一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，通过向除尘水中先后加入工业聚合氯化铝水溶液和工业聚丙烯酰胺水溶液，并控制两者的质量比在(40～120)：(1～3)的范围内，以实现在5分钟以内将除尘水中的悬浮物总量降低到40mg/L以下的目的，本发明絮凝剂使用量少、成本低、操作简单、处理范围广，该方法能够解决块矿烘干系统除尘循环水总悬浮物浓度偏高的问题，提高泡沫除尘器的除尘效率，避免造成环境污染。
【专利说明】
一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法
技术领域
[0001 ]本发明属于废水处理领域，具体涉及一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法， 尤其涉及一种降低块矿烘干系统除尘循环水总悬浮物浓度的方法。
【背景技术】
[0002] 马钢港务原料总厂块矿烘干系统采用泡沫除尘器进行除尘，其除尘水循环利用。 在块矿烘干的过程中产生大量的粉尘，由于其粒径小、比重轻，使其随除尘水进入循环水池 后不能快速沉淀。因此造成循环水中悬浮物浓度严重超标(开机前10分钟总悬浮物浓度达 到4000mg/L以上，稳定出水后总悬浮物浓度为1000mg/L-1500mg/L)。再循环至泡沫除尘器 中循环利用后除尘水中悬浮物进一步富集，从而影响泡沫除尘器的除尘能力，致使除尘器 烟囱排出的烟气呈黄色，环保不达标。
[0003] 目前，在废水处理方面的工艺及方法很多，20 16年5月4日公开的中国专利 CN105540799《一种改善红矿回水水质的方法》描述了集成开发浓缩溢流水+尾矿库回水的 澄清二次处理高效利用技术，将絮凝剂通过自动系统输送入搅拌罐搅拌，然后输送入储药 剂罐内，再通过投加栗输送入各澄清池内；实现对红矿回水的二次处理。
[0004] 2016年5月18日公开的中国专利CN105585160《一种去除焦化反渗透浓水中有机氮 和悬浮物的工艺系统和方法》描述了一种通过进水栗、加药池、水溶性活性氧化铝高效吸附 剂、吸附剂加药栗、斜板沉淀池、提升栗、多介质过滤器、多介质滤料等系统处理焦化反渗透 浓水的工艺。
[0005] 2016年4月6日公开的中国专利CN105461118《一种煤矿污水处理与回用工艺》描述 了一种通过锰砂过滤器处理使煤矿污水达到回用方法。
[0006] 2015年10月28日公开的中国专利CN105000760《一种同步脱氮除磷及去除悬浮物 工艺》描述了一种通过过滤脱氮除磷及去除悬浮物的工艺。
[0007] 以上公开的废水处理方面的工艺及方法很多，但对于快速降低块矿烘干系统除尘 水总悬浮物浓度方面的工艺及方法尚未出现，属于国内首创。
【发明内容】
[0008] 针对目前现有技术中存在的问题，本发明提供了一种降低除尘循环水总悬浮物浓 度的方法，该方法能够解决块矿烘干系统除尘循环水总悬浮物浓度偏高的问题，提高泡沫 除尘器的除尘效率，避免造成环境污染。
[0009] 本发明采取的技术方案为：
[0010] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，所述方法包括以下步骤：
[0011] (1)将工业聚合氯化铝和工业聚丙烯酰胺配制成水溶液；
[0012 ] (2)向除尘循环水中加入工业聚合氯化铝水溶液进行搅拌曝气；
[0013] (3)再加入工业聚丙烯酰胺水溶液进行搅拌曝气；
[0014] (4)静置5~10分钟后，取处理后的除尘循环水上清液进行总悬浮物浓度测量。
[0015] 进一步地，所述步骤(1)中，工业聚合氯化铝水溶液和工业聚丙烯酰胺水溶液的质 量浓度百分数均为20%~30%。由于本发明中所选用的两种絮凝剂均为工业级，将两种絮 凝剂均配制成水溶液可以提高其与除尘水中悬浮物的反应速率，从而提高处理效率;若不 将其配制成溶液直接投加，首先，为了使絮凝剂充分与除尘水中的悬浮物作用则需要增加 曝气时间；另外絮凝剂使用量会有所增加，造成絮凝剂的浪费。
[0016] 进一步地，除尘循环水中加入的工业聚合氯化铝和工业聚丙烯酰胺的质量之比为 (40~120): (1~3)。每立方米除尘循环水中加入的工业聚合氯化铝的量为0.4~1.2千克。 每立方米除尘循环水中加入的工业聚合氯化铝为〇. 4~1.2kg，是指将0.4~1.2kg的工业聚 合氯化铝配制成20-30%的水溶液后再全部加入。絮凝剂的投加量是根据除尘水中的总悬 浮物浓度而确定的，本发明中涉及的除尘水总悬浮物浓度最高约为4500~5000mg/L。参考 絮凝剂的用量说明，并结合该除尘水的特性，通过试验的方式，最终分别确定了两种絮凝剂 的用量范围。如果投加量低于此范围，会影响除尘水中悬浮物的去除率;高于此范围不仅会 造成絮凝剂的浪费，还会使处理后的除尘水具有一定的粘性，影响其循环使用。
[0017] 进一步地，所述步骤(2)中，曝气时间为3~10分钟。
[0018] 进一步地，所述步骤(3)中，曝气时间为2~5分钟。
[0019] 该发明中的曝气是为了确保絮凝剂与除尘水中的悬浮物充分作用，以达到絮凝沉 降的效果。曝气时间少于该范围，会影响絮凝剂的使用效率，不能确保除尘水中的悬浮物充 分去除；针对该发明，如果曝气时间过长，则会使除尘水中形成大颗粒絮凝沉淀膨胀、结构 松散，为后期清除沉淀造成困难。
[0020] 进一步地，所述步骤（1)中，使用60~80°C热水将聚丙烯酰胺配制成水溶液。聚丙 烯酰胺在热水中的溶解性要优于冷水。
[0021] 本发明以聚合氯化铝和聚丙烯酰胺为絮凝剂，通过控制两者的加入浓度、加入量 与曝气时间，来快速降低块矿烘干系统除尘循环水总悬浮物浓度。
[0022] 聚合氯化铝和聚丙烯酰胺虽然均为常见的絮凝剂，单独使用虽然也能达到去除水 中悬浮物的效果，但是在单独使用聚合氯化铝时，若要达到本发明的技术效果，需要加入的 聚合氯化铝量会大大增加，絮凝的时间也会大大延长，而且随着氯化铝用量的增加，形成的 钒花越来越小，下沉速度越来越慢，甚至出现上浮现象，而且过量的氯化铝会使水样中的PH 值大大升高；同样在单独使用聚丙烯酰胺作为絮凝剂时，为达到与本发明同样的技术效果， 需要使用的聚丙烯酰胺量会大大增加，絮凝所需时间也会大大延长，絮凝的效果也会大大 降低，因为聚丙烯酰胺在高浓度时会变成稳定的胶体，从而失去絮凝效果。
[0023] 本发明需固定聚合氯化铝水溶液和聚丙烯酰胺水溶液加入除沉水的顺序，原因在 于:根据除尘水的理化特性，可以判断除尘水中的悬浮物主要为粉末状的块矿。由于其粒径 小（平均粒径8.03μπι)、比重低（比重为1.03)，根据静止沉降试验结论，总悬浮物浓度为 1500mg/L的除尘水自然沉降至50mg/L以下需要的时间为65min。
[0024] 先加入聚合氯化铝再加入聚丙烯酰胺的投加顺序是根据除尘水的自身理化特性 而确定的：1)先投加聚合氯化铝可以使除尘水中的粒径极小的悬浮物颗粒间通过表面吸 附、范德华引力等作用使之相互结合、变大，形成比较大的"矾花"，从除尘水中分离，达到混 凝的效果；2)再投加聚丙稀酰胺是通过聚丙烯酰胺的吸附架桥、絮凝、网捕等作用，使上一 步除尘水中形成"矾花"进一步变，大加快沉降并快速絮凝，从而达到快速去除除尘水中总 悬浮物的目的。
[0025]本发明通过多次实验，发现将工业聚合氯化铝(PAC)和工业聚丙烯酰胺(PAM)质量 之比控制在(40~120): (1~3)的比例范围内，能够在5分钟以内将除尘水中的悬浮物总量 降低到40mg/L以下。而超出或者低于此比例范围，不能在5分钟之内达到较好的絮凝效果。 两者对除尘水中悬浮物的去除原理如下:PAC通过压缩双电层、吸附电中和、沉淀物网捕等 机理作用，能让除尘水中的悬浮物快速形成大的矾花;PAM则通过絮凝作用、吸附架桥、表面 吸附、增强作用等机理，使除尘水中已形成的矾花迅速沉降，从而达到去除除尘水中总悬浮 物浓度的目的。
[0026]本发明絮凝剂使用量少、成本低、操作简单、处理范围广。可以在5min内使除尘水 中的总悬浮物浓度由1500mg/L~5000mg/L降低至40mg/L以下，达到中水回用国家标准，并 满足现场生产需要。
【具体实施方式】
[0027]通过粒度分析，除尘水中的悬浮物平均粒径为8.03μπι，比重1.03。其化学成分如下 表1所示：
[0028]表1:悬浮物化学成分
[0030] 通过静止沉降试验得出，除尘水在自然沉降条件下总悬浮物浓度从1500mg/L自然 沉降至50mg/L沉降时间为65min。
[0031] 本发明公开了一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤： 按照每立方米除尘水加入0.4~1.2kg的工业聚合氯化铝和0.01-0.03kg的工业聚丙烯酰胺 的投加量，先将其分别配制成20~30%的水溶液;在开始曝气搅拌的条件下，将配制好工业 聚合氯化铝水溶液缓慢加入，持续曝气搅拌3~IOmin;再将配制好的工业聚丙烯酰胺水溶 液缓慢加入并继续曝气搅拌2~5min后停止曝气，开始计时，5min、IOmin后各取上清液进行 过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。
[0032]为详细说明本发明的技术方案，其详细实施例如下：
[0033] 实施例1
[0034] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤：
[0035] 1)按照每立方米除尘水加入0.4kg的工业聚合氯化铝和0.01kg的工业聚丙烯酰胺 的投加量，先将其分别配制成20%的水溶液(在配制工业聚丙烯酰胺溶液时，为了使工业聚 丙烯酰胺充分溶于水，应使用60-80°C热水进行配制）；
[0036] 2)在开始曝气搅拌的条件下，将配制好的20%的工业聚合氯化铝水溶液缓慢加 入，持续曝气搅拌5min;
[0037] 3)再将配制好的20%工业聚丙烯酰胺水溶液缓慢加入并继续曝气搅拌3min后停 止曝气。开始计时，5min、IOmin后各取上清液进行过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。除 尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下表2:
[0038]表2:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0040] 从以上表2可以看出，除尘水经过此方法处理后，在静止沉降5min、10min后其总悬 浮物浓度均低于40mg/L，满足现场生产要求并达到国家中水回用标准。
[0041 ] 实施例2
[0042] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤：
[0043] 1)按照每立方米除尘水加入0.5kg的工业聚合氯化铝和0.02kg的工业聚丙烯酰胺 的投加量，先将其分别配制成25%的水溶液(在配制工业聚丙烯酰胺溶液时，为了使PAM充 分溶于水，应使用60-80°C热水进行配制）；
[0044] 2)在开始曝气搅拌的条件下，将配制好的25%的工业聚合氯化铝水溶液缓慢加 入，持续曝气搅拌8min;
[0045] 3)再将配制好的20%工业聚丙烯酰胺水溶液缓慢加入并继续曝气搅拌4min后停 止曝气。开始计时，5min、IOmin后各取上清液进行过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。除 尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下表3:
[0046] 表3:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0049] 从以上表3可以看出，除尘水经过此方法处理后，在静止沉降5min、10min后其总悬 浮物浓度均低于40mg/L，满足现场生产要求并达到国家中水回用标准。
[0050] 实施例3
[0051 ] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤：
[0052] 1)按照每立方米除尘水加入Ikg的工业聚合氯化铝和0.03kg的工业聚丙烯酰胺的 投加量，先将其分别配制成30%的水溶液(在配制工业聚丙烯酰胺溶液时，为了使PAM充分 溶于水，应使用60-80°C热水进行配制）；
[0053] 2)在开始曝气搅拌的条件下，将配制好的30%的工业聚合氯化铝水溶液缓慢加 入，持续曝气搅拌IOmin;
[0054] 3)再将配制好的30%工业聚丙烯酰胺水溶液缓慢加入并继续曝气搅拌5min后停 止曝气。开始计时，5min、IOmin后各取上清液进行过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。除 尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下表4:
[0055] 表4:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0057] 从以上表4可以看出，除尘水经过此方法处理后，在静止沉降5min、10min后其总悬 浮物浓度均低于40mg/L，满足现场生产要求并达到国家中水回用标准。
[0058] 比较例1
[0059] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法同实施例1，只是将加入PAC和 PAM水溶液的曝气时间分别改为了 1分钟和1分钟，除尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下 表5:
[0060] 表5:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0062] 从以上表5可以看出，在相同水样、相同絮凝剂加入量及絮凝剂投加顺序不变的情 况下，只减少曝气时间，除尘水经过此方法处理后，在静止沉降5min、IOmin后其总悬浮物浓 度均高于50mg/L，既不能满足现场生产需要，也不符合国家中水回用标准。
[0063] 比较例2
[0064] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤:按照每立方米 除尘水加入8. Okg工业聚合氯化铝的投加量，先将其配制成20 %的水溶液，在曝气搅拌的条 件下缓慢加入，并持续曝气搅拌5min后停止曝气。开始计时，5min、IOmin后各取上清液进行 过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。除尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下表6:
[0065] 表6:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0067]从以上表6可以看出，即使加入过量的工业聚合氯化铝作为絮凝剂，除尘水经过此 方法处理后，在静止沉降5min、IOmin后其总悬浮物浓度均高于50mg/L，不满足现场生产要 求并达不到国家中水回用标准。
[0068] 比较例3
[0069] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法包括以下步骤:按照每立方米 除尘水加入2. Okg工业聚丙烯酰胺的投加量，将工业聚丙烯酰胺用60_80°C的热水配制成 20%的水溶液，在曝气搅拌的条件下缓慢加入，并持续曝气搅拌5min后停止曝气。开始计 时，5min、IOmin后各取上清液进行过滤、烘干、称量，计算总悬浮物浓度。除尘水处理前后总 悬浮物浓度对比见下表7:
[0070] 表7:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0072] 从以上表7可以看出，即使加入过量的工业聚丙烯酰胺作为絮凝剂，除尘水经过此 方法处理后，在静止沉降5min、IOmin后其总悬浮物浓度均高于50mg/L，不满足现场生产要 求并达不到国家中水回用标准。
[0073] 比较例4
[0074] -种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，该方法同实施例1，只是向除尘水中先 加入工业聚丙烯酰胺水溶液进行搅拌曝气，再向除尘水中先加入工业聚合氯化铝水溶液进 行搅拌曝气，除尘水处理前后总悬浮物浓度对比见下表8:
[0075] 表8:除尘水处理前后总悬浮物浓度对比
[0077] 从以上表8可以看出，将工业聚合氯化铝和工业聚丙烯酰胺的加入顺序调换之后， 除尘水经过此方法处理后，在静止沉降5min、IOmin后其总悬浮物浓度均高于50mg/L，不满 足现场生产要求并达不到国家中水回用标准。
[0078] 调换两种絮凝剂的投加顺序无法实现在5~IOmin内去除除尘水中悬浮物的目的， 通过以下两点进行说明：1)在同等水样，同等曝气、沉降时间，两种絮凝剂投加量不变的条 件下，从试验过程可以看出，先加入聚丙稀酰胺后，除尘水中形成的"巩花"要明显少于先加 入聚合氯化铝形成的"矾花"；试验完成后，经处理后除尘水固液分离效果较差、上清液较为 浑浊。2)从试验结果可以看出，调换投加顺序后，经处理后的除尘水中的总悬浮物浓度要明 显高于调换之前。
[0079]上述参照实施例对降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法进行的详细描述，是说明 性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体 构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种降低除尘循环水总悬浮物浓度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： (1) 将工业聚合氯化铝和工业聚丙烯酰胺配制成水溶液； (2) 向除尘循环水中加入工业聚合氯化铝水溶液进行搅拌曝气； (3) 再加入工业聚丙烯酰胺水溶液进行搅拌曝气； (4) 静置5~10分钟后，取处理后的除尘循环水上清液进行总悬浮物浓度测量。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(1)中，工业聚合氯化铝水溶液和 工业聚丙烯酰胺水溶液的质量浓度百分数均为20%~30%。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:除尘循环水中加入的工业聚合氯化铝和工 业聚丙烯酰胺的质量之比为(40~120): (1~3)。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，每立方米除尘循环水中加入的 工业聚合氯化铝的量为0.4~1.2千克。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，曝气时间为3~10分钟。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤(3)中，曝气时间为2~5分钟。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述步骤（1)中，使用60~80°C热水将聚丙 烯酰胺配制成水溶液。
【文档编号】C02F1/52GK106006901SQ201610591222
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月25日
【发明人】张耀辉, 周晨辉, 饶磊, 马孟臣, 桂满城
【申请人】马鞍山钢铁股份有限公司