一种废切削液处理回用的方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种废切削液处理回用的方法。

背景技术

CNC技术自从1950年被发明以来，在金属加工行业得到了广泛的应用。切削液在加工过程中起到防锈(防止设备生锈、防止内部夹具生锈、防止工件生锈--7系铝合金在空气中易氧化)、冷却、润滑、清洗和排屑的作用，其中水性切削液和半合成切削液，由于冷却效果比较好，使用安全，成本低，成为切削的主流冷却方式。

但切削液在使用过程中不可避免的混入某些杂质，如金属粒子(碎屑)、灰尘、导轨油等，这些杂质在含量较高时在使用会有损于刀具和被加工表面。且这些杂质是切削液氧化变质的主要催化剂，他们会加速切削液的化学变化导致较高的酸性和较大的界面张力，从而使切削液变质失效，产生大量的废弃切削液。

于此同时，在现场加工时CNC的机台上均配有抽风管道，通过风管将油雾废气引入净化塔。通过填料层后，油雾与水雾液体充分接触，80％以上的油雾净化溶放水中后，油雾净化后的废气经板脱水除去，再由风机排放到大气中。在塔底用水泵将水打到塔顶喷淋而下，然后再循环到塔底又由水泵打到塔顶进行下一个循环。通常50-100台CNC需配备一台油雾洗涤塔，每个厂区根据配置的CNC机台数量不同，约产生每日60多吨的洗涤废水。再有在现场由于清洗机器，清扫地面，也会每日产生大量的含有切削液的洗地水和洗机水。

切削液属于危险废物，需要专业的具有回收资质的公司来处理，耗资不菲。但其中有大量的有用的组分是具有回收价值的。以最低浓度的净化塔废液为例，其中仍有约5-15％左右的有效切削液组分，而其他废弃的切削液中浓度比例更高。因此，如何回收使用这些废弃物，变废为宝，是一个急需解决的问题。

发明内容

鉴于以上存在的技术问题，本发明用于提供一种废切削液处理回用的方法，采用如下的技术方案：

一种废切削液处理回用的方法，其包括以下步骤：

S1，前处理；

S2，过滤分离，以使切削液组分得到富集,并得到纯水；

S3，切削液回调；

其中，所述S3切削液回调包括以下步骤：

S31，将废切削液中的丢失的组分分为油和添加剂类；

本领域技术人员可以理解，通过采用适度方式即可将废切削液与原始的切削液进行比较确定丢失的组分，通常丢失的组分为油和添加剂类，例如采用高效液相-气质联用方法进行成分比较分析即可知道丢失的具体物质。

S32，以折光度和密度为实际检测指标，检测废切削液与原切削液的折光度和密度；分别绘制两条影响曲线；

S33，采集比对，实时监控废切削液的密度和折光度，与原切削液的密度和折光度对比计算，根据S32的两条影响曲线果，就可以计算出需要添加的浓缩液的丢失的组分和含量；

S34，将丢失的组分配制成的若干种浓缩液，通过PLC触发外置的若干个浓缩液阀门，添加相应浓缩液，加入的方式以计算的理论值A1为基础，加入的量为理论值A1的70％，后检测密度和折光度，和曲线对比拟合后得到还需要加入的理论值A2，再次加入A2的理论值的70％，以此方法逐步逼近到密度和折光率在初始值的2％误差范围内停止，得到再生液。

在其中一实施方式中，所述S1中前处理包括除油、除渣、脱色和杀菌。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括电吸附除盐分离。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括依次进行的一级纳米膜、二级叠片式分子沉积膜和三级反渗透膜过滤。

在其中一实施方式中，所述一级纳米膜截留有机物的分子量为150-500g/mol。

在其中一实施方式中，所述三级反渗透膜阻挡溶解的无机分子以及相对分子质量大于100g/mol的有机物。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括进行UF超滤、电吸附和电渗析中的至少一种。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括进行碳滤、砂滤、聚四氟乙烯蒸发器蒸发和MVR低压蒸发(mechanical vapor recompression)中的至少一种。

本发明采用电吸附，制水成本低廉、工艺流程简练、能耗低、使用寿命长、免维护、水利用率高、适用范围广，核心设备性能稳定、耐受性强、能够适应不同水质，进水条件宽松。

本发明提供的一种废切削液处理回用的方法简单，能够通过以折光度和密度为实际检测指标，检测废切削液与原切削液的折光度和密度的方式进行动态调整，直至通过组分回调，完成废切削液变为有用切削液，经此步骤，几乎与原切削液明显差别，变废为宝。

附图说明

图1为本发明实施例的废切削液处理回用的方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的废切削液处理回用的方法对应的系统结构示意图；

图3为本发明具体实施例的废切削液处理回用的方法中叠片式过滤器的结构示意图；

图4为本发明具体实施例密度和切削液、浓缩液的丢失比例的关系；

图5为本发明具体实施例折光度和切削液、浓缩液的丢失比例的关系。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图5，本发明公开了一种废切削液处理回用的方法，包括如下步骤：

S1，前处理；

其中，S1前处理包括除油、除渣、脱色和杀菌，从原液池10取液先排入预处理槽20进行除油除渣，并使用UV等杀菌，去除其中的厌氧细菌，并做初步的净化。其中采用油水分离过滤器来分离表面浮油，使用过滤去除体系中的残渣，使用活性碳给废液脱色，并使用UV灯或添加杀菌剂给废液除菌。

S2，过滤分离；

其中，S2过滤分离具体为电吸附除盐分离，电吸附技术(ELECTROSORBTECHNOLOGY，简称EST)，又称电容性除盐技术，是20世纪90年代末开始兴起的一项新型水处理技术。其基本原理是基于电化学中的双电层理论，利用带电电极表面的电化学特性来实现水中带电粒子的去除、有机物的分解等目的。原水在正负极之间流动时，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内，带电粒子在电极表面富集浓缩，最终实现与水的分离。在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括电吸附除盐分离。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括依次进行的一级纳米膜、二级叠片式分子沉积膜和三级反渗透膜过滤。

在其中一实施方式中，所述一级纳米膜截留有机物的分子量为150-500g/mol。

在其中一实施方式中，所述三级反渗透膜阻挡所有溶解的无机分子以及相对分子质量大于100g/mol的有机物。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括进行UF超滤、电吸附和电渗析中的至少一种。

在其中一实施方式中，所述S2中过滤分离包括进行碳滤、砂滤、聚四氟乙烯蒸发器蒸发和MVR低压蒸发(mechanical vapor recompression)中的至少一种。

在另一实施方式中，S2过滤分离包括以此设置的一级纳米膜、二级叠片式分子沉积膜和三级反渗透膜，为多级膜联动结构30。

一级纳米膜截留有机物的分子量为150-500g/mol，截留溶解性盐的能力为2-98％之间，去除水中的大的有机分子和悬浮物。

二级叠片式分子沉积膜中，当叠片式过滤器正常工作时，水流流经叠片，利用片壁和凹槽来聚集及截取杂物，片槽的复合内截面提供了类似于在砂石过滤器中产生的三维过滤，去除重金属离子。

参见图3，为叠片式过滤器的结构示意图，MDRO中压反渗透膜是实现淡水和杂质分离的核心元件，由高分子材料制成，而芳香族聚酰胺具有优异的化学性能被选为叠片式膜片的材质。废水在进水泵增压获得初步压力并经过保安过滤器过滤后即进入高压泵提供压力，而循环泵提供较大流量以满足MDRO膜面的流速要求，液体在叠片式流道正/反“S”向流通，液体中的小分子颗粒物、溶解态的离子等被截留在浓水侧，透过的淡水被收集起来成为清洁的过滤液。分子沉积膜组件构造与传统的卷式膜截然不同，该组件构造与传统的卷式膜截然不同，原液流道：碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道。料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180°逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘，从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双“S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。MDRO组件两导流盘之间的距离为3mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于恶劣的进水条件。

三级反渗透膜阻挡所有溶解的无机分子以及相对分子质量大于100的有机物，水分子可通过薄膜成为纯水，对水中二价离子的脱除率可达99.5％，对一价离子的脱除率也在95％以上。三级反渗透膜过滤后的纯水便是能够回用的清水，存入清液储存桶40。

S3，切削液回调；

其中，所述S3切削液回调包括以下步骤：

S31，将废切削液中的丢失的组分分为油和添加剂类；

本领域技术人员可以理解，通过采用适度方式即可将废切削液与原切削液进行比较确定丢失的组分，通常为油和添加剂类，例如采用高效液相-气质联用方法进行成分比较分析。

S32，以折光度和密度为实际检测指标，检测废切削液与原切削液的折光度和密度；分别绘制两条影响曲线；

S33，采集比对，实时监控废切削液的密度和折光度，与原切削液的密度和折光度对比计算，根据S32的检测结果，计算需要添加的浓缩液的组分和含量；

具体地，通过在线折光仪、在线密度计实时监控得到废液的密度和折光度，自动计算拟合添加在使用过程中丢失的基础油类浓缩液1和其他高沸点的未被蒸发的材料浓缩液2(即添加剂类)的量。

S34，将该丢失的材料配制成浓缩液1和2，采用自动添加的方式，通过PLC控制程序，系统自动触发外置的多个浓缩液阀门，按照计算出的丢失量，从浓缩液桶50中添加相应丢失的浓缩液，加入的方式以计算的理论值A1为基础，加入的量为理论值A1的70％(质量百分比)，后检测密度和折光度，和曲线对比拟合后得到还需要加入的理论值A2，再次加入A2的理论值的70％(质量百分比)，以此方法逐步逼近到密度和折光率在初始值的2％误差范围内停止，得到再生液。

在一具体实施例中，分别对丢失了油类和添加剂进行配置浓缩液：

配置浓缩液1：油类添加剂，矿物油+葵二酸+油酸(按质量比10:0.2:1)；密度测试结果为0.88克/毫升。

配置浓缩液2：低沸点易挥发物质，三乙醇胺+脂肪族聚氧乙烯基醚+杀菌剂(按质量比10:15:1)；密度测试结果为1.06克/毫升。

所述密度和切削液浓缩液的丢失比例的关系如图4：

所述折光度和切削液浓缩液的丢失比例的关系如图5：

具体实施例测得回调后的密度为0.96克/毫升，折光度为0.92，按照预先测试丢失比例为浓缩液1:浓缩液2＝3:1(重量比)。

结合浓缩液对密度的影响测试曲线，0.96克/毫升的密度对应丢失浓缩液1，且比例为35％；

结合浓缩液对折光率的影响测试曲线，0.92的折光度对应丢失浓缩液1，且比例为40％；

系统判定按照密度优先原则，需要补充浓缩液1的比例35％，浓缩液2的比例按照3:1重量比的系统设定为12％。根据此结果，对比浓缩液对折光率的影响测试曲线，12％的浓缩液2丢失对应的折光率影响为-0.01，35％浓缩液1对应的折光率影响为-0.13，则按照此计算比例添加后可以影响折光率-0.14，预期得到调整后的切削液折光率为1.06。对比浓缩液对密度的影响测试曲线，12％的浓缩液丢失对应的密度影响为-0.01，35％浓缩液1对应的密度影响为0.04，则按照此计算比例添加后影响密度为0.03，预期得到调整后的切削液密度为0.93，符合2％的误差判定。

具体计算方式为，按照计算的理论添加量A1为浓缩液1为35％，浓缩液2为12％。根据加入量＝0.7*A1，得到首次加入浓缩液1为24.5％，浓缩液2为8.4％。系统自动检测密度和折光率对比，得到丢失的量为A2，加入0.7倍A2的量并重复，直到最后逼近初始折光率和密度的2％以内的误差值后停止。

在其中一实施方式中，所述S1中前处理包括除油、除渣、脱色和杀菌。

电吸附除盐分离的产水率：70％-90％，电耗为0.5-6.0kmh/t产水，核心部件为碳材料，寿命极长；极板间电压为0.6-2V，除盐率为50％-99.5％。参见表1，为电吸附除盐分离与膜法分离的技术参数对比。

表1

具体实施例中，实际使用浓缩液的组分和比例如表2：

表2

对于本发明技术效果的测试如下：

参见表3，为运行的产水的水质检测结果，包括pH值、电导率、化学需氧量COD、TP、TN、TNi、Cr

表3

参见表4，为对比新旧切削液测试结果，可见新调制的再生液，在特性上和原液可比，各项参数和实际使用过程的表现可控，在刀具的寿命达成率和其他可靠性测试中表现和原液类同。

表4

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。