CN109179611A

CN109179611A - 用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统

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Publication number: CN109179611A
Application number: CN201811242467.1A
Authority: CN
Inventors: 余云飞; 石袁媛; 杨建峡; 刘玉堂; 夏强强
Original assignee: CISDI Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: CISDI Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2019-01-11
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: CN109179611B

Abstract

本发明提供一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统，该系统包括砂液分离池，用于沉降钢砂磨料；与所述砂液分离池连通的一级沉淀池，用于沉淀大颗粒磨料，所述砂液分离池中的细微粉末悬浮液流入所述一级沉淀池；与所述一级沉淀池连通的悬浮液水箱；与所述悬浮液水箱连通的混凝反应池；与所述混凝反应池连通的絮凝反应池；与所述絮凝反应池连通的二级沉淀池；以及与所述二级沉淀池连通的清水池。本发明的高浓细微悬浮液沉淀系统，具有处理效果稳定、操作运行简单、运行成本低等优点，在降低生产运行成本的同时，实现了废液零排放，具有良好的社会效益和经济效益。

Description

用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统。

背景技术

热轧带钢在冷却过程中与空气中的氧气及所用的水接触发生化学反应会导致在带钢表面形成具有一定厚度的氧化铁皮层，俗称鳞。热轧带钢在进行冷轧时，由于氧化铁皮的存在，会导致钢材表面出现凹坑、麻点、氧化铁皮及杂质压入等产品缺陷，严重影响钢材表面质量及加工性能，并对后续冷轧轧辊造成损坏。为保证冷轧板表面质量及加工性能、防止轧辊损坏，去除氧化铁皮(除鳞)成为冷轧及涂镀前非常重要的工序。

酸洗是国内外普遍采用的除鳞工艺，酸洗利用酸溶液与氧化铁皮发生化学反应，将所有氧化物从金属表面去除。然而，酸洗工艺存在以下缺点：酸液会对设备产生腐蚀，因此对设备防腐要求较高；酸洗过程中，酸液的挥发会对操作人员身体造成损害；含酸废液的处理成本较高，由于环保部门日益严格的排放限值，废液的排放也成为一个问题；酸洗的除鳞效果不均匀，易出现过酸洗、欠酸洗等问题，造成产品质量缺陷等。为此，寻找新除鳞技术替代酸洗成为世界各国的研究重点。

目前，磨料混合喷射除鳞(即STD新型除鳞)技术的研究与尝试较多。STD新型除鳞技术是一种湿式抛丸除鳞技术，其以钢砂与水混合而成的砂浆作为除鳞介质，采用机械打击的方式，对金属表面的氧化铁皮进行去除，除鳞过程中无任何有害物质产生，具有环保、高效、工作环境友好、产品表面光洁均匀、可降低原有表面缺陷、粗糙度可调等优点，具有广阔的应用前景。

但STD新型除鳞技术仍存在以下缺点：耗水量大，混合磨料需耗费大量水；钢砂磨料消耗量大；除鳞废液虽不含酸液，但含有高浓度氧化铁皮粉末及钢砂，废水悬浮物浓度高，不满足钢铁行业排放及回用标准。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统，用于解决现有技术中除鳞废水含有高浓度氧化铁皮粉末及钢砂，废水悬浮物浓度高，不满足钢铁行业排放及回用标准等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法，包括：

对除鳞装置产生的细微粉末悬浮液进行砂液分离，所得的悬浮液进行一级沉淀，沉淀后部分上清液进入混凝、絮凝处理，经二级沉淀之后，所得的处理液用于金属板表面清洗处理。

在本发明的一些实施例中，一级沉淀后20％(v/v)～30％(v/v)的上清液进入混凝步骤。

在本发明的一些实施例中，所述细微粉末悬浮液中磨料的粒径为0.2～300μm。

在本发明的一些实施例中，一级沉淀之后，所得的另一部分上清液与砂液分离时所得的磨料混合，返回至表面除磷装置，用于金属板表面处理。

在本发明的一些实施例中，混凝处理时，混凝剂的加入量为100～500mg/L。即每升液体中加入100～500mg混凝剂。优选为300～500mg/L，混凝剂过多或过少均会导致混凝沉淀效果下降。

在本发明的一些实施例中，混凝处理过程中，控制速度梯度G值大于40s^-1，优选为40～80s^-1。

在本发明的一些实施例中，控制混凝搅拌时间≤10min，优选为5～10min。

在本发明的一些实施例中，所述混凝剂选自聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化铁、聚合氯化铝中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，絮凝处理时，絮凝剂的加入量为5～50mg/L。即每升液体中加入5～50mg絮凝剂。优选为30～50mg/L。

在本发明的一些实施例中，絮凝处理过程中，控制速度梯度G值为20～50s^-1。

在本发明的一些实施例中，絮凝处理过程中，控制絮凝搅拌时间为3～8min。

在本发明的一些实施例中，所述絮凝剂选自高分子量聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、阴离子淀粉中的至少一种。

在本发明的一些实施例中，一级沉淀的水力停留时间为1～3min。

在本发明的一些实施例中，二级沉淀的水力停留时间为3～6min。

在本发明的一些实施例中，砂液分离后，所得的液体进入悬浮液水箱，水力停留时间为2-5min。

在本发明的一些实施例中，悬浮液水箱预处理、混凝处理、絮凝处理、二级沉淀产生的污泥集中进入收集池。

本发明第二方面提供一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀系统，包括砂液分离池，用于沉降钢砂磨料；

与所述砂液分离池连通的一级沉淀池，用于沉淀大颗粒磨料，所述砂液分离池中的细微粉末悬浮液流入所述一级沉淀池；

与所述一级沉淀池连通的混凝反应池；

与所述混凝反应池连通的絮凝反应池；

与所述絮凝反应池连通的二级沉淀池；和

与所述二级沉淀池连通的清水池。

在本发明的一些实施例中，所述一级沉淀池通过管道反向连通至所述砂液分离池，所述一级沉淀池中的磨料通过该管道返回至所述砂液分离池。

在本发明的一些实施例中，所述一级沉淀池为斜板沉淀池或斜管沉淀池，用于回收大颗粒磨料，磨料由一级沉淀池底部经螺杆泵输送至砂液分离池。

在本发明的一些实施例中，所述一级沉淀池与所述混凝反应池之间设有悬浮液水箱，用于再次沉淀料液，上部溢流出水进入混凝反应池，下部出水通过管道及动力泵，与砂液分离池中流出的磨料混合后，返回至表面除磷装置，用于对金属板进行表面除磷处理。

在本发明的一些实施例中，所述砂液分离池、悬浮液水箱通过混合阀连通至表面除磷装置。砂液分离池中的磨料、悬浮液水箱中的水进入混合阀混合后，进入表面除磷装置，用于对金属板进行表面除磷处理。

在本发明的一些实施例中，所述悬浮液水箱下方设置有回流水泵，将悬浮液水箱中一部分水加压提升混合阀处，与磨料混合用于金属板表面除鳞，另外一部分水通过悬浮液水箱溢流口出水。

在本发明的一些实施例中，所述悬浮液水箱回流水须加压至1.15Mpa以上。

在本发明的一些实施例中，所述悬浮液水箱、混凝反应池、絮凝反应池、二级沉淀池、清水池均通过管道连通至用于收集污泥的收集池。

在本发明的一些实施例中，所述混凝反应池上设有搅拌装置及加药装置。

在本发明的一些实施例中，所述絮凝反应池上设有搅拌装置及加药装置。

在本发明的一些实施例中，混凝/絮凝反应系统包括由混凝加药箱、混凝剂加药计量泵、混凝反应池组成的混凝反应系统以及由絮凝加药箱、絮凝剂加药计量泵、絮凝反应池组成的絮凝反应系统。

在本发明的一些实施例中，混凝加药箱内置混凝机械加药搅拌器和排空阀，混凝剂加药箱出水口连接混凝剂加药计量泵，由混凝剂加药计量泵控制加药的剂量。

在本发明的一些实施例中，所述二级沉淀池为斜板沉淀池或斜管沉淀池。

在本发明的一些实施例中，所述清水池的出水口通过换热器连通至表面除鳞金属板冲洗管道。清水池出水经换热器冷却后用于表面除鳞金属板冲洗。

在本发明的一些实施例中，所述换热器为板式换热器或管式换热器。

如上所述，本发明的一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法及系统，具有以下有益效果：本发明的高浓细微悬浮液沉淀系统，具有处理效果稳定、操作运行简单、运行成本低等优点，在降低生产运行成本的同时，实现了废液零排放，具有良好的社会效益和经济效益。

附图说明

图1显示为本发明实施例1的悬浮液快速沉淀系统示意图。

标号说明

1-砂液分离池

2-一级沉淀池

3-螺杆泵

4-悬浮液水箱

5-回流水泵

6-混合阀

7-混凝反应池

8-絮凝反应池

9-混凝搅拌机

10-混凝剂计量加药泵

11-混凝加药箱

12-混凝加药搅拌器

13-絮凝搅拌机

14-絮凝剂计量加药泵

15-絮凝加药箱

16-絮凝加药搅拌器

17-二级沉淀池

18-清水池

19-换热器

20-收集池

21-过液通道

22-表面除磷装置

23-待除磷金属板

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明开发一种STD新型除鳞装置高浓细微悬浮液回用处理系统，对除鳞废水进行处理，使废水悬浮物浓度满足回用要求，并回收废液中的钢砂磨料，重新进入STD系统，以减少水与钢砂的消耗量，实现废水回用，满足钢铁企业零排放的要求。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于STD新型除鳞装置的高浓细微悬浮液快速沉淀系统，包括砂液分离池1、一级沉淀池2、螺杆泵3、悬浮液水箱4、回流水泵5、混合阀6、混凝反应池7、絮凝反应池8、混凝搅拌机9、混凝剂计量加药泵10、混凝加药箱11、混凝加药搅拌器12、絮凝搅拌机13、絮凝剂计量加药泵14、絮凝加药箱15、絮凝加药搅拌器16、二级沉淀池17、清水池18、换热器19、收集池20。混凝反应池7、絮凝反应池8之间通过过液通道21连通。

经表面除鳞装置22喷淋至待除磷金属板23表面产生的细微粉末悬浮液收集进入砂液分离池1，部分钢砂磨料沉降于池底，细微粉末悬浮液经出水堰口流入一级沉淀池2，本实施例优选为斜板沉淀池，一级沉淀的水力停留时间为1～3min，大颗粒磨料沉降于沉淀池底，经螺杆泵3输送回砂液分离池1，斜板沉淀池的出水口连接悬浮液水箱4，悬浮液水箱4中70％(v/v)～80％(v/v)上清液经回流水泵5加压至1.15Mpa以上，提升至混合阀6，与砂液分离池1中钢砂磨料混合，用于金属板表面除鳞，悬浮液水箱4中另一部分溢流出水(20％(v/v)～30％(v/v)的上清液)进入混凝/絮凝反应系统。

混凝/絮凝反应系统包括由混凝加药箱11、混凝剂加药计量泵10、混凝反应池7组成的混凝反应系统以及由絮凝加药箱15、絮凝剂加药计量泵14、絮凝反应池8组成的絮凝反应系统。混凝加药箱11内置混凝加药搅拌器12和排空阀，混凝加药箱11出水口连接混凝剂计量加药泵10，由混凝剂计量加药泵10控制加药的剂量，本实施例的混凝剂优选为聚合氯化铝，投加量100～500mg/L，其投加量根据出水情况进行动态调整，控制速度梯度G值大于40s^-1，优选为40～80s^-1，控制混凝搅拌时间为5～10min；絮凝加药箱15内置絮凝加药搅拌器16和排空阀，絮凝剂加药箱15出水口连接絮凝剂计量加药泵14，由絮凝剂计量加药泵14控制加药的剂量，本实施例的絮凝剂优选为阳离子淀粉，取代度0.6，投加量5～50mg/L，其投加量根据出水情况进行动态调整，控制速度梯度G值为20～50s^-1，控制絮凝搅拌时间为3～8min。

混凝/絮凝反应系统出水流至二级沉淀池17，本实施例优选斜管沉淀池，二级沉淀的水力停留时间为3～6min，废水经斜管沉淀池再次沉淀处理后进入清水池18，清水池18中水的悬浮物SS≤50mg/L，温度≤80℃，经换热器19换热后出水水温为35℃～45℃，用于金属板的冲洗，本实施例优选换热器为板式换热器。

悬浮液水箱4、混凝反应池7、絮凝反应池8、二级沉淀池17、清水池18产生的污泥统一在收集池20内收集并外运处理。

悬浮物SS的检测方法按GB11901-89《水质-悬浮物的测定-重量法》进行，具体步骤如下：

1)将孔径为0.45μm的滤膜置于称量瓶中，于103℃～105℃下烘干，冷却恒重后称重；

2)取100mL水样，使用已恒重的滤膜采用真空泵抽滤，之后每次用10mL蒸馏水洗涤残渣，共洗涤3次；

3)取下滤纸，放入原称量瓶中，在103℃～105℃下烘干，冷却恒重后称重。

计算：悬浮物SS浓度＝[(过滤后滤膜+称量瓶)－(过滤前滤膜+称量瓶)]÷水样体积。

每隔2小时对出水进行一次取样，测定结果维持在30～50mg/L。

根据长期检测，清水池内水的总悬浮颗粒物浓度不大于50mg/L，温度不高于80℃。

综上所述，本发明通过高浓细微悬浮液沉淀系统，使得STD除鳞废水得到处理，悬浮液水箱的部分出水与经一级沉淀池回收的钢砂磨料进行混合重新进入STD除鳞系统回用，减少了除鳞工艺新水消耗量及钢砂磨料消耗量，降低了STD系统运行成本，经系统处理的出水悬浮物SS≤50mg/L，全部回用于STD系统，用于表面除鳞金属板冲洗。本发明提供的水处理系统操作运行简单，处理效果稳定，废水经处理全部回用至STD系统，实现了废水零排放，同时有效减少STD系统的生产运行成本，具有良好的社会效益和经济效益。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于，包括：将除鳞装置产生的细微粉末悬浮液砂液分离，所得的悬浮液进行一级沉淀，得到的部分上清液进入混凝、絮凝处理，经二级沉淀之后，所得的处理液用于金属板表面清洗处理。

2.根据权利要求1所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：一级沉淀后20％(v/v)～30％(v/v)的上清液进入混凝步骤；

和/或，一级沉淀之后，所得的另一部分上清液与砂液分离时所得的磨料混合，返回至表面除磷装置，用于金属板表面处理。

3.根据权利要求1所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：混凝处理时，混凝剂的加入量为100～500mg/L；

和/或，混凝处理过程中，控制速度梯度G值大于40s^-1；

和/或，控制混凝搅拌时间≤10min，优选为5～10min；

和/或，所述混凝剂选自聚合硫酸铝、聚合硫酸铁、聚合硫酸亚铁、聚合氯化铁、聚合氯化铝中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：絮凝处理时，絮凝剂的加入量为5～50mg/L；

和/或，絮凝处理过程中，控制速度梯度G值为20～50s^-1；

和/或，絮凝处理过程中，控制絮凝搅拌时间为3～8min；

和/或，所述絮凝剂选自高分子量聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、阴离子淀粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：一级沉淀的水力停留时间为1～3min；

和/或，二级沉淀的水力停留时间为3～6min。

6.根据权利要求1所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：一级沉淀后，所得的液体进入悬浮液水箱，悬浮液水箱的出水再进入混凝步骤。

7.根据权利要求6所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：料液在悬浮液水箱中的水力停留时间为2～5min。

8.根据权利要求7所述的悬浮液快速沉淀方法，其特征在于：悬浮液水箱预处理、混凝处理、絮凝处理、二级沉淀产生的污泥集中进入收集池。

9.一种用于磨料混合喷射除鳞的悬浮液快速沉淀系统，其特征在于：包括砂液分离池，用于沉降钢砂磨料；

与所述一级沉淀池连通的混凝反应池；

与所述混凝反应池连通的絮凝反应池；

与所述絮凝反应池连通的二级沉淀池；和

与所述二级沉淀池连通的清水池。

10.根据权利要求9所述的悬浮液快速沉淀系统，其特征在于：所述一级沉淀池通过管道反向连通至所述砂液分离池，所述一级沉淀池中的磨料通过该管道返回至所述砂液分离池；

和/或，所述一级沉淀池为斜板沉淀池或斜管沉淀池；

和/或，所述一级沉淀池与所述混凝反应池之间设有悬浮液水箱；

和/或，所述砂液分离池、悬浮液水箱通过混合阀连通至表面除磷装置；

和/或，所述悬浮液水箱连通有回流水泵，将悬浮液水箱中一部分水加压提升混合阀处，与磨料混合用于金属板表面除鳞，另外一部分水通过悬浮液水箱溢流口出水，进入混凝反应池；

和/或，所述悬浮液水箱、混凝反应池、絮凝反应池、二级沉淀池、清水池均通过管道连通至用于收集污泥的收集池；

和/或，所述混凝反应池上设有搅拌装置及加药装置；

和/或，所述絮凝反应池上设有搅拌装置及加药装置；

和/或，所述二级沉淀池为斜板沉淀池或斜管沉淀池；

和/或，所述清水池的出水口通过换热器连通至表面除鳞金属板冲洗管道；

和/或，所述换热器为板式换热器或管式换热器。