根据权利要求9所述的废液零排放磷化系统，其特征在于，所述热交换泵的入口端通过两管路与所述磷化槽连通，分别称为连通口1和连通口2，所述连通口1、2分别作为所述磷化液热交换回路和所述磷化液转移回路与所述磷化槽的连通口，所述磷化液渣液分离回路与所述磷化槽的连通口称为连通口3，三连通口中，连通口3位置最低，连通口2位置低于连通口1或连通口1和2合拼。