Очистка сточных вод от смазочно-охлаждающих жидкостей

Для получения воды из водно-масляной эмульсии, применяемой в машиностроении как смазочное и охлаждающее средство, предложена следующая технология очистки: нейтрализация эмульсии минеральной кислотой; добавление окислителя (гипохлорит натрия) для окисления сульфидов и нитритов и предотвращения восстановления Fe(III); добавка FeCl₃ с повторной корректировкой рН для образования Fe(OH)₃, которая разрушает эмульсию и адсорбирует масла; нейтрализация и фильтрование смеси через намывной фильтр. Все процессы проводятся при температуре t=40-95⁰. Отношение веса адсорбированных масел к весу Fe(OH)₃ составляет 10-20, в то время как в известных способах очистки эмульсий оно не превышает 2.5. Очищенная вода может быть использована повторно [52].  Отработанную смазочно-охлаждающую жидкость можно использовать при обезвреживании промышленных стоков. Используют СОЖ на водной основе в качестве реагента, заменяющего ранее употребляющуюся известь [53].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Флотация

 

 

     Для очистки больших объемов маслоэмульсионных стоков успешно применяется метод реагентной напорной флотации. Этот метод внедрен на ГПЗ-2 (г. Москва). Очистку маслоэмульсионных сточных вод проводят по следующей схеме: сточная вода поступает в отстойник-накопитель, где происходит выделение механических примесей и свободных масел, а затем в этой же емкости производится нейтрализация жидкости серной кислотой до рН=7-8. Нейтрализованная сточная вода поступает во флотатор, куда одновременно подается раствор сернокислого алюминия. Образующаяся в процессе напорной флотации пена собирается и направляется в пеносборник [22].

    ООО НПО  «Промышленный технопарк» совместно  с Институтом общей физики  РАН, ЧувГУ им. И.Н.Ульянова (г.  Чебоксары) разработаны и выпускаются  новые универсальные установки  типа «Флотатор-У» для непрерывной  очистки различных моющих растворов и сточных вод от свободных и     эмульгированных   маслонефтепродуктов, органических и не органических загрязнителей  [40].  

     Установки типа «Флотатор-У»   просты в эксплуатации, практически не требуют специального обслуживания, не требуют электроэнергии, если очищаемая жидкость может быть подана в установку самотеком, легко встраиваются в различные технологические машины и линии, могут работать как с холодными, так с нагретыми жидкостями, имеют возможность комплектоваться различными дополнительными устройствами,  повышающими качество и степень очистки, обеззараживания, регенерации и последующей утилизации  различных технологических жидкостей.      Извлекаемые установкой масло-нефтепродукты, как товарная продукция, могут быть реализованы различным нефтеперерабатывающим предприятиям, предприятиям производящим железобетонные конструкции, асфальт, использоваться для собственных нужд и т.п. [40].

       При очистке сточных вод от стабилизированных нефтепродуктов (смазочно-охлаждающие жидкости, моющие и обезжиривающие растворы и т.п.) применяется технологическая схема 2 с предварительной дестабилизацией эмульсии путем первоначального подкисления и использования специальных коагулянтов и флокулянтов. При этом получение кислоты и коагулянта осуществляется электрохимическими методами, что значительно облегчает процессы приготовления и дозирования реагентов. Сточные воды поступают на очистку во флотатор 1-ой ступени. В нем происходит первичное извлечение механических примесей и нефтепродуктов. Далее через смеситель стоки поступают на очистку во флотатор 2-ой ступени, обеспечивающий извлечение скоагулированных примесей. Процесс фильтрования обеспечивает полное извлечение из воды нерастворимых примесей. Очищенная вода собирается в емкость очищенной воды, из которой сбрасывается в канализацию или возвращается в производство для повторного использования. В схеме предусмотрен сатуратор, обеспечивающий подготовку насыщенной пузырьками воздуха воды и ее подачу во флотаторы 1-ой и 2-ой ступеней, и электрохимический реактор, в котором осуществляется приготовление кислоты и коагулянта для очистки воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

          

    Схема 2 – Очистка сточных вод, содержащих стабилизированные эмульсии

Преимущества установки: комплексная очистка сточных вод от механических загрязнений, масел, нефтепродуктов, и, частично от органических и поверхностно-активных веществ;    компактность комплекса;    полуавтоматический режим работы комплекса;  высокая степень надежности;  простота в обслуживании; возможность частичного или полного отказа от применения реагентов; обеззараживание и стабилизация очищенной воды без использования дополнительного оборудования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7 Биологическая очистка сточных вод от СОЖ

 

     Отработанные водные смазочно-очистные жидкости (СОЖ) представляют собой концентрированные сточные воды с содержанием масел от 20 до 50 г/л. Их сброс в канализацию и водоемы запрещен. Как правило, отработанные СОЖ поступают на доочистку с концентрацией нефтепродуктов не более 1.5 г/л ввиду большого разнообразия состава маслосодержащих сточных вод и в зависимости от требований, предъявленных к качеству очищенной воды, используемой в оборотных циклах и для сброса в канализацию, применяют различные способы очистки талых вод. Среди них отстаивание с механическим отбором масла, центробежное разделение масла, реагентный способ, сорбция, флотация, электрохимическая коагуляция и др. Однако эти способы несовершенны, скорость очистки сточных вод ими невысока, а получающуюся при этом липкую массу практически невозможно утилизировать [54].

         Наиболее близким техническим  решением к предложенному является  способ очистки вод от нефтепродуктов, предусматривающий введение в  очищаемую воду культуры микроорганизмов рода Pseudomonas [54].

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Отработанная эмульсионная СОЖ с концентрацией  нефтепродуктов не более 1,5 г/л подают в биореактор. Туда же вводят суспензию  клеток штамма Pseudomonas fluorescens 2-a ЦМПМ В-2443 в количестве не менее 10¹¹ кл/л. Предварительно в реактор вносят шлак отходы литейного производства с диаметром частиц не менее 1 мм в количестве от 50 до 100 г/л. Одновременно с суспензией клеток бактерий в реактор также вносят азот и фосфор (в виде солей) в соотношении 1:5. После поступления перечисленных ингредиентов в реактор, в него последовательно вводят перекись водорода и хлорид кальция в количестве 10^-6 моль и 0,036-0,046 моль на 1 л среды соответственно до образования биофлоков. После чего в течение не менее 4 ч среду перемешивают, при этом первые 2 ч температуру среды поддерживают в интервале 38-40^оС, после чего перемешивание прекращают и отстаивание  ведут  в  течение  6 ч  при  температуре 16-20^оС [54].

      Таким  образом, после слития очищенной сточной воды один рабочий технологический цикл осуществляют за 10 ч. Начиная с 2-го рабочего цикла количество вносимого в реактор хлорида кальция снижают в 2 раза.         Шлак-отходы с иммобилизованными на нем микроорганизмами по окончании рабочего технологического цикла из реактора не изымают. Эффект очистки сточных вод составляет 99% Необходимо подчеркнуть, что реактор, в котором ведут очистку, имеет керамическое покрытие. При большей же концентрации нефтепродуктов на входе в биореактор эффективность очистки в процентном отношении несколько ниже (98,8%) [54].

       Были  проведены  исследования  очистки   стока, загрязненного  смазочно-охлаждающей   жидкостью  укринол-12. Исследования  проводили  на лабораторной  модели биофильтра  и аэротенка смесителя, работающего по непрерывно-проточному  принципу.  Из  сборной емкости сточная вода  с концентрацией СОЖ 0,05% поступала на 1 ступень очистки биофильтра. Очищенная жидкость  направлялась  в отстойник, затем в аэротенки 2 и 3 ступеней  очистки. Сооружения  работали  круглосуточно при температуре 20-24 ⁰С [55].

       Для  глубокого обезвреживания отработанных  СОЖ разработана трехступенчатая  технология, предусматривающая разложение  эмульсий и выделение тяжелых   металлов методом реагентного осаждения и / или флокуляцией с последующей биологической очисткой сточных вод с       ХПК = 9000 мг/л в биосорбционном аэробном реакторе и  разделением иловой смеси мембранным методом. Циркулирующая  биомасса в смеси с активным углем диспергируется с помощью струйного смесителя, что обеспечивает необходимый для биосорбционных процессов глубокой очистки массообмен между твердой и жидкой фазами.  За счет поддержания высокой концентрации биомассы в реакторе достигается высокая степень биологического окисления углеводородов, активным углем. Избыточная биомасса  после гравитационного разделения и обезвоживания выводится из системы. ХПК очищенной сточной воды не превышает 400 мг/л. [56]

       В  1996 году была разработана в  лаборатории фирмы Compagnie Generale des Eaux (Франция) схема Biolix  для очистки сточных вод от жиров, масел, нефти и смоляных загрязнений. Сточные воды после очистки от крупных включений осветляют в первичном отстойнике с добавлением гидроксида кальция, солей азота, фтора и направляют в аэротенк с циркуляцией активного ила.  Достигнуто снижение загрязнений сточных вод по ХПК  90%. Производительность сооружений 23000-22600 м³/сут [57].

             Достоинства биологической  очистки: 

1 Активный  ил  хорошо  отделяется  от  жидкости  [54,55];

2 Очищенный  сток  без  запаха, слабо – желтого  цвета [54,55,58];

3 Достаточно высокая   скорость  очистки [54,55].

     Недостатки:

1 необходимо  предварительное   разбавление, так как в процессе  жизнедеятельности микроорганизмов  образуются  промежуточные  продукты деструкции органических загрязнений  стока, которые  губительно  действуют на микрофлору аэротенка [54,55,59];

  2  необходима  предварительная  локальная  очистка (разложение  смеси с  целью уменьшения  пенообразования) [54,60].

 

    

 

 

 

 

 

3 Вывод

      Как следует из приведенного обзора, в разработке эффективных методов очистки концентрированных маслосодержащих сточных вод в последние годы достигнуты определенные успехи. Построены и введены в постоянную эксплуатацию установки по очистке маслосодержащих сточных вод методами коагуляции, электрокоагуляции, реагентной напорной флотации. Значительное количество установок на предприятиях машиностроительной и металлургической промышленности строится. Очищенные маслосодержащие сточные воды вместе с другими сточными водами предприятия поступают обычно на городские очистные сооружения.

Изучена возможность  применения отработанных эмульсий  в  производстве  строительных материалов, в частности бетона и керамзитобетона. Добавка отработанной эмульсии увеличивает прочность керамзитобетона  на сжатие  и пластичность керамзитобетонной смеси.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Список использованной литературы

  1.  Обработка смазочно-охлаждающих сточных вод с целью их повторного                    использования. Сафаров Д.И. [ и др. ] // Химия и технология воды. – 1990. – Том 12.- №12. - 20-22 c.

   2. Справочник по применению и нормам расхода смазочных   материалов/ Е.А. Еминов [ и др. ]. – М.; 1977. – 82-83 c.

   3. Итинская, И.И.  Справочник по топливу, маслам и   технологическим жидкостям/ И.И. Итинская, Н.А. Кузнецов. - М.: Колос, 1982. – 208 c, ил.

   4. Газохроматографические исследования состава отработанных СОЖ и продуктов, образующихся при их электрофлотокоагуляционной очистке. Прокопьева М.Ф. [и др.] // Химия и технология воды. – 1988, Том 10. - № 4. - 29 c.

   5.  Очистка сточных вод, содержащих СОЖ Укринол -1. Василенко И.И. [и др.] // Машиностроитель. – 1979. - №10. – 26-27 c.

   6. Новые смазочно-охлаждающие жидкости и смазки для холодной   штамповки металлов. Картуш Р.В. [и др.] // Химия и технология топлив и масел. – 1974. - №11.

   7. Папок, К.К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям : учеб. пособие / К.К. Папок, Н.А. Рагозин. – М.;1975. – 280-281 c.

  8. СОЖ – водные эмульсии. Schwalm H. Wasseremulgierbare Kuhlschmiermittel. Grundsotzliches zur Einfuhrung moderner pflegeleichter Langzeit – KSM zwecks Erzielung groberer Effizienz // Metalloberflache. – 1978. – 32. - №5. – 206-209 c (нем.).

    9. Эмульсионные и водные СОЖ. Saint – Yves M. Coupe et emulsions. B-emulsions et solutions // Achats et entret. – 1975. – 24. - № 268. – 45-49c, 51-57 (франц.).

   10. Пат.,  252-34.7 США, С 10 М 3/22. Aqueous lubricating compositions containing salts of styrene – malefic anhydride copolymers and an inorganic boron compound / Gower Howard D., Gower Bob G., Young David. - № 3629112, заявл. 25.11.1968, опубл. 21.12.1971.

   11.   Пат. Бельг., Кл. С 10 М.  Compositions lubrifiantes/ Benson A., Karg G. - № 752353, заявл. 22.06.1970, опубл.01.12.1974.

   12.  Материалы к обоснованию ПДК аэрозоля нефтяных масел без присадок, применяемых в качестве СОЖ. Лутов В.А. [ и др. ] // Гигиена труда и профессиональные заболевания. – 1974. - №10. – 49-52 c.

   13. Оценка токсичности новых СОЖ. Рощевская Н.Ю.   [и др.] //Гигиена труда, профпатология и токсикология в машиностроительной и химической промышленности. – М.; 1984. – 73-75 c.

   14. Токсикологическая оценка нового химического соединения – СОЖ СКТБ-БК / Р.Х. Алиева, А.И Сатарова // Охрана труда и здоровья работающих в ведущих отраслях промышленности Азербайджана. Сумгаит. – 1982. – 87-91 c.

   15. Значение предварительных исследований для установления причины высокой опасности смазочно-охлаждающих жидкостей. The utility of preliminary surveys to detect the cause  of acute metalworking fluid hazards / Popendofr W. and  over.

   16.  К вопросу о токсичности новых СОЖ, внедряемых в машиностроение. Елисеева О.И. [и др.] / Сб. науч. тр. Моск. НИИ гигиены. – 1979. - №13. – 100-102 c.

   17. Методические подходы к ускоренной оценке вредного действия на организм новых СОЖ. В.С. Поздняков [и др.] / Сб. научн. тр. Моск. НИИ гигиены. – 1976. – №10 – 131-136 c.

   18. Влияние СОЖ на организм работающих подростков/ Кондратьева И.И. [и др.] // Гигиена и санитария. – 1972. - №7. – 40-43 c.

  19. О вегетативно – сензитивных полиневритах кистей рук у лиц, работающих со СОЖ / Шестаков Н.М. [и др.] // Гигиена труда и профессиональные заболевания. – 1975. - №2. – 48-50 c.