Очистка сточных вод от смазочно-охлаждающих жидкостей

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………. 

1 Литературный обзор…………………………………………………..

1.1 Смазочно-охлаждающие  жидкости, общие сведения…………….

1.2 Физико-химические  свойства СОЖ……………………………….

1.3 Санитарно-гигиенические  и токсикологические свойства  смазочно-охлаждающих жидкостей и смазок……………………………………

1.4 Антикоррозионные свойства  рабочих СОЖ……………………...

2 Способы очистки сточных  вод от СОЖ……………………………

2.1 Мембранные методы  очистки сточных вод от СОЖ…………….

2.2 Ультрафильтрация………………………………………………….

2.3 Электрохимическая очистка сточных вод………………………..

2.4 Электроимпульсная очистка сточных вод………………………..

2.5 Коагуляция………………………………………………………….

2.5.1 Способ разложения отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей коагуляцией кислотами…………………..

2.6 Флотация……………………………………………………………..

2.7  Биологическая очистка сточных вод от СОЖ……………………..

3 Вывод…………………………………………………………………….

4 Список использованной литературы…………………………………..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В последние  годы проблемы экологии выдвинуты в число первоочередных. В этой связи  является очень актуальным вопрос  очистки  сбрасываемых  сточных  вод, поскольку  недостаточная их  очистка влечет накопление  остаточных загрязнений в водоемах и тем самым  вызывает  затруднения в  дальнейшем  использовании  вод  этих водоемов в хозяйственной  деятельности.

Одним из наиболее стойких  компонентов, извлечение которых  из  сточных  вод  связано  с  большими  трудностями,  являются минеральные  масла и поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые составляют основу  смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), используемых в промышленности [1].

Очевидно, что снижение  содержания  эмульсий  в сбрасываемых водах   достаточно актуальная задача, решение которой  должно оказать  заметное  влияние  на улучшение  экологической обстановки.

На предприятиях металлургической и машиностроительной промышленности одной из основных категорий сточных  вод  являются маслосодержащие стоки.

По концентрации основного  загрязнения (масла) они делятся  на малоконцентрированные и концентрированные. Малоконцентрированные стоки  образуются при промывке металлических изделий после их  термической обработки, и после расконсервирования [1].

Концентрированные сточные воды содержат масел до 50 г/л. Это отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, а  также отработанные моющие растворы, представляющие собой стойкие эмульсии типа «масло в воде». Их расход составляет 0.5-200 м³/сут в зависимости от мощности предприятия и типа его продукции.

На многих предприятиях концентрированные маслосодержащие  стоки разбавляются большим количеством условно чистых вод и превращаются в малоконцентрированные.  Содержание в них масел обычно колеблется от 10 до 500 мг/л.

Технологические схемы  очистки маслосодержащих сточных  вод в нашей стране и за рубежом  предусматривают смешивание всех видов маслосодержащих сточных вод, их  отстаивание для удаления грубодисперсных и всплывающих примесей, обработку коагулянтами и обезвоживание образующихся осадков [1].

Основным недостатком таких  схем очистки являются большие затраты  коагулянтов  и образование значительных количеств осадков, для обезвоживания которых требуется дополнительный расход коагулянтов с целью снижения содержащих в них масел.  Практика показывает, что раздельная обработка коагулянтами малоконцентрированных и концентрированных сточных вод требует меньших затрат коагулянтов и сопровождается образованием меньших объемов осадков.

Одним из направлений решения  указанной  задачи  может  явиться  существенное  снижение  количества  отработанной СОЖ  за счет  значительного  продления  ее срока службы, путем  очистки  и  последующего многократного использования. Известно,  что  долговечность и эффективность  использования  смазочно-охлаждающих жидкостей  в  значительной степени  зависят  от качества  и тонкости очистки [1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Литературный обзор

 

      1.1   Смазочно-охлаждающие жидкости, общие сведения

 

Анализ современного состояния машиностроительной промышленности, как основного потребителя СОЖ  показывает, что в последние годы у металлообрабатывающих предприятий наблюдается рост проблем, которые возникают при применении смазочно-охлаждающих жидкостей. 
К числу наиболее распространенных проблем, с которыми сталкиваются предприятия можно отнести следующие [2]:

• сложность выбора СОЖ, которая бы в полной мере отвечала потребностям производства;
• низкие технологические свойства СОЖ, которые не способствуют качественной обработке металла и не обеспечивают стойкость режущего инструмента;
• низкие антикоррозионные свойства СОЖ, которые не обеспечивают защиту готовых деталей от коррозии на требуемый межоперационный и послеоперационный периоды, а также не способствуют защите от коррозии металлообрабатывающее оборудование;
• низкая биостойкость СОЖ, которая не позволяет максимально возможно увеличить срок эксплуатации СОЖ в условиях производства;
• низкие санитарно-гигиенические свойства СОЖ, связаны с использование в их составах в значительных количествах нитритов, соединений содержащих хлор, аминов, боратов и т.д.

Учитывая растущие запросы  современных машиностроительных предприятий к качеству смазочно-охлаждающих жидкостей, а так же используя передовые знания и накопленный опыт в вопросах разработки и техники применения СОЖ, нами было разработано ряд современных, высококачественных смазочно-охлаждающих жидкостей, которые успешно сочетают в себе прекрасные эксплуатационные свойства, высокие санитарно-гигиенические показатели, а так же доступные цены [2].                       Смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) делятся на две группы в зависимости от базовой среды, на основе которой они изготовлены:

1. водные растворы электролитов, коллоидные растворы масел, суспензии высокодисперсных твердых веществ, эмульсии, растворы растворимых масел, в том числе активированные присадки;
2. масла средней вязкости, компаундированные масла с поверхностно-активными и химически активными присадками, естественные жиры [2].

Каждая группа в свою очередь делится на подгруппы,  различающиеся составом  и  свойствами.

СОЖ  применяют  при  обработке  металлов  и  их  сплавов резанием,  давлением; при  термообработке,  обезжиривании деталей и изделий металлообрабатывающей промышленности  перед нанесением  на  их  поверхность защитных  покрытий; при замасливании шерсти;  жировании кож и др. [2].

Ограниченно эмульсии и  водные растворы используют в качестве гидравлических жидкостей  взамен  нефтяных  масел  средней  вязкости.  При изготовлении  эмульсий  наряду  с  эмульсолами применяют  присадку ВНИИ НП – 117 (эмульгатор).  Эта присадка разработана с  целью  изготовления  из неё  рабочей  жидкости  для  гидропередач  угольной  промышленности. Жидкости на  водной  основе  ограниченно  употребляют  как антифрикционный  смазочный  материал.

Основные  технологические  функции смазочно-охлаждающих жидкостей  при  обработке  металлов  и  их сплавов резанием  следующие:

- уменьшение  сил   трения  на  внешних  поверхностях  инструмента  и  обрабатываемой  детали из-за  образования   смазочной  пленки,  разделяющей   сопряженные  поверхности;  предотвращение  схватывания  инструмента и   обрабатываемой детали на отдельных участках, повышение стойкости инструмента и качества  обработанной  поверхности;

- отвод  тепла,  образующегося   в  процессе  обработки металла;  при этом  снижается  температура  рабочей поверхности  инструмента   и  увеличивается его  стойкость;

- смывание отделяющейся  стружки,  металлической  пыли  и продуктов износа  абразива,  а  также  различных  отложений,  накапливающихся  у инструмента  и  обрабатываемой  детали.

СОЖ образуют  на  поверхностях металла  коллоидные,  адсорбционные  или  окисные пленки,  защищающие  металлические поверхности от  действия  агрессивных агентов,  которые проникают извне или возникают в СОЖ в процессе эксплуатации  и вызывают коррозию. Защитные пленки пассивируют или изолируют металлические поверхности от активного действия воды, кислорода воздуха, различных кислот и др. [2].

СОЖ не должны иметь неприятный запах,  и вызывать  раздражение  кожного покрова у лиц, обслуживающих  станки. Необходимо соблюдать правила  охраны труда  по личной гигиене  и уходу за спецодеждой. СОЖ  должны обладать достаточной устойчивостью при эксплуатации,  небольшой склонностью к вспениванию, так как при сильном пенообразовании отвод тепла жидкостью ухудшается и затрудняется работа насосов.

При подборе СОЖ для  обработки металлов резанием учитывают специфические условия их применения: вид обработки, состав и свойства  обрабатываемого материала и инструмента, скорость резания и др.  При использовании СОЖ, содержащих активные элементы (хлор, фосфор, дисульфид молибдена и другие), и распылении СОЖ воздухом возникают дополнительные требования, связанные с охраной труда [2].

 

 

Таблица 1 – Типовая классификация смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых при резании металлов и их сплавов

Жидкости		Способ получения (состав)	Свойства
1		2	3
Водные жидкости
Растворы электролитов   с водорастворимыми присадками  и без них	Вода + ингибитор ржавления + неорганические соли сильных кислот + смачиватели и без них		Охлаждающие свойства от очень высоких до высоких, смазочно-режущие  – от низких до хороших
Растворы мыл	Вода + соли высокомолекулярных  жирных и синтетических кислот + ингибитор ржавления		Хорошие охлаждающие  и смазочно-режущие свойства
Суспензии высокодисперсных твердых веществ	Вода + коллоидный  графит, бентонит, дисульфид молибдена и другие с добавкой ингибитора ржавления		То же
Эмульсии без присадки и с присадками	Вода + эмульгатор + эмульгированное  нефтяное масло + ингибитор ржавления  с поверхностно- активными и другими  присадками и без них		Смазочно-режущие свойства от высоких до хороших, охлаждающие свойства средние
Растворы растворимых  масел без присадок и с присадками	Вода + растворимое масло + ингибитор ржавления с поверхностно-активными  и другими присадками и без  них		Смазочно-режущие свойства от высоких до хороших, охлаждающие свойства хорошие

  

Продолжение таблицы 1

1	2	3
Масла
Нефтяные, в том числе  из восточных сернистых нефтей	Нефтяные масла различной  степени очистки	Смазочные свойства средние, охлаждающие свойства низкие
Нефтяные с присадками, компаундированные	Нефтяные масла  + присадки поверхностно-активные, в  том числе для высоких нагрузок  и другие, осерненные нефтяные  масла, осерненные компаундированные  масла, смеси нефтяных масел  и жиров (естественных и синтетических), смеси нефтяных масел с химически активными и поверхностно-активными компонентами	Смазочно-режущие свойства от очень высоких до высоких, охлаждающие  свойства низкие
Естественные жиры	Растительные масла, животные жиры и их смеси	Смазочные свойства высокие, охлаждающие свойства низкие

 

Примечания: 1. В качестве ингибитора ржавления используют кальцинированную соду, тринатрийфосфат,  нитрит натрия и др., а также их смеси.

   2. Для изготовления суспензий может быть применена глина – мыловка, используемая в производстве технических мыл, и другие глины высокой степени дисперсности.

   3. Присадки к маслам, работающим в условиях высокого давления, содержат химически активные соединения серы, хлора, фосфора и др. [2].

Современные СОЖ включают большое количество органических добавок, удерживающих смазку и облегчающих съем металла резцом (жирные кислоты, эфиры, ПАВ различной природы и др.). Подробно рассматриваются проблемы биодеградации специальных добавок в СОЖ. Схемы очистки сточных вод с примесью СОЖ включают стадии: добавка катионогенного полимера (25 мг/л), корректировка рН, фильтрация, добавка квасца (50 мг/л), фильтрация или осаждение, нейтрализация, обработка активного угля. Приведены схемы очистки сточных вод, содержащих только неионогенные и анионогенные ПАВ. Описано влияние степени разбавления сточной воды перед очисткой на эффективность процесса. 

    Отработанные СОЖ Укринол-1, Укринол-1М, ЭГТ являются высококонцентрированными сточными водами. Для их очистки использовали электрохимический метод, осуществляемый в электрофотокоагуляторе колонного типа с вертикальным движением воды и удалением масленых отходов под разряжением. Растворимые аноды выполнены из алюминия. В результате очистки образуется очищенная вода с содержанием эфироизвлекаемых соединений 10-20 мг/л и масляные отходы, которые составляют 20 % от объема отработанных СОЖ. При отстаивании они разделяются на три фазы: масляную, где находится основное количество масел и гидроксида алюминия, водную и шлам.