Очистка сточных вод от смазочно-охлаждающих жидкостей

        Также для обработке эмульсий, применяемых в процессах резания  металлов, предложено концентрировать  эти эмульсии методом ультрафильтрации  до так называемой предельной концентрации, затем разрушать эмульсию и выделить из нее масла. Отработанная эмульсия из сборной емкости через сетчатый фильтр для отделения взвешенных примесей поступает в бак, подключенный к циркуляционной системе, откуда эмульсия насосами через предфильтры  подается в батарею ультрафильтров. Отделенная вода сливается, а концентрированная эмульсия частично подается в смеситель, где обрабатывается деэмульгаторами. Разрушенная эмульсия расслаивается в разделительной емкости, из верхней части которой забирают масло, а из нижней сливается вода [36].

       При  очистке отработанных СОЖ, содержащих  компоненты эмульсолов марок  ИХП-45Э и НГЛ-205, величина ХПК  пермеата не превышает 200 мг/л,  что позволяет использовать очищенную  воду как для приготовления новых СОЖ, так и сбросить ее в городскую канализацию. В исследованном диапазоне концентраций при увеличении концентрации эмульсола более, чем в 8 раз проницаемость мембран уменьшается незначительно, однако величина проницаемости достаточно низка, что в настоящее время не позволяет использовать метод ультрафильтрации для очистки отработанных СОЖ при большом их расходе [37].

    Рабочее давление 0.3-0.45 МПа. Селективность по нефтепродуктам  не менее 99%. Рабочая фильтрующая поверхность до 12 м².

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Электрохимический  способ очистки воды

 

Электрохимической способ очистки сточных вод с использованием металлического растворимого анода, в котором используют алюминиевый анод, выполненный в виде гранул, а процесс очистки осуществляют, подавая на анод сильноточные импульсные электроискровые разряды синхронно с импульсным магнитным полем напряженностью 100-150кА/м при длительности импульсов 2-5 с [38].

Существенным недостатком  является то, что при заявленных параметрах вода обрабатывается импульсным постоянным током в алюминиевых гранулах, выполняющих роль анода. В результате диспергирования алюминия с последующим его окислением водой образуется только гидроксид алюминия, что не позволяет осуществить эффективную очистку воды различных категорий в широком диапазоне концентраций загрязнений. Кроме этого, применение дополнительного импульсного поля высокой напряженности требует дополнительных энергетических затрат, что увеличивает удельный расход энергии на процесс очистки воды и снижает КПД источника тока до 0.7%.

Достоинства: применение данного способа позволяет получить очищенную воду, не обогащенную анионными  осадками солей. Таким образом, удается  достигнуть снижения общего солесодержания, что особенно важно для создания систем оборотного водоснабжения. Кроме того, позволяет одновременно с коагулированием обеспечить формирование кристаллических соединений с высокой сорбционной емкостью что, в свою очередь, обеспечивает достаточную полноту очистки и высокую гидравлическую крупность осадка с плотностью твердой фазы 5-6 кг/м³ , занимающего объем в 2-3 раза меньше обычного. При этом включения загрязнений в твердую фазу составляют 3-5%, а полученный шлам состоит на 85-90% из оксидов металла. Кроме повышения степени очистки воды, снижается время обработки, а также уменьшаются энергетические затраты [38].

Химический анализ маслосодержащих  отходов, образующихся при электрохимической  очистке отработанных СОЖ на основе эмульсола «Укринол-1», показал, что  наиболее ценным для утилизации веществами являются углеводородные масла (45%) и гидроксид Al (8-9%). Гидроксид алюминия может быть выделен из отходов с помощью Н₂SO₄ или HCl кислоты с получением раствором сернокислого или хлористого алюминия, которые могут быть использованы для очистки отработанных СОЖ, в производстве эмульсола или использованы для технических целей на машиностроительных предприятиях [39].

Для повторного использования  водомасляные эмульсии отработанных СОЖ (ВМЭ О СОЖ) непригодны. Целью данной работы являлось изучение возможности  разрушения ВМЭ О СОЖ путем  обработки в электролизере  с нерастворимыми (графитовыми) электродами. Исследовали совместное воздействие добавок неорганических коагулянтов и электрического поля постоянного тока.

Использован диафрагменный  электролизер из оргстекла с объемом  камер 200 см³,  диафрагмы из хлопчатобумажного бельтинга и угольными электродами толщиной 0.8 см и площадью 90см², источником питания служил выпрямитель ВСА-111К. В качестве меры электрохимического воздействия применяли величину окислительно-восстановительного потенциала (ζ) среды, равную потенциалу насыщенного платинового электрода относительно хлорсеребряного электрода сравнения. Одновременно контролировали значение рН среды.

Причиной разрушения эмульсий под воздействием внешней  разностей потенциалов является как электрический пробой жидких пленок, так и силы притяжения дипольной  природы, действующие между частицами и возникающие благодаря эффектам поляризации двойного электрического слоя, а также материала дисперсной фазы. Обработка ВМЭ О СОЖ в анодной зоне электролизера сопровождается снижением рН эмульсии.

На первой стадии эксперимента обработку ВМЭ О СОЖ проводили в отсутствии коагулянтов. Эмульсию помещали в катодную или анодную зону электролизера и подвергали действию электрического тока с плотностью 0.09 А/см².

При исходной величине сухого остатка 0.9 -1.5 г/л степень очистки  ВМЭ О СОЖ, равная 95-97%, является недостаточной. К тому же при электрохимической обработке в отсутствие добавок коагулянтов хлопья масла всплывают на поверхность очищаемой эмульсии  и, следовательно, необходим сбор его с поверхности непосредственно в электролизере.

В целях повышения эффективности разделения в дальнейшем использовали неорганические коагулянты: сульфаты алюминия, кальция, меди, хлорид магния, оксид кальция. Независимо от растворимости в воде все применяемые реагентов вводили непосредственно в ВМЭ О СОЖ в дозе от 1 до 50 г/л.

После добавления комплексного коагулянта хлопья масла оседают  недостаточно быстро, поэтому дополнительно  применяли воздействие электрического тока. Это позволило не только увеличить  скорость седиментации, но и проводить  более полное разрушение ВМЭ О СОЖ. Подобным образом воздействовали на эмульсию СОЖ и после добавления в нее сульфата алюминия.

Для нейтрализации рН эмульсии после обработки в анодной  зоне электролизера ее направляют в  катодную зону, при этом в анодную  зону поступает свежая порция ВМЭ О СОЖ, заправленная комплексным коагулянтом, и при подаче напряжения на электроды происходит одновременное разрушение эмульсии в анодной зоне и установлении необходимого значения рН в зоне катода. 

Предлагаемая схема  позволяет проводить процесс очистки непрерывно. Используемые в качестве коагулянтов соли являются дешевыми и доступными реагентами; сульфат меди, кроме того оказывает бактерицидные, противомикробные действия на сточные воды, что исключает необходимость предварительной биологической защиты  ВМЭ О СОЖ.

Оксид кальция мало растворим  в водной среде, большая его часть  скапливается на дне электролизера, что позволяет использовать его  многократно. Кроме того, в процессе микрофильтрации сточные воды будут  полностью очищены не только от следов оксида кальция, но и от образующегося трудно растворимого соединения меди – основной углекислой соли  или гидроксида меди [40].  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Электроимпульсный  способ очистки воды

 

 

Очистка воды от физико-химических и микробиологических загрязнений, в том числе от тяжелых металлов, СОЖ, нефтепродуктов, органики и других загрязнений. Способ включает  обработку воды и содержащихся в ней загрязнений в гранулированном слое металла импульсными электрическими разрядами. Обработку воды производят последовательной подачей высоковольтных и сильноточных импульсов с противоположной полярностью при отношении энергий сильноточных импульсов к высоковольтным в диапазоне 0.1-10, причем напряжение высоковольтных импульсов составляет 800-1000 В, а сильноточных – 100-300 В, а сила тока импульсов составляет соответственно 150-300 и 500-1500 А.  Результат состоит в снижении времени очистки и уменьшении энергетических затрат [38].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Коагуляция

 

Известен способ очистки сточной воды от ионов металлов, включающий пропускание очищаемой воды между электродами электролизера с последующим отделением осадка [41].

Основными недостатками очистки воды по такому способу коагуляции являются: ограниченная производительность, связанная с малой плотностью тока в основной зоне аппарата очистки, периодический режим работы, большие площади под оборудование, большая энергоемкость и высокая стоимость приборов и оборудования. Повышение производительности требует повышения плотности тока, а это, в свою очередь, требует подкисления воды, что затрудняет поддерживание оптимального значения рН, вызывает пассивацию электродов и требует дополнительных мероприятий по их очистке. Пассивация электродов и наличие органических загрязнений в очищенной воде вызывают перенапряжение на электродах, повышая энергоемкость процесса и снижая стабильность работы аппарата очистки. Ограничения по плотности тока приводят к увеличению времени пребывания очищенной воды в активной зоне электролизера, снижая его производительность. Выделяющийся в электролизере водород и кислород создают взрывоопасные смеси, поэтому необходимы сложные мероприятия по их раздельному удалению из многоэлектродного объема аппарата.

Известен способ очистки  сточных вод, содержащих СОЖ, от масел  коагуляции в присутствии химических реагентов (или насыщение стоков воздухом) с последующим отделением скоагулированных примесей осаждением или флотацией.

Недостатками данного  способа является невысокая степень  очистки, обусловленная тем, что  после реагентной обработки не удаляются продукты разложения СОЖ.

Известен способ очистки  сточных вод от продуктов разложения СОЖ путем подачи исходной воды под  давление в электролизную камеру в присутствии флокулянта при  одновременной ее механической активации  в межэлектродных пространствах и коагуляции примесей в присутствии флокулянта, сопровождаемой флотационным эффектом.

Недостатком является невысокая  степень очистки, обусловленная  электрохимическим процессом, в  ходе которого происходит загрязнение  электродных пластин, что приводит к сужению межэлектродного пространства.

Способ очистки сточных  вод, содержащих продукты разложения СОЖ, заключающийся в отстаивании  стоков, фильтрации их, электрокоагуляции  на первой стадии при плотности тока 100 А/м², биологической очистки в аэробных условиях при Т=30-35⁰С в течение 7-10 суток; 1/3-2/3 от объема сточных вод, прошедших аэробную биологическую очистку, смешивают со сточными водами, обработанными в электрокоагуляторе коагулянтом; полученную смесь подвергают вторичной биологической очистке при 50⁰С в течение 3-5 суток с последующей электрокоагуляцией на второй стадии при плотности тока 200-300 А/м²,  обеспечивающей окончательное осветление стоков.

Недостатком является невысокая  степень очистки, обусловленная  электрокоагуляцией на первой стадии, в процессе которой происходит неизбежное зарастание пластин, приводящее к сужению межэлектродного пространства, и значительные затраты электроэнергии в связи с двухстадийностью процесса электрокоагуляции, длительность и сложность процесса очистки.

Осуществление реагентной коагуляции на первой стадии способствует дестабилизации очищаемой эмульсии и «облегчению» процесса электрохимической коагуляции на второй стадии, так как на второй стадии поступают частично деструктурированные продукты разложения СОЖ, содержащиеся в сточных водах.

Этот фактор в сочетании  с предложенными параметрами  процесса реагентной коагуляции –  градиентами скоростей смешения, градиентами скоростей перемешивания  в процессе собственно хлопьеобразования  и временными интервалами этих процессов обеспечивает достижение поставленной цели – повышение степени очистки, сокращение длительности процесса и уменьшения энергозатрат.  Данный способ обеспечивает также сокращение длительности процесса за счет исключения стадии биологической очистки и снижения расхода электроэнергии за счет использования реагентной очистки на первой стадии [41].

Исследована кинетика разрушения стойкой эмульсии СОЖ «Укринол-1» методом электрокоагуляции с использованием А1-электродов, обеспечивающая экономию электроэнергии и металла электродов [42].

Изобретение относится  к способам очистки сточных вод, содержащих эмульсии масел, жиров, нефтепродуктов и отработанных СОЖ и может  найти применение машиностроительной, химической промышленности и на предприятиях бытовой химии.

Способ очистки сточных вод путем деэмульгирования отработанными растворами ванн травления с последующей электрокоагуляции в электролизере с растворимыми железными электродами. Недостатками способа являются низкое качество очищенной водной фазы в виду более низкой активности гидроксидов железа, полученных химическим путем в сравнении с электрохимическим.

Наиболее близким к  предлагаемому изобретению является способ очистки сточных вод, содержащих эмульгированные нефтепродукты, включающей деэмульгирование суспензией осадков – отходов гальвано-производства на основе гидроксидов железа и кальция, взятых в количестве 0.5-10.0 частей сухого остатка суспензии на одну часть эмульгированного нефтепродукта, с последующей электрокоагуляции сточной воды в течение 10-15 мин, с использованием растворимых железных или алюминиевых анодов.

Недостатками являются использование суспензии осадков-отходов  гальвано-производства, обладающих пониженной адсорбционной активностью и содержащих большое количество водорастворимых солей тяжелых метолов, переходящих при очистке в водную фазу и не позволяющих сбросить ее в канализацию без дополнительной очистки. Кроме того, электрокоагуляция на основе листового или стружечного (засыпного) анода в условиях прототипа не эффективна в виду быстрого наступления пассивации электродов, особенно при большом содержании эмульгированных органических продуктов в воде, а механическое перемешивание стружечного анода за счет его вращения или вибрации представляют большие технические трудности. Применение «переполюсовки» также не обеспечивает достижение первоначальных величин [43].