一種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法，通過向除塵水中先后加入工業(yè)聚合氯化鋁水溶液和工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液，并控制兩者的質(zhì)量比在(40～120)：(1～3)的范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)在5分鐘以內(nèi)將除塵水中的懸浮物總量降低到40mg/L以下的目的，本發(fā)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(tǒng)除塵循環(huán)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(huán)境污染。
【專利說明】
一種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法， 尤其涉及一種降低塊礦烘干系統(tǒng)除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 馬鋼港務(wù)原料總廠塊礦烘干系統(tǒng)采用泡沫除塵器進(jìn)行除塵，其除塵水循環(huán)利用。 在塊礦烘干的過程中產(chǎn)生大量的粉塵，由于其粒徑小、比重輕，使其隨除塵水進(jìn)入循環(huán)水池 后不能快速沉淀。因此造成循環(huán)水中懸浮物濃度嚴(yán)重超標(biāo)(開機(jī)前10分鐘總懸浮物濃度達(dá) 到4000mg/L以上，穩(wěn)定出水后總懸浮物濃度為1000mg/L-1500mg/L)。再循環(huán)至泡沫除塵器 中循環(huán)利用后除塵水中懸浮物進(jìn)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(huán)保不達(dá)標(biāo)。
[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(zhì)的方法》描述了集成開發(fā)濃縮溢流水+尾礦庫回水的 澄清二次處理高效利用技術(shù)，將絮凝劑通過自動(dòng)系統(tǒng)輸送入攪拌罐攪拌，然后輸送入儲(chǔ)藥 劑罐內(nèi)，再通過投加栗輸送入各澄清池內(nèi)；實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)氮 和懸浮物的工藝系統(tǒng)和方法》描述了一種通過進(jìn)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(zhì)過濾器、多介質(zhì)濾料等系統(tǒng)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(dá)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(duì)于快速降低塊礦烘干系統(tǒng)除塵 水總懸浮物濃度方面的工藝及方法尚未出現(xiàn)，屬于國內(nèi)首創(chuàng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃 度的方法，該方法能夠解決塊礦烘干系統(tǒng)除塵循環(huán)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(huán)境污染。
[0009] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0010] -種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和工業(yè)聚丙烯酰胺配制成水溶液；
[0012 ] (2)向除塵循環(huán)水中加入工業(yè)聚合氯化鋁水溶液進(jìn)行攪拌曝氣；
[0013] (3)再加入工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液進(jìn)行攪拌曝氣；
[0014] (4)靜置5~10分鐘后，取處理后的除塵循環(huán)水上清液進(jìn)行總懸浮物濃度測量。
[0015] 進(jìn)一步地，所述步驟(1)中，工業(yè)聚合氯化鋁水溶液和工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì) 量濃度百分?jǐn)?shù)均為20%~30%。由于本發(fā)明中所選用的兩種絮凝劑均為工業(yè)級(jí)，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(yīng)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(shí)間；另外絮凝劑使用量會(huì)有所增加，造成絮凝劑的浪費(fèi)。
[0016] 進(jìn)一步地，除塵循環(huán)水中加入的工業(yè)聚合氯化鋁和工業(yè)聚丙烯酰胺的質(zhì)量之比為 (40~120): (1~3)。每立方米除塵循環(huán)水中加入的工業(yè)聚合氯化鋁的量為0.4~1.2千克。 每立方米除塵循環(huán)水中加入的工業(yè)聚合氯化鋁為〇. 4~1.2kg，是指將0.4~1.2kg的工業(yè)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(jù)除塵水中的總懸 浮物濃度而確定的，本發(fā)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(jié)合該除塵水的特性，通過試驗(yàn)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(huì)影響除塵水中懸浮物的去除率;高于此范圍不僅會(huì) 造成絮凝劑的浪費(fèi)，還會(huì)使處理后的除塵水具有一定的粘性，影響其循環(huán)使用。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，曝氣時(shí)間為3~10分鐘。
[0018] 進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，曝氣時(shí)間為2~5分鐘。
[0019] 該發(fā)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(dá)到絮凝沉 降的效果。曝氣時(shí)間少于該范圍，會(huì)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(duì)該發(fā)明，如果曝氣時(shí)間過長，則會(huì)使除塵水中形成大顆粒絮凝沉淀膨脹、結(jié)構(gòu) 松散，為后期清除沉淀造成困難。
[0020] 進(jìn)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(yōu)于冷水。
[0021] 本發(fā)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(shí)間，來快速降低塊礦烘干系統(tǒng)除塵循環(huán)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(dú)使用雖然也能達(dá)到去除水 中懸浮物的效果，但是在單獨(dú)使用聚合氯化鋁時(shí)，若要達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，需要加入的 聚合氯化鋁量會(huì)大大增加，絮凝的時(shí)間也會(huì)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(xiàn)上浮現(xiàn)象，而且過量的氯化鋁會(huì)使水樣中的PH 值大大升高；同樣在單獨(dú)使用聚丙烯酰胺作為絮凝劑時(shí)，為達(dá)到與本發(fā)明同樣的技術(shù)效果， 需要使用的聚丙烯酰胺量會(huì)大大增加，絮凝所需時(shí)間也會(huì)大大延長，絮凝的效果也會(huì)大大 降低，因?yàn)榫郾０吩诟邼舛葧r(shí)會(huì)變成穩(wěn)定的膠體，從而失去絮凝效果。
[0023] 本發(fā)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(jù)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 ?。ㄆ骄?.03μπι)、比重低（比重為1.03)，根據(jù)靜止沉降試驗(yàn)結(jié)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(shí)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(jù)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(jié)合、變大，形成比較大的"礬花"，從除塵水中分離，達(dá)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(wǎng)捕等作用，使上一 步除塵水中形成"礬花"進(jìn)一步變，大加快沉降并快速絮凝，從而達(dá)到快速去除除塵水中總 懸浮物的目的。
[0025]本發(fā)明通過多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)將工業(yè)聚合氯化鋁(PAC)和工業(yè)聚丙烯酰胺(PAM)質(zhì)量 之比控制在(40~120): (1~3)的比例范圍內(nèi)，能夠在5分鐘以內(nèi)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(nèi)達(dá)到較好的絮凝效果。 兩者對(duì)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(wǎng)捕等 機(jī)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(qiáng)作用等機(jī)理，使除塵水中已形成的礬花迅速沉降，從而達(dá)到去除除塵水中總懸浮 物濃度的目的。
[0026]本發(fā)明絮凝劑使用量少、成本低、操作簡單、處理范圍廣?？梢栽?min內(nèi)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(dá)到中水回用國家標(biāo)準(zhǔn)，并 滿足現(xiàn)場生產(chǎn)需要。
【具體實(shí)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(xué)成分如下 表1所示：
[0028]表1:懸浮物化學(xué)成分
[0030] 通過靜止沉降試驗(yàn)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(shí)間為65min。
[0031] 本發(fā)明公開了一種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和0.01-0.03kg的工業(yè)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(yè) 聚合氯化鋁水溶液緩慢加入，持續(xù)曝氣攪拌3~IOmin;再將配制好的工業(yè)聚丙烯酰胺水溶 液緩慢加入并繼續(xù)曝氣攪拌2~5min后停止曝氣，開始計(jì)時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行 過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。
[0032]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，其詳細(xì)實(shí)施例如下：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] -種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和0.01kg的工業(yè)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(yè)聚丙烯酰胺溶液時(shí)，為了使工業(yè)聚 丙烯酰胺充分溶于水，應(yīng)使用60-80°C熱水進(jìn)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(yè)聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續(xù)曝氣攪拌5min;
[0037] 3)再將配制好的20%工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續(xù)曝氣攪拌3min后停 止曝氣。開始計(jì)時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比見下表2:
[0038]表2:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0040] 從以上表2可以看出，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要求并達(dá)到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0041 ] 實(shí)施例2
[0042] -種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和0.02kg的工業(yè)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(yè)聚丙烯酰胺溶液時(shí)，為了使PAM充 分溶于水，應(yīng)使用60-80°C熱水進(jìn)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(yè)聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續(xù)曝氣攪拌8min;
[0045] 3)再將配制好的20%工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續(xù)曝氣攪拌4min后停 止曝氣。開始計(jì)時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比見下表3:
[0046] 表3:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0049] 從以上表3可以看出，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要求并達(dá)到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0050] 實(shí)施例3
[0051 ] -種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和0.03kg的工業(yè)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(yè)聚丙烯酰胺溶液時(shí)，為了使PAM充分 溶于水，應(yīng)使用60-80°C熱水進(jìn)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(yè)聚合氯化鋁水溶液緩慢加 入，持續(xù)曝氣攪拌IOmin;
[0054] 3)再將配制好的30%工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液緩慢加入并繼續(xù)曝氣攪拌5min后停 止曝氣。開始計(jì)時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。除 塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比見下表4:
[0055] 表4:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0057] 從以上表4可以看出，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要求并達(dá)到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0058] 比較例1
[0059] -種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法，該方法同實(shí)施例1，只是將加入PAC和 PAM水溶液的曝氣時(shí)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(duì)比見下 表5:
[0060] 表5:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)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(shí)間，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)需要，也不符合國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0063] 比較例2
[0064] -種降低除塵循環(huán)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(yè)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(xù)曝氣攪拌5min后停止曝氣。開始計(jì)時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行 過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比見下表6:
[0065] 表6:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0067]從以上表6可以看出，即使加入過量的工業(yè)聚合氯化鋁作為絮凝劑，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要 求并達(dá)不到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0068] 比較例3
[0069] -種降低除塵循環(huán)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(yè)聚丙烯酰胺的投加量，將工業(yè)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(xù)曝氣攪拌5min后停止曝氣。開始計(jì) 時(shí)，5min、IOmin后各取上清液進(jìn)行過濾、烘干、稱量，計(jì)算總懸浮物濃度。除塵水處理前后總 懸浮物濃度對(duì)比見下表7:
[0070] 表7:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0072] 從以上表7可以看出，即使加入過量的工業(yè)聚丙烯酰胺作為絮凝劑，除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要 求并達(dá)不到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0073] 比較例4
[0074] -種降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法，該方法同實(shí)施例1，只是向除塵水中先 加入工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液進(jìn)行攪拌曝氣，再向除塵水中先加入工業(yè)聚合氯化鋁水溶液進(jìn) 行攪拌曝氣，除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比見下表8:
[0075] 表8:除塵水處理前后總懸浮物濃度對(duì)比
[0077] 從以上表8可以看出，將工業(yè)聚合氯化鋁和工業(yè)聚丙烯酰胺的加入順序調(diào)換之后， 除塵水經(jīng)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(xiàn)場生產(chǎn)要求并達(dá)不到國家中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
[0078] 調(diào)換兩種絮凝劑的投加順序無法實(shí)現(xiàn)在5~IOmin內(nèi)去除除塵水中懸浮物的目的， 通過以下兩點(diǎn)進(jìn)行說明：1)在同等水樣，同等曝氣、沉降時(shí)間，兩種絮凝劑投加量不變的條 件下，從試驗(yàn)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(yàn)完成后，經(jīng)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(yàn)結(jié)果可以看出，調(diào)換投加順序后，經(jīng)處理后的除塵水中的總懸浮物濃度要明 顯高于調(diào)換之前。
[0079]上述參照實(shí)施例對(duì)降低除塵循環(huán)水總懸浮物濃度的方法進(jìn)行的詳細(xì)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(gè)實(shí)施例，因此在不脫離本發(fā)明總體 構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低除塵循環(huán)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(yè)聚合氯化鋁和工業(yè)聚丙烯酰胺配制成水溶液； (2) 向除塵循環(huán)水中加入工業(yè)聚合氯化鋁水溶液進(jìn)行攪拌曝氣； (3) 再加入工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液進(jìn)行攪拌曝氣； (4) 靜置5~10分鐘后，取處理后的除塵循環(huán)水上清液進(jìn)行總懸浮物濃度測量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(1)中，工業(yè)聚合氯化鋁水溶液和 工業(yè)聚丙烯酰胺水溶液的質(zhì)量濃度百分?jǐn)?shù)均為20%~30%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:除塵循環(huán)水中加入的工業(yè)聚合氯化鋁和工 業(yè)聚丙烯酰胺的質(zhì)量之比為(40~120): (1~3)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每立方米除塵循環(huán)水中加入的 工業(yè)聚合氯化鋁的量為0.4~1.2千克。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，曝氣時(shí)間為3~10分鐘。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，曝氣時(shí)間為2~5分鐘。7. 根據(jù)權(quán)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(hào)】C02F1/52GK106006901SQ201610591222
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月25日
【發(fā)明人】張耀輝, 周晨輝, 饒磊, 馬孟臣, 桂滿城
【申請(qǐng)人】馬鞍山鋼鐵股份有限公司