一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法
【專利摘要】本發明公開了一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，通過向除塵水中先后加入工業聚合氯化鋁水溶液和工業聚丙烯酰胺水溶液，并控制兩者的質量比在(40～120)：(1～3)的范圍內，以實現在5分鐘以內將除塵水中的懸浮物總量降低到40mg/L以下的目的，本發明絮凝劑使用量少、成本低、操作簡單、處理范圍廣，該方法能夠解決塊礦烘干系統除塵循環水總懸浮物濃度偏高的問題，提高泡沫除塵器的除塵效率，避免造成環境污染。
【專利說明】
一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法
技術領域
[0001 ]本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法， 尤其涉及一種降低塊礦烘干系統除塵循環水總懸浮物濃度的方法。
【背景技術】
[0002] 馬鋼港務原料總廠塊礦烘干系統采用泡沫除塵器進行除塵，其除塵水循環利用。 在塊礦烘干的過程中產生大量的粉塵，由于其粒徑小、比重輕，使其隨除塵水進入循環水池 后不能快速沉淀。因此造成循環水中懸浮物濃度嚴重超標(開機前10分鐘總懸浮物濃度達 到4000mg/L以上，穩定出水后總懸浮物濃度為1000mg/L-1500mg/L)。再循環至泡沫除塵器 中循環利用后除塵水中懸浮物進一步富集，從而影響泡沫除塵器的除塵能力，致使除塵器 煙囪排出的煙氣呈黃色，環保不達標。
[0003] 目前，在廢水處理方面的工藝及方法很多，20 16年5月4日公開的中國專利 CN105540799《一種改善紅礦回水水質的方法》描述了集成開發濃縮溢流水+尾礦庫回水的 澄清二次處理高效利用技術，將絮凝劑通過自動系統輸送入攪拌罐攪拌，然后輸送入儲藥 劑罐內，再通過投加栗輸送入各澄清池內；實現對紅礦回水的二次處理。
[0004] 2016年5月18日公開的中國專利CN105585160《一種去除焦化反滲透濃水中有機氮 和懸浮物的工藝系統和方法》描述了一種通過進水栗、加藥池、水溶性活性氧化鋁高效吸附 劑、吸附劑加藥栗、斜板沉淀池、提升栗、多介質過濾器、多介質濾料等系統處理焦化反滲透 濃水的工藝。
[0005] 2016年4月6日公開的中國專利CN105461118《一種煤礦污水處理與回用工藝》描述 了一種通過錳砂過濾器處理使煤礦污水達到回用方法。
[0006] 2015年10月28日公開的中國專利CN105000760《一種同步脫氮除磷及去除懸浮物 工藝》描述了一種通過過濾脫氮除磷及去除懸浮物的工藝。
[0007] 以上公開的廢水處理方面的工藝及方法很多，但對于快速降低塊礦烘干系統除塵 水總懸浮物濃度方面的工藝及方法尚未出現，屬于國內首創。

【發明內容】

[0008] 針對目前現有技術中存在的問題，本發明提供了一種降低除塵循環水總懸浮物濃 度的方法，該方法能夠解決塊礦烘干系統除塵循環水總懸浮物濃度偏高的問題，提高泡沫 除塵器的除塵效率，避免造成環境污染。
[0009] 本發明采取的技術方案為：
[0010] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，所述方法包括以下步驟：
[0011] (1)將工業聚合氯化鋁和工業聚丙烯酰胺配制成水溶液；
[0012 ] (2)向除塵循環水中加入工業聚合氯化鋁水溶液進行攪拌曝氣；
[0013] (3)再加入工業聚丙烯酰胺水溶液進行攪拌曝氣；
[0014] (4)靜置5~10分鐘后，取處理后的除塵循環水上清液進行總懸浮物濃度測量。
[0015] 進一步地，所述步驟(1)中，工業聚合氯化鋁水溶液和工業聚丙烯酰胺水溶液的質 量濃度百分數均為20%~30%。由于本發明中所選用的兩種絮凝劑均為工業級，將兩種絮 凝劑均配制成水溶液可以提高其與除塵水中懸浮物的反應速率，從而提高處理效率;若不 將其配制成溶液直接投加，首先，為了使絮凝劑充分與除塵水中的懸浮物作用則需要增加 曝氣時間；另外絮凝劑使用量會有所增加，造成絮凝劑的浪費。
[0016] 進一步地，除塵循環水中加入的工業聚合氯化鋁和工業聚丙烯酰胺的質量之比為 (40~120): (1~3)。每立方米除塵循環水中加入的工業聚合氯化鋁的量為0.4~1.2千克。 每立方米除塵循環水中加入的工業聚合氯化鋁為〇. 4~1.2kg，是指將0.4~1.2kg的工業聚 合氯化鋁配制成20-30%的水溶液后再全部加入。絮凝劑的投加量是根據除塵水中的總懸 浮物濃度而確定的，本發明中涉及的除塵水總懸浮物濃度最高約為4500~5000mg/L。參考 絮凝劑的用量說明，并結合該除塵水的特性，通過試驗的方式，最終分別確定了兩種絮凝劑 的用量范圍。如果投加量低于此范圍，會影響除塵水中懸浮物的去除率;高于此范圍不僅會 造成絮凝劑的浪費，還會使處理后的除塵水具有一定的粘性，影響其循環使用。
[0017] 進一步地，所述步驟(2)中，曝氣時間為3~10分鐘。
[0018] 進一步地，所述步驟(3)中，曝氣時間為2~5分鐘。
[0019] 該發明中的曝氣是為了確保絮凝劑與除塵水中的懸浮物充分作用，以達到絮凝沉 降的效果。曝氣時間少于該范圍，會影響絮凝劑的使用效率，不能確保除塵水中的懸浮物充 分去除；針對該發明，如果曝氣時間過長，則會使除塵水中形成大顆粒絮凝沉淀膨脹、結構 松散，為后期清除沉淀造成困難。
[0020] 進一步地，所述步驟（1)中，使用60~80°C熱水將聚丙烯酰胺配制成水溶液。聚丙 烯酰胺在熱水中的溶解性要優于冷水。
[0021] 本發明以聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺為絮凝劑，通過控制兩者的加入濃度、加入量 與曝氣時間，來快速降低塊礦烘干系統除塵循環水總懸浮物濃度。
[0022] 聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺雖然均為常見的絮凝劑，單獨使用雖然也能達到去除水 中懸浮物的效果，但是在單獨使用聚合氯化鋁時，若要達到本發明的技術效果，需要加入的 聚合氯化鋁量會大大增加，絮凝的時間也會大大延長，而且隨著氯化鋁用量的增加，形成的 釩花越來越小，下沉速度越來越慢，甚至出現上浮現象，而且過量的氯化鋁會使水樣中的PH 值大大升高；同樣在單獨使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑時，為達到與本發明同樣的技術效果， 需要使用的聚丙烯酰胺量會大大增加，絮凝所需時間也會大大延長，絮凝的效果也會大大 降低，因為聚丙烯酰胺在高濃度時會變成穩定的膠體，從而失去絮凝效果。
[0023] 本發明需固定聚合氯化鋁水溶液和聚丙烯酰胺水溶液加入除沉水的順序，原因在 于:根據除塵水的理化特性，可以判斷除塵水中的懸浮物主要為粉末狀的塊礦。由于其粒徑 小（平均粒徑8.03μπι)、比重低（比重為1.03)，根據靜止沉降試驗結論，總懸浮物濃度為 1500mg/L的除塵水自然沉降至50mg/L以下需要的時間為65min。
[0024] 先加入聚合氯化鋁再加入聚丙烯酰胺的投加順序是根據除塵水的自身理化特性 而確定的：1)先投加聚合氯化鋁可以使除塵水中的粒徑極小的懸浮物顆粒間通過表面吸 附、范德華引力等作用使之相互結合、變大，形成比較大的"礬花"，從除塵水中分離，達到混 凝的效果；2)再投加聚丙稀酰胺是通過聚丙烯酰胺的吸附架橋、絮凝、網捕等作用，使上一 步除塵水中形成"礬花"進一步變，大加快沉降并快速絮凝，從而達到快速去除除塵水中總 懸浮物的目的。
[0025]本發明通過多次實驗，發現將工業聚合氯化鋁(PAC)和工業聚丙烯酰胺(PAM)質量 之比控制在(40~120): (1~3)的比例范圍內，能夠在5分鐘以內將除塵水中的懸浮物總量 降低到40mg/L以下。而超出或者低于此比例范圍，不能在5分鐘之內達到較好的絮凝效果。 兩者對除塵水中懸浮物的去除原理如下:PAC通過壓縮雙電層、吸附電中和、沉淀物網捕等 機理作用，能讓除塵水中的懸浮物快速形成大的礬花;PAM則通過絮凝作用、吸附架橋、表面 吸附、增強作用等機理，使除塵水中已形成的礬花迅速沉降，從而達到去除除塵水中總懸浮 物濃度的目的。
[0026]本發明絮凝劑使用量少、成本低、操作簡單、處理范圍廣。可以在5min內使除塵水 中的總懸浮物濃度由1500mg/L~5000mg/L降低至40mg/L以下，達到中水回用國家標準，并 滿足現場生產需要。
【具體實施方式】
[0027]通過粒度分析，除塵水中的懸浮物平均粒徑為8.03μπι，比重1.03。其化學成分如下 表1所示：
[0028]表1:懸浮物化學成分
[0030] 通過靜止沉降試驗得出，除塵水在自然沉降條件下總懸浮物濃度從1500mg/L自然 沉降至50mg/L沉降時間為65min。
[0031] 本發明公開了一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟： 按照每立方米除塵水加入0.4~1.2kg的工業聚合氯化鋁和0.01-0.03kg的工業聚丙烯酰胺 的投加量，先將其分別配制成20~30%的水溶液;在開始曝氣攪拌的條件下，將配制好工業 聚合氯化鋁水溶液緩慢加入，持續曝氣攪拌3~IOmin;再將配制好的工業聚丙烯酰胺水溶 液緩慢加入并繼續曝氣攪拌2~5min后停止曝氣，開始計時，5min、IOmin后各取上清液進行 過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。
[0032]為詳細說明本發明的技術方案，其詳細實施例如下：
[0033] 實施例1
[0034] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟：
[0035] 1)按照每立方米除塵水加入0.4kg的工業聚合氯化鋁和0.01kg的工業聚丙烯酰胺 的投加量，先將其分別配制成20%的水溶液(在配制工業聚丙烯酰胺溶液時，為了使工業聚 丙烯酰胺充分溶于水，應使用60-80°C熱水進行配制）；
[0036] 2)在開始曝氣攪拌的條件下，將配制好的20%的工業聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續曝氣攪拌5min;
[0037] 3)再將配制好的20%工業聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續曝氣攪拌3min后停 止曝氣。開始計時，5min、IOmin后各取上清液進行過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下表2:
[0038]表2:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0040] 從以上表2可以看出，除塵水經過此方法處理后，在靜止沉降5min、10min后其總懸 浮物濃度均低于40mg/L，滿足現場生產要求并達到國家中水回用標準。
[0041 ] 實施例2
[0042] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟：
[0043] 1)按照每立方米除塵水加入0.5kg的工業聚合氯化鋁和0.02kg的工業聚丙烯酰胺 的投加量，先將其分別配制成25%的水溶液(在配制工業聚丙烯酰胺溶液時，為了使PAM充 分溶于水，應使用60-80°C熱水進行配制）；
[0044] 2)在開始曝氣攪拌的條件下，將配制好的25%的工業聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續曝氣攪拌8min;
[0045] 3)再將配制好的20%工業聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續曝氣攪拌4min后停 止曝氣。開始計時，5min、IOmin后各取上清液進行過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下表3:
[0046] 表3:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0049] 從以上表3可以看出，除塵水經過此方法處理后，在靜止沉降5min、10min后其總懸 浮物濃度均低于40mg/L，滿足現場生產要求并達到國家中水回用標準。
[0050] 實施例3
[0051 ] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟：
[0052] 1)按照每立方米除塵水加入Ikg的工業聚合氯化鋁和0.03kg的工業聚丙烯酰胺的 投加量，先將其分別配制成30%的水溶液(在配制工業聚丙烯酰胺溶液時，為了使PAM充分 溶于水，應使用60-80°C熱水進行配制）；
[0053] 2)在開始曝氣攪拌的條件下，將配制好的30%的工業聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續曝氣攪拌IOmin;
[0054] 3)再將配制好的30%工業聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續曝氣攪拌5min后停 止曝氣。開始計時，5min、IOmin后各取上清液進行過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下表4:
[0055] 表4:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0057] 從以上表4可以看出，除塵水經過此方法處理后，在靜止沉降5min、10min后其總懸 浮物濃度均低于40mg/L，滿足現場生產要求并達到國家中水回用標準。
[0058] 比較例1
[0059] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法同實施例1，只是將加入PAC和 PAM水溶液的曝氣時間分別改為了 1分鐘和1分鐘，除塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下 表5:
[0060] 表5:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0062] 從以上表5可以看出，在相同水樣、相同絮凝劑加入量及絮凝劑投加順序不變的情 況下，只減少曝氣時間，除塵水經過此方法處理后，在靜止沉降5min、IOmin后其總懸浮物濃 度均高于50mg/L，既不能滿足現場生產需要，也不符合國家中水回用標準。
[0063] 比較例2
[0064] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟:按照每立方米 除塵水加入8. Okg工業聚合氯化鋁的投加量，先將其配制成20 %的水溶液，在曝氣攪拌的條 件下緩慢加入，并持續曝氣攪拌5min后停止曝氣。開始計時，5min、IOmin后各取上清液進行 過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。除塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下表6:
[0065] 表6:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0067]從以上表6可以看出，即使加入過量的工業聚合氯化鋁作為絮凝劑，除塵水經過此 方法處理后，在靜止沉降5min、IOmin后其總懸浮物濃度均高于50mg/L，不滿足現場生產要 求并達不到國家中水回用標準。
[0068] 比較例3
[0069] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法包括以下步驟:按照每立方米 除塵水加入2. Okg工業聚丙烯酰胺的投加量，將工業聚丙烯酰胺用60_80°C的熱水配制成 20%的水溶液，在曝氣攪拌的條件下緩慢加入，并持續曝氣攪拌5min后停止曝氣。開始計 時，5min、IOmin后各取上清液進行過濾、烘干、稱量，計算總懸浮物濃度。除塵水處理前后總 懸浮物濃度對比見下表7:
[0070] 表7:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0072] 從以上表7可以看出，即使加入過量的工業聚丙烯酰胺作為絮凝劑，除塵水經過此 方法處理后，在靜止沉降5min、IOmin后其總懸浮物濃度均高于50mg/L，不滿足現場生產要 求并達不到國家中水回用標準。
[0073] 比較例4
[0074] -種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，該方法同實施例1，只是向除塵水中先 加入工業聚丙烯酰胺水溶液進行攪拌曝氣，再向除塵水中先加入工業聚合氯化鋁水溶液進 行攪拌曝氣，除塵水處理前后總懸浮物濃度對比見下表8:
[0075] 表8:除塵水處理前后總懸浮物濃度對比
[0077] 從以上表8可以看出，將工業聚合氯化鋁和工業聚丙烯酰胺的加入順序調換之后， 除塵水經過此方法處理后，在靜止沉降5min、IOmin后其總懸浮物濃度均高于50mg/L，不滿 足現場生產要求并達不到國家中水回用標準。
[0078] 調換兩種絮凝劑的投加順序無法實現在5~IOmin內去除除塵水中懸浮物的目的， 通過以下兩點進行說明：1)在同等水樣，同等曝氣、沉降時間，兩種絮凝劑投加量不變的條 件下，從試驗過程可以看出，先加入聚丙稀酰胺后，除塵水中形成的"鞏花"要明顯少于先加 入聚合氯化鋁形成的"礬花"；試驗完成后，經處理后除塵水固液分離效果較差、上清液較為 渾濁。2)從試驗結果可以看出，調換投加順序后，經處理后的除塵水中的總懸浮物濃度要明 顯高于調換之前。
[0079]上述參照實施例對降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法進行的詳細描述，是說明 性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個實施例，因此在不脫離本發明總體 構思下的變化和修改，應屬本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種降低除塵循環水總懸浮物濃度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： (1) 將工業聚合氯化鋁和工業聚丙烯酰胺配制成水溶液； (2) 向除塵循環水中加入工業聚合氯化鋁水溶液進行攪拌曝氣； (3) 再加入工業聚丙烯酰胺水溶液進行攪拌曝氣； (4) 靜置5~10分鐘后，取處理后的除塵循環水上清液進行總懸浮物濃度測量。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中，工業聚合氯化鋁水溶液和 工業聚丙烯酰胺水溶液的質量濃度百分數均為20%~30%。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:除塵循環水中加入的工業聚合氯化鋁和工 業聚丙烯酰胺的質量之比為(40~120): (1~3)。4. 根據權利要求1-3任意一項所述的方法，其特征在于，每立方米除塵循環水中加入的 工業聚合氯化鋁的量為0.4~1.2千克。5. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，曝氣時間為3~10分鐘。6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，曝氣時間為2~5分鐘。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟（1)中，使用60~80°C熱水將聚丙 烯酰胺配制成水溶液。
【文檔編號】C02F1/52GK106006901SQ201610591222
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月25日
【發明人】張耀輝, 周晨輝, 饒磊, 馬孟臣, 桂滿城
【申請人】馬鞍山鋼鐵股份有限公司