CN113896337A

CN113896337A - 一种冷轧碱洗废液循环使用工艺

Info

Publication number: CN113896337A
Application number: CN202010576225.7A
Authority: CN
Inventors: 尹婷婷; 张国志; 侯红娟; 王存兵; 张宝平; 柯阳林; 李恩超
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-01-07

Abstract

本发明公开了一种冷轧碱洗废液循环使用工艺，包括如下步骤：(1)低温静置分离：将碱洗废液引入静置池静置，控制进水流速为2‑3mm/s，静置时间为2.5‑4h；通过静置池冷却内壁与静置的双重冷却，将碱洗废液温度从80±10℃降低至30‑40℃；其中，所述静置池内设置有一组平行布置的斜板，所述斜板与水平面的夹角为60‑70°，相邻斜板间间距为40‑50mm，所述斜板表面为纳米镍镀层，所述斜板顶部距离液面0.3‑0.5m；(2)使用撇渣机将漂浮皂块撇除；(3)对静置池出水进行保护过滤，以去除残留絮状物。

Description

一种冷轧碱洗废液循环使用工艺

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种冷轧碱洗废液循环使用工艺。

背景技术

在冷轧带钢生产中，来料板在进行涂镀等表面深加工之前需进行碱洗处理，以去除来料板表面的残油和残铁。碱洗处理采用强碱性的复合碱洗液，通常由浓度在25±5g/L的NaOH和一定浓度的具有表面活性功能的混合脱脂剂按一定比例配置而成的强碱溶液，碱洗温度一般控制在80±10℃。

由于碱洗的污染物来源是来料板上的残铁和残油，碱洗废液中的污染物类型大致可分为两大类型：悬浮物和残油衍生物。悬浮物来源于来料板上的残铁等固体组分，组成相对简单，以铁粉颗粒物为主，少量灰尘，微量的金属氧化物(根据来料板成分变化)。来料板上的残油主要为轧制油和防锈油，在碱洗过程中会发生复杂的化学反应，是碱洗废液中COD的主要来源。要实现碱洗废液的循环使用，必须同时取出其中的悬浮污染物和油类物质(即残油衍生物)这两大污染组分。

碱洗废液属于高浓度含油有机废水，SS大于5000mg/L，具有碱性强、含油量大(5000-10000mg/L)、COD值高(60000-100000mg/L)的特点，且碱洗液中因混合脱脂剂的存在，部分油脂(水解及未水解组分)将以稳定的水包油乳液形式稳定分散于其中，这就进一步造成了碱洗液中油类物质的难以去除，进而导致碱洗液难以循环用于碱洗工段。基于上述原因，实际碱洗工艺通常是提前排放仍具有碱洗功能但含油量、COD或铁含量值已严重超标的碱洗液。该处理方式不仅导致碱洗液的频繁更换，增大使用成本，而且会排放大量难以处理的含油碱洗废液。此外，碱洗废液中大量油脂也易与铁粉颗粒物形成油泥，产生大量含油固废的产生，这会对后续废水和废渣处理造成巨大压力。碱洗废液间歇性排放，由于污染物浓度极高，排放瞬间也会对废水处理站造成很大冲击，系统修复时间长，造成排放超标风险。目前碱洗废液与后续工艺段的漂洗废水混合排放以稀释污染物浓度，最终一起进入生化环节进行有机物降解及其它高级氧化等达标排放处理。

另一方面，为保证清洗效果，碱洗溶液需控制铁份浓度≤1000ppm，油份≤5000ppm，要实现碱洗废液的循环使用、减少影响钢板表面质量的风险，需要在不外加化学试剂的情况下，采用纯物理方法去除悬浮物和残油衍生有机废物，该废水中的油分以纳乳液形式存在，极其难以分离，目前使用的常规工艺主要有以下两种：

(1)磁性分离器+超滤：

磁性分离器通过强磁，去除悬浮物中带有磁性的铁粉颗粒，再通过陶瓷膜超滤去除碱洗废液中的油。此处理方法处理流程长，需四步过滤去除颗粒物，一步陶瓷膜技术去除油分，且由于设备精密度高，在设备维护上较为繁琐，并且陶瓷膜孔径小，容易污堵，且超滤膜需定期使用浓酸碱反洗，额外产生了高浓度的酸/碱废水，从物料守恒角度反而增加了废水中的污染物总量。

(2)斜板沉淀+微滤：

斜板和微滤的作用类似，均为进行固液两相分离，该工艺路线的优点是设备结构简单、操作维护简便，对悬浮物有较好的去除效果；缺点是只能实现固液两相分离，无油水两相分离作用，对碱洗废液中的残油衍生物没有针对性的去除效果，无除油效果，污染物去除不全面。

上述两个常用处理工艺流程在污染物去除方面各有长短，在应用时至少需要多道工艺环节的串接，用以分别去除悬浮污染物和油脂。以10m³/h处理能力计算，设备投资成本在200-400万不等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可显著去除污染物，并在简化处理流程的同时实现冷轧碱洗废液循环使用的冷轧碱洗废液循环使用工艺。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特点为，包括如下步骤：

(1)低温静置分离：

将碱洗废液引入静置池静置，控制进水流速为2-3mm/s，静置时间为2.5-4h；通过静置池冷却内壁与静置的双重冷却，将碱洗废液温度从80±10℃降低至30-40℃；

其中，所述静置池内设置有一组平行布置的斜板，所述斜板与水平面的夹角为60-70°，相邻斜板间间距为40-50mm，所述斜板表面为纳米镍镀层，所述斜板顶部距离液面0.3-0.5m；

(2)使用撇渣机将漂浮皂块撇除；

(3)对静置池出水进行保护过滤，以去除残留絮状物。

作为本技术方案的进一步改进，还包括对静置池底部泥斗所排放沉泥浓浆浓缩后，将脱水废液回流至所述静置池的步骤。

作为本技术方案的更进一步改进，所述斜板底部距离静置池底部泥斗上端位设有1-1.5m的缓冲高度，优选1m。

作为本发明的优选实施例之一，所述撇渣机为行车式撇渣机，车轮间的轮距偏差不超过5毫米，前后两对车轮跨度间的相对偏差不超过5毫米，前后两对车轮推列后，两轮中心的两对角线相对误差不超过5毫米，同一端梁上车轮同位差极限不超过8毫米。

也作为本发明的优选实施例，所述纳米镍镀层的厚度为1-3微米。

还作为本发明的优选实施例之一，所述斜板以普通聚丙烯斜板为基材，采用磁控溅射镀膜法电镀所述纳米镍镀层。

也作为本技术方案的进一步改进，经纸带过滤进行所述保护过滤，其过滤精度为15-30微米。

进一步，采用重力板式纸带过滤机完成所述纸带过滤。

本发明提供了一种流程简单、可资源化的冷轧碱洗废液处理方法。本发明使用低温搅拌和分离方法去除了碱洗废液中的主要污染物，可提高碱洗液的使用寿命，并有望实现碱洗液在碱洗工段中的循环利用，这极大的节约了烧碱用量，并减少了碱洗废水排放量，降低对废水站处理系统冲击，相应降低处理成本。同时，碱洗液回用技术对其他冷轧带钢生产厂的碱洗废水处理及污染防治有重要的示范作用，具有显著的环境生态效益和社会效益。

本发明使用的低温静置工艺，一步将碱洗废液中的悬浮物和废油两大种类的污染物显著去除，简化处理流程的同时，实现冷轧碱洗废液的循环使用。

附图说明

图1本发明冷轧碱洗废液循环处理方法的处理流程示意图；

图2本发明中核心设备斜板低温静置池示意图；

具体实施方式

参照图1和图2所示的处理流程及重要设备结构，本发明提供了一种冷轧碱洗废液循环使用工艺，具体包括如下处理步骤：

(1)低温静置分离

该核心步骤配套设备包括斜板低温静置池和撇渣机两部分。

(a)斜板低温静置池：

如图2所示的低温静置池，静置池周壁为冷却水层1，池内设置了斜板组2，静置池下部为池底泥斗3，池底泥斗下部设置了排泥阀31。静置池设置了溢流阀11、进液阀12和出液阀13。

碱洗废液从机组排出后，直接进入低温静置池，静置池溢流口(图中溢流阀11的位置)设置于距池顶20cm处，常开，接废液收集罐；出液口(图中出液阀13的位置)设置于距离池底水平处1/5处，在进废液及静置分离时常闭；静置池满池，即碱洗废液注入至溢流口下10cm处时，进液口(见图中进液阀12位置)关闭，废液在静置池中进行低温静置分离；完成低温静置分离全过程后，静置池出液口方才开启，将处理后的循环液排出，完成一个分离流程；出液完成后，出液口再关闭，进行下一低温静置分离流程，间歇式运行。

碱洗废液进入低温静置池后，首先作用于斜板部分，该过程用于进行废液中悬浮污染物(主要为铁粉)的固液两相分离，斜板的存在使被处理的废液与沉降的悬浮颗粒在沉淀浅层中相互运动并分离，运用“浅层沉淀”原理，缩短颗粒沉降距离，从而缩短了废液中悬浮颗粒沉淀时间。为防止碱洗废液起泡，采用同向流分离方式(即水流与沉泥均沿斜板向下流动)。最终使废液中的悬浮污染物集中沉降于静置池底部泥斗中，以便后续的污泥收集与浓缩处理。为达到较好的斜板沉降效果，控制废液进水流速，使水力停留时间在2-3h。

静置池满池后，进出水口均关闭，进入静置分离过程，该过程主要用于分离废液中的油脂成分，降低出液的COD，提高循环率。斜板低温静置池的外壳为双层结构，池内装填碱洗废液，外壳夹层为冷却水层。碱洗过程中，钢板表面油脂被氢氧化钠清洗，转化生成脂肪酸钠类残油衍生物，为碱洗废液最主要的油类污染物质，占总油组成的60％以上。脂肪酸钠在水中的溶解度与温度相关，通过冷却水与静置双重冷却作用，将碱洗废液温度从80±10℃降低至30-40℃，溶于水中的脂肪酸钠析出，析出的钠皂为胶体絮状物，带有自絮凝功能，最终裹挟部分颗粒物和可溶性有机物，凝聚形成含水的固体形态的皂粒，从碱洗废液溶液中去除，实现了油水两项分离，将油水分离过程转化为了固液两项分离，大大提高了分离的便利性。静置时间在2.5-4h。

(b)撇渣机：

本发明使用行车式撇渣机(见图2中标号4的标引)，车轮间的轮距偏差不超过5毫米，前后两对车轮跨度间的相对偏差不超过5毫米，前后两对车轮推列后，两轮中心的两对角线相对误差不超过5毫米，同一端梁上车轮同位差极限不超过8毫米。脂肪酸钠的密度比水小，冷水中析出后，析出的钠皂为胶体絮状物，带有自絮凝功能，最终裹挟部分颗粒物和可溶性有机物，凝聚形成含水的固体形态的皂粒，经2.5-4h的静置和自絮凝的双重作用，最终结成固体大片状皂块，皂块密度小于水，浮在液面上层，使用撇渣机将漂浮皂块撇除即达实现了碱洗废液中油脂成分的去除。撇除的浮皂块进入污泥收集罐，作为固废后续处理。撇渣结束后，出液口排放出水。

(c)斜板：

由于大量乳化油的存在，易使悬浮的颗粒杂质形成油粘性的油泥，为提高颗粒物的分离效率和减少油泥在斜板上的附着，需要频繁刮除刷洗。使用一组平行排列的平板斜板作为静置池的填料，各斜板间距40-50mm，斜板上留有0.3-0.5米的水深(指斜板顶部距离水面的高度)，底部缓冲高度1-1.5m(指斜板底端距离池底泥斗3上部的距离，优选1m)，控制进水流速为2-3mm/s，斜板与水平面呈60-70°角。斜板材料使用镀膜塑料，以普通聚丙烯斜板为基材，采用磁控溅射镀膜法镀纳米镍层，镀层厚度在1-3微米。塑料的表面镀敷的纳米镍层改善了塑料的性能，电镀镍层具有磁性，和悬浮的铁粉相互作用，提高了悬浮颗粒在斜板表面的截留效率，较普通聚丙烯或聚氯乙烯斜板，可提高20％以上的分离效率。金属镀层的存在，又使得斜板表面光滑度提高，使用工业水冲洗，即可去除黏附油泥。

(2)保护过滤

由于处理精度和皂粒絮凝上浮作用不完全，碱洗废液经低温静置分离出水中还含有少量钠皂絮状和铁粉悬浮物，为防止管道堵塞、设备结垢、维护机组运行顺畅，需对残留的絮状物进行去除，遂在低温静置分离步骤后增加保护过滤步骤，静置池出水进入纸带过滤。本发明使用重力板式纸带过滤机，作为保护过滤，过滤精度为15-30微米。斜板低温静置池出水中的固体杂质被无纺布过滤形成滤饼，滤饼越积越厚，致使污液液面上升，浮起液位继电器的浮球，减速机启动并拖动更换无纺布，滤渣落入滤渣箱，废无纺布被减速机卷起；无纺布更新后污液液面下降，减速机停止转动，设备进入下一净化循环。实现碱洗废液经低温静置分离出水的进一步净化。滤渣进入污泥收集罐进行下一步处理，废无纺布作为固废统一处理。

经纸带机进化后的出水即完成了碱洗废液中悬浮物和残油衍生物这两类主要污染物的去除，出水悬浮物去除率稳定大于90％，油去除率可稳定大于60％，处理效果好，补充碱洗药剂和加温后即可循环使用至碱洗机组。

(3)污泥浓缩

污泥浓缩环节由污泥收集罐以及污泥压榨机组成，对斜板低温静置池底部泥斗定期排放的沉泥浓浆进行浓缩收集，设备间歇式运行。污泥压榨机采购成熟的市场机型，沉泥浓浆呈糊状，含水率95％-99％的污泥经污泥压榨机进一步脱水后成为含水率80％左右的泥饼，送入污泥收集罐等待后续固废处理，压榨脱除部分的废水，回流至斜板低温静置池。

为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容，但发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

取某热镀锌机组碱洗废液，使用本技术方案的处理流程进行处理，进水水力停留时间2小时，静置3.0小时，热交换冷却至40摄氏度以下，处理一周运行稳定后，分析数据如下表1所示。该处理流程对废液中的悬浮物、总油、COD均有较好的去除效果。

表1处理前后水样分析数据(mg/L)

	SS(mg/L)	COD(mg/L)	油(mg/L)	温度(℃)	pH
						进水	6310	63970	5975	72	14
出水	75.8	30400	1560	33	14
						去除率％	98.8	52.4	73.9	/	/

上述数据的分析方法参照标准悬浮物(SS)的测定重量法GB11901—89，废水中油含量检测方法GB/T7490-1987萃取红外分光光度法，高锰酸盐指数(CODmn)的测定GB/T11892-89，废水温度使用水银温度计测定。分析数据可知，该处理方法能有效地去除碱洗废液中的污染物，悬浮物去除率98.8％，油的去除率为73.9％，COD去除率小于油的去除率，说明体系中存在一定量的可溶性有机物，可进一步研究提高COD去除率的工艺流程，叠加在本技术方案流程的末端。温度有较大的下降，循环使用中需要增加加热环节，pH无明显影响，有效成分被保留和浓缩下来，可回用至生产段。

实施例2

取某热镀锌机组碱洗废液，使用本技术方案处理流程进行处理，进水水力停留时间2.5小时，静置2.5小时，热交换冷却至30摄氏度，处理一周运行稳定后，分析数据如下表2所示。该处理流程对废液中的悬浮物、总油、COD均有较好的去除效果。

表2处理前后水样分析数据(mg/L)

	SS(mg/L)	COD(mg/L)	油(mg/L)	温度(℃)	pH
						进水	6310	63970	5975	72	14
出水	72.1	35400	1830	30	14
						去除率％	98.9	44.7	69.4	/	/

上述数据的分析方法参照标准悬浮物(SS)的测定重量法GB11901—89，废水中油含量检测方法GB/T7490-1987萃取红外分光光度法，高锰酸盐指数(CODmn)的测定GB/T11892-89，废水温度使用水银温度计测定。分析数据可知，该处理方法能有效地去除碱洗废液中的污染物，悬浮物去除率98.9％，油的去除率为69.4％，COD去除率小于油的去除率，通过与实施例1对比，发现出水温度的提高导致了油份去除率的降低，脂肪酸钠从废液中析出的程度受温度影响大，在后续应用时，可先分析废液中脂肪酸钠的种类，选择合适的冷却温度，提高处理效果，缩短处理时间。温度有较大的下降，循环使用中需要增加加热环节，pH无明显影响，有效成分被保留和浓缩下来，可回用至生产段。

本发明针对该类废液净化的一系列工程和实际难题，提供了一种净化的新工艺和新方法，其以皂化反应为理论基础，将原本导致设备堵塞的不利条件作为基础原理，以极简的处理技术，可达到在同一设备中一步进行固、油、水三项分离的目的，替代原先流程长、成本高的处理手段，可达到产水悬浮物去除率不低于70％，除油率不低于60％，COD去除率大于30％的净化目标，产水有望回用至原碱洗工艺段，废液的排放量将大大减少。

本发明提供的冷轧碱洗废液循环使用工艺，核心步骤为低温静置分离，配套有保护过滤和污泥浓缩两个辅助工艺步骤。系统设备由斜板低温静置池、撇渣机、纸带过滤机、污泥收集罐以及污泥压榨机组成。本发明针对冷轧碱洗废液，可通过低温静置的极简工艺，在单一设备中同时达到去除悬浮杂质、去除油脂、降低COD三个目的，工艺设备简单，大大地简化了碱洗废液的处理流程和配套设备的投入。该工艺相对常规工艺，可减少60％以上的设备成本。

Claims

1.一种冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)低温静置分离：

(2)使用撇渣机将漂浮皂块撇除；

(3)对静置池出水进行保护过滤，以去除残留絮状物。

2.根据权利要求1所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，还包括对静置池底部泥斗所排放沉泥浓浆浓缩后，将脱水废液回流至所述静置池的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，所述斜板底部距离静置池底部泥斗上端位设有1-1.5m的缓冲高度。

4.根据权利要求1所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，所述撇渣机为行车式撇渣机，车轮间的轮距偏差不超过5毫米，前后两对车轮跨度间的相对偏差不超过5毫米，前后两对车轮推列后，两轮中心的两对角线相对误差不超过5毫米，同一端梁上车轮同位差极限不超过8毫米。

5.根据权利要求1所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，所述纳米镍镀层的厚度为1-3微米。

6.根据权利要求5所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，所述斜板以普通聚丙烯斜板为基材，采用磁控溅射镀膜法电镀所述纳米镍镀层。

7.根据权利要求1所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，经纸带过滤进行所述保护过滤，其过滤精度为15-30微米。

8.根据权利要求7所述的冷轧碱洗废液循环使用工艺，其特征在于，采用重力板式纸带过滤机完成所述纸带过滤。