CN111995087A - 一种基于正渗透理论的冷轧平整废液处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，包括：1、对平整废液进行纸带过滤，过滤精度为15‑30微米；2、再以20‑30m3/h的流速进入管式微滤膜，滤膜孔径0.1μm；过滤处理至废液的固体杂质去除95％以上，SS小于10mg/L；3、将步骤2处理后的废液引入聚结油水分离器，按废液流经顺序，聚结油水分离器依次设置有使液体充分混匀的整流区、内部填充有聚结介质的聚结区以及油相水相出口分离区；聚结介质的基材为聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝混编的复合纤维；聚四氟乙烯纤维与水的表面接触角为120～130°，与油的接触角为45°；4、将步骤3的水相出口分离的液体经正渗透膜浓缩处理后至生产环节回用。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种基于正渗透理论的冷轧平整废液处理方法。
背景技术
平整的实质是小压率(0.3～3％)的冷轧，其作用是消除屈服平台，在带钢平整后相当长的一段时间内不出现冲压“滑移线”；同时使板带的屈服极限达到最低，从而提高板形的成形性能；以改善板形，提高板带的平直度；使带钢具有一定的粗糙度。该工序在很大程度上决定了产品带钢的表面状态、板形、力学性能和工艺性能。
平整又分为干平整和湿平整两种模式。干平整不加润滑剂，特点为所轧带材的表面可保持不受玷污；为下一步加工(镀锌)做准备；在轧辊与轧件间产生大的摩擦；保证只给轧件以有限延伸量和压下量；压下率一般为0.5％～6％。湿平整又可分为药剂湿平整和纯水平整两种。纯水平整，顾名思义，使用纯水操作，药剂平整采用既具较强清洗作用又能防修的润滑剂，成本较高。药剂湿平整相比之下，更有利于恒延伸率和表面质量控制，目前的冷轧工艺多采用药剂湿平整工艺，需使用平整液，相应产生平整废液这一高浓度特种有机废水。
平整液是在药剂平整工艺过程中使用的重要介质，分为无机型平整液(亚硝酸盐型)和有机型平整液(有机胺盐型)两大类。目前多使用有机型平整液，一般由以下几个部分组成：除锈剂、表面活性剂、润滑剂、消泡剂及去离子水等。药剂平整是将平整药剂原液使用纯水稀释，配置成1％-5％的使用浓度，即平整液使用再进行工业生产使用，使用后产生的一种特种废水即为平整废液，水质情况主要表现为污染物的分子量小于650，可生化性较差，其水质特征为：油约为1500mg/L、COD为7000～40000mg/L、废液排放温度约为50℃、pH值为9.0-10.0左右。对于此类废水，国内外尚无成熟的处理工艺，大多将其稀释后与其它废水混合处理。
申请号为201010022778.4的中国专利文献提供了一种处理平整废液的方法,包括以下步骤：(1)将铁盐加入平整废液中，投加量为6000～8000mg/L，快速混合0.5～2min使其充分混合，反应10～30min，然后沉淀0.5～2h进行固液分离；(2)将步骤(1)出水的COD稀释至1000～2000mg/L，进入水解酸化反应器,水力停留时间为12～24h；(3)使步骤(2)出水进入好氧膜生物反应器，水力停留时间为24～48h。采用本发明方法处理平整废液，可以使得处理后的出水达到国家排放标准，有效解决了平整废液处理的问题，开辟了平整废液的处理新工艺，具有良好的环境效益和社会效益。
申请号为2013101103930.3的中国专利文献提供了一种不锈钢平整废液回用处理方法及其***，该方法依次包括pH调节、高级氧化、混凝絮凝沉淀、过滤、反渗透工艺步骤；该***包括依次连接的pH调节池、高级氧化装置以及污泥沉淀池，在高级氧化装置和污泥沉淀池之间还依次连接有混凝絮凝混合装置和混凝沉淀池；在混凝沉淀池之后还依次连接有过滤装置和反渗透装置。本发明针对不锈钢平整废液回用工艺，有效去除了不锈钢平整废液中的重金属，有效减少了平整工艺中大量新水的消耗。
随着高浓度有机废水处理技术的不断发展，出现了运用高效厌氧-好氧生物工艺进行平整液及其混合废水达标处理的处理技术。其中，废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。但是传统厌氧生物处理存在着培养驯化时间长、污泥流失、处理效率有待进一步提升等问题，限制了厌氧生物处理反应器的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种流程简单、可资源化的基于正渗透理论的冷轧平整废液处理方法。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特点为，包括如下步骤：
(1)、对平整废液进行纸带过滤，过滤精度为15-30微米；
(2)、经纸带过滤初步处理的平整废液，以20-30m3/h的流速进入管式微滤膜进行管式微滤，滤膜孔径为0.1-0.3μm；过滤处理至平整废液的固体杂质去除95％以上，SS小于10mg/L；
(3)、将步骤(2)处理后的平整废液引入聚结油水分离器，按平整废液流经顺序，所述聚结油水分离器依次设置有使液体充分混匀的整流区、内部填充有聚结介质的至少一次聚结区以及油相水相出口分离区；所述聚结介质的基材为聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝混编的复合纤维；所述聚四氟乙烯纤维与水的表面接触角为120°～130°，与油的接触角为40-45°；
(4)、将步骤(3)的水相出口分离的液体经正渗透膜浓缩处理后至生产环节回用。
作为本技术方案的进一步改进，步骤(2)中还包括反洗的步骤，反洗的频率为每45-60min一次，单次反洗时间不少于30s，反洗选用常温工业水。
作为本技术方案的更进一步改进，步骤(2)中还包括采用质量百分比浓度为5-10％的NaClO与1-2％的NaOH的碱性混合溶液作为清洗药剂不定期对滤膜进行清洗的步骤。
也作为本技术方案的进一步改进，步骤(3)中平整废液引入聚结油水分离器后，水力停留时间为45-60min。
还作为本技术方案的进一步改进，步骤(3)中的所述聚四氟乙烯纤维经高温和硫酸改性处理。
作为本发明的优选实施例之一，步骤(3)中所述聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝的混编条件为采用直径为80-90μm的不锈钢丝与聚四氟乙烯纤维以1:1的比例扭结为单股复合纤维，再以0.977的空隙率(即标准孔隙率)填充于所述聚结区。
也作为本发明的优选实施例之一，步骤(4)中的正渗透膜为3层结构，依次为亲水并呈电中性的致密皮层和多孔支撑层，以及网格支撑结构层。
同样作为本技术方案的进一步改进，步骤(4)中水体以15-25m3/h的流速于正渗透膜的低渗透压一侧流动，正渗透膜高渗透压的一侧以平整药剂原液作为汲取液进行循环。
作为本发明的另一优选实施例，步骤(2)中所述滤膜的孔径为0.1μm；步骤(3)中所述聚四氟乙烯纤维与油的接触角为45°；所述聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝的混编条件为采用直径为90μm的不锈钢丝与聚四氟乙烯纤维以1:1的比例扭结为单股复合纤维。
本发明提供了一种流程简单、可资源化的冷轧平整废液处理方法。其使用过滤和聚结分离方法去除了平整废液中的主要污染物，使用正渗透工艺回收废液中的纯水，同时对废液中的有效成分进行了浓缩，整个处理流程安全、稳定，做到了平整废液的可循环使用，具有良好的经济效益和环境效益。
该方法将正渗透工艺应用于冷轧机组产生的高有机浓度的平整废液的处理流程中，简化处理流程的同时，实现平整废液的资源回收。
附图说明
图1为本发明处理方法的处理流程示意图；
图2为聚结油水分离器的结构示意图；
图3为正渗透原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
本发明提供了一种基于正渗透理论的冷轧平整废液处理方法，包括过滤，油水两相分离、正渗透工艺步骤。该***依次连接的纸带过滤机、管式微滤、聚结油水分离器以及正渗透装置，正渗透装置上连接着汲取液循环装置和处理后的废平整液的回收装置。本发明针对冷轧平整废液回用工艺,有效去除了平整废液中的颗粒物及油这两项主要污染物,有效减少了平整工艺中用于稀释平整药剂原液的大量新水的消耗，也为平整液的循环使用提供了可能。
其中，参照图1至图2的相关流程及结构，具体处理步骤及条件如下：
(1)、纸带过滤：
过滤工艺包括纸带过滤和管式微滤两个***环节，管式微滤在纸带过滤的后端。本发明使用重力板式纸带过滤机，过滤精度为15-30微米，平整废液中的固体杂质被无纺布过滤形成滤饼，滤饼越积越厚(厚度可达15mm以上)，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。经过纸带过滤机过滤后的液体进入管式微滤。
(2)、管式微滤：
经纸带过滤初步处理的平整废液，以20-30m3/h的流速进入管式微滤膜，滤膜孔径0.1μm，每过45至60min反洗一次，反洗时间30s，反洗使用常温工业水。每月使用质量百分比浓度分别为5-10％的NaClO与1-2％的NaOH的碱性混合溶液作为清洗药剂对膜进行清洗，去除有机污染物。经管式微滤后的出水进入聚结油水分离器去除油分。
(3)、聚结油水分离器：
经过过滤工艺处理后的平整废液，固体杂质可去除95％以上，SS小于10mg/L，符合聚结油水分离器的进水要求，进入油水分离器后水力停留时间为45-60min。聚结油水分离器是自行加工的非标设备，为科研成果，非市面流通装置，内部结构由整流区和聚结区两大部分组成，整流区目的是完善流体分布，使液体充分混匀，以提高油水分离效率；聚结区为油水分离核心部分，内部填充改性聚四氟+304混编复合填料(即聚结介质)，结构上可以采用一次或多次聚结区域的设置形式。其中聚四氟乙烯纤维使用硫酸和高温进行过改性，使其与水的表面接触角在120°～130°之间，疏水性加强，与油的接触角为45°亲油疏水；304不锈钢丝，使用直径为90μm，以1：1比例扭结成为单股复合纤维，以0.977的空隙率均匀填充于油水分离器的分离舱中。此填料超亲油疏水，含油废水流经其表面，小油滴被吸附于填料表面，水相通过，小油滴在填料表面不断累积聚集，聚集成为大油滴后从材料表面脱落上浮，实现两相分离。进水通过整流和聚结处理后，作为轻相的油相从设备上端排出，作为重相的水相从设备底部排放，从而实现了废液的油水分离。聚结油水分离器结构如附图中图2所示。液体经进料口进入后，经整流区和聚结区处理后，油相和水相相分离，分别经上部的油相出口和下部的水相出口排出。
(4)、正渗透：
正渗透(Forward osmosis，FO)是一种浓度驱动的膜分离技术，是一种不需外加压力做驱动力，而仅依靠渗透压驱动的膜分离过程。正渗透工艺中，水从低渗透压一侧区域通过选择透过性膜流向较高渗透压一侧区域的过程。不同于反渗透过程，正渗透过程的驱动力是渗透压，而非外加压力，无需人工加压，结垢情况相对其它膜处理方法大幅减轻。聚结油水分离器出水进入正渗透装置，该装置使用从美国HTI公司采购的正渗透膜，膜为3层结构：致密皮层，多孔支撑层和网格支撑结构。膜皮层和多孔支撑层亲水，呈电中性，厚度约为50μm。水体以15-25m3/h的流速于正渗透膜的一侧流动(低渗透压一侧)，正渗透膜的另一侧以平整药剂原液作为汲取液进行循环(即高渗透压一侧区域)，平整废液中的水通过选择性透过膜进入平整药剂原液，使平整药剂原液得到一定的稀释，同时，平整废液中的药剂有效成分也得到了浓缩。平整药剂原液需稀释至1％-5％才能成为使用液，通过正渗透的稀释作用，能减少稀释用纯水；平整废液通过预处理先后去除了固体颗粒和油分这两种主要污染物，经过正渗透后，剩余的有效成分得到了浓缩，可回到生产环节回用。
如图3所示，为正渗透原理示意图，图中示意了纯水相对于正渗透膜的移动。
Claims (9)
1.一种基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、对平整废液进行纸带过滤，过滤精度为15-30微米；
(2)、经纸带过滤初步处理的平整废液，以20-30m3/h的流速进入管式微滤膜进行管式微滤，滤膜孔径为0.1-0.3μm；过滤处理至平整废液的固体杂质去除95％以上，SS小于10mg/L；
(3)、将步骤(2)处理后的平整废液引入聚结油水分离器，按平整废液流经顺序，所述聚结油水分离器依次设置有使液体充分混匀的整流区、内部填充有聚结介质的至少一次聚结区以及油相水相出口分离区；所述聚结介质的基材为聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝混编的复合纤维；所述聚四氟乙烯纤维与水的表面接触角为120°～130°，与油的接触角为40-45°；
(4)、将步骤(3)的水相出口分离的液体经正渗透膜浓缩处理后至生产环节回用。
2.根据权利要求1所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(2)中还包括反洗的步骤，反洗的频率为每45-60min一次，单次反洗时间不少于30s，反洗选用常温工业水。
3.根据权利要求2所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(2)中还包括采用质量百分比浓度为5-10％的NaClO与1-2％的NaOH的碱性混合溶液作为清洗药剂不定期对滤膜进行清洗的步骤。
4.根据权利要求1所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(3)中平整废液引入聚结油水分离器后，水力停留时间为45-60min。
5.根据权利要求1或4所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(3)中的所述聚四氟乙烯纤维经高温和硫酸改性处理。
6.根据权利要求1或4所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝的混编条件为采用直径为80-90μm的不锈钢丝与聚四氟乙烯纤维以1:1的比例扭结为单股复合纤维，再以0.977的空隙率填充于所述聚结区。
7.根据权利要求1所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(4)中的正渗透膜为3层结构，依次为亲水并呈电中性的致密皮层和多孔支撑层，以及网格支撑结构层。
8.根据权利要求1所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(4)中水体以15-25m3/h的流速于正渗透膜的低渗透压一侧流动，正渗透膜高渗透压的一侧以平整药剂原液作为汲取液进行循环。
9.根据权利要求6所述的基于正渗透理论的冷轧平整液处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述滤膜的孔径为0.1μm；步骤(3)中所述聚四氟乙烯纤维与油的接触角为45°；所述聚四氟乙烯纤维与不锈钢丝的混编条件为采用直径为90μm的不锈钢丝与聚四氟乙烯纤维以1:1的比例扭结为单股复合纤维。
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