В промышленно развитых странах заметными источниками загрязнения окружающей среды являются машиностроительные предприятия. Распространенным отходом их деятельности являются разнообразные отработанные смазочно - охлаждающие жидкости (СОЖ), применяемые при механической обработке различных материалов.
Отработанные СОЖ – являются особым видом опасных отходов, содержащих одновременно: масла, продукты переработки нефти, присадки, твердые частицы и воду. Из-за своей опасности такие продукты подлежит обязательному обезвреживанию или регенерации, причем, одной из важнейших задач является возврат в окружающую среду очищенной воды. При этом, для предприятий экономически выгодным является процесс восстановления (регенерации) СОЖ и возвращение их в производственный процесс.
Необходимо отметить, что прежде всего, в процессе использования СОЖ загрязняются механическими примесями, а также биологической микрофлорой, в результате чего теряют свои эксплуатационные качества. Это приводит к необходимости их частой замены, переработки и утилизации.
Практически все СОЖ относятся к третьему классу опасности и их сброс без предварительной очистки в общую систему канализации запрещен.
Большинство СОЖ производятся на водной основе и делятся на следующие типы:
1. Эмульсионные (эмульсолы) - это смеси эмульгаторов, минеральных масел, присадок и воды, применяются в виде эмульсии.
2. Полусинтетические СОЖ — это смеси эмульгаторов, масел, синтетических компонентов, растворителей, присадок и воды, применяются в виде дисперсий.
3. Синтетические СОЖ — это смеси на основе гликолей, полиалкиленгликолей с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ), минеральных солей и воды, применяются в виде растворов.
Срок службы СОЖ относительно небольшой и составляет от 1 до 3 месяцев. Как упоминалось выше, это вызвано тем, что в процессе использования, СОЖ теряют свои эксплуатационные свойства в результате накопления металлических частиц и образивов, окисления и термического разложения масел, образования смол, попадания специальных смазок и жидкостей из станков, накопления солей и микробиологического заражения.
Использованные в производственном процессе эмульсии СОЖ подлежат замене, но в виду устойчивости к разложению, сброс таких продуктов в очистные сооружения общего назначения недопустим.
Так как в состав использованных в производственном процессе СОЖ входят: минеральные масла, продукты нефтепереработки, растворители, присадки, полигликоли, механически частицы, абразивы и значительная доля воды (до 75%), то идеальным решением для таких отходов является их регенерация или переработка с целью обезвреживания и получения компонентов для вторичного использования и чистой воды.
Основные методы обезвреживания и регенерации отработанных СОЖ
1. Регенрация СОЖ центрифугированием.
Центрифугирование СОЖ - это физический процесс отделения механических и образивных примесей от эмульсии, воздействием на нее центробежных сил при вращении ротора специальной промышленной центрифуги. Такой метод хорош тем, что сохраняет состав СОЖ в неизменном виде, отделяя механические примеси. Но его можно применять ограниченное число раз, так как со временем, в результате естественного окисления, эмульсия теряет свои свойства, и ее приходиться заменять.
2. Реагентный метод обезвреживания СОЖ.
Это процесс разрушении структуры эмульсии отработанной СОЖ химическими веществами, называемыми деэмульгаторами, в качестве которых, чаще всего, используют растворы кислот HCl и H2SO4 и неорганические соли, такие как CaCl2, MgCl2, а также сернокислое и хлорное железо. В большинстве случаев наряду с реагентным используется коагуляционный способ разложения отработанных СОЖ.
3. Коагуляционный метод обезвреживания СОЖ
Этот способ основан на процессе слипания частиц в дисперсных системах и уменьшением их числа в дисперсной фазе. Особенно эффективно процесс коагуляции проходит в области коллоидной дисперсности, т. е. мельчайших частиц, находящихся во взвешенном состоянии в поле сил тяжести но не выпадающих в осадок. Коагуляция в естественных условиях происходит под влиянием молекулярных сил при соударении частиц в результате броуновского движения. Коагулянты – вещества, способные вызывать или ускорять коагуляцию. При введении в дисперсную систему коагулянтов ускоряется и облегчается отделение частиц дисперсной фазы от сплошной среды. Коагулянты гидролизуются в воде с образованием объемных структур в виде хлопьев, с высокими адсорбционными свойствами. В качестве коагулянтов используют: сульфат алюминия, хлорное железо, гидроокись алюминия и др.
Указанных выше метод может использоваться в технологических циркуляционных регенерационных системах, в которых эмульсии СОЖ разлагаются, а затем смешиваются вновь. Но этот процесс является достаточно сложным и длительным, требует большого количества реагентов и дает значительный объем шлама, который в промышленных объемах может отделяться декантерными (двухфазными) и трикантерными (трехфазными) центрифугами.
4. Флотационный метод обезвреживания СОЖ
Этот метод основан на эффекте флотации, т. е процессе молекулярного прилипания частиц флотируемого материала к поверхности раздела двух фаз, газа и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания. Обычно флотацию применяют для удаления диспергированных примесей, которые плохо отстаиваются естественным образом. Флотация СОЖ заключается в удалении из эмульсии мелкодисперсных частиц загрязнителя путем образования связки частица загрязнителя - пузырек воздуха, их всплывания и последующего удаления пенного слоя с поверхности жидкости.
5. Электрокоагуляционный метод обезвреживания СОЖ
Это разновидность коагуляционного осаждения коллоидных систем вследствие действия на них постоянного электрического тока, который вызывает электролитическую диссоциацию присутствующих в растворе солей и выборочное взаимодействие ионов с образованием и выпадением осадков (гелей) загрязнителей. Такой метод обезвреживания эмульсий отработанных СОЖ обладает существенными преимуществами перед прочими, так как позволяет в значительной мере отказаться от использования химических реагентов, а так же удобен возможностью автоматизации процесса. Из недостатков метода можно отметить использование больших объемов воды и дорогостоящих электродов.
6. Мембранный способ обезвреживания СОЖ (ультрафильтрация)
Возможна утилизация отработанных эмульсий СОЖ и с применением полупроницаемых мембран, которые пропускают воду и задерживают растворенные и эмульгированные частицы. Обратный осмос проводят при давлении от 1 до 8 МПа, а ультрафильтрацию – при давлении от 0,2 до 1 МПа. Эффективность очистки может доходить до 99,5 %. Для обратного осмоса используются мембраны МГА, а для ультрафильтрации ацетилцеллюлозные мембраны УАМ.
7. Обезвреживание СОЖ озонированием
Для обезвреживания отработанных водных СОЖ и очистки их от органических загрязнений, широко применяются способы окисления, в частности озонирование. Это технология очистки, основана на использовании газа озона. Благодаря его большой окислительной способности, разрушение органических веществ, находящихся в отработанной СОЖ, идет при нормальной температуре. В процессе озонирования одновременно происходит окисление примесей, дезодорация и обеззараживание сточной воды. Но часто полного окисления органических соединений достичь не удается, так как в СОЖ уже содержатся кислоты, которые в разбавленных растворах плохо окисляются даже озоном. Озонирование в процессе обезвреживания отработанных СОЖ наиболее эффективно для их доочистки после других процессов : коагуляции, флотации, электрокоагуляции.
8. Термические способы обезвреживания СОЖ
Из термических методов наибольшее распространение получили огневое обезвреживание и упаривание СОЖ.
Первый метод заключается в реализации ряда этапов. Сначала отработанные СОЖ нагреваются паром до 90-95 °С, затем проходят ряд фильтров грубой и тонкой очистки и снова нагреваются до 120-130 °С. После чего направляются в форсунки для сжигания в топке котла или печи. Производительность печи по утилизации эмульсии от 150 л/ч на мазуте и до 400 л/ч на газе.
Упаривание отработанных эмульсий СОЖ осуществляется в выпарных аппаратах стандартной конструкции, хотя такой процесс имеет высокую энергоемкость, но его можно использовать, как предварительную фазу для процесса ректификации СОЖ.
9. Регенерация компонентов СОЖ ректификацией
Ректификацию применяют, как вспомогательный метод для отделения от отработанных водных эмульсий СОЖ органических растворителей, а также бензинов, керосинов и т. д. Ректификация — это процесс многократного противоточного разделения бинарных или многокомпонентных смесей за счет массо и теплообмена между паром и жидкостью, осуществляемый в противоточных колонных ректификационных аппаратах с контактными элементами насадками или тарелками. Ректификация позволяет, путём многократного испарения жидкости и конденсации паров, разделить жидкие смеси на практически чистые компоненты, в том числе растворители, различающиеся температурами кипения. Выделение из отработанных эмульсий СОЖ органических растворителей имеет исключительно важное значение, как с экологической, так и с экономической точки зрения. Регенерация (рекуперация) растворителей с повторным возвращением в производственный процесс позволяет значительно сократить расходы на закупку новых материалов.
Необходимо подчеркнуть, что в результате применения ряда перечисленных выше методов отработанные водные эмульсии СОЖ полностью разлагаются на компоненты и теряют свои свойства. Такая ситуация не подходит для большинства малых и средних предприятий, которым экономически гораздо выгодней применять методы регенерации СОЖ.
Для производств, использующих СОЖ в небольших количествах, подходит следующая схема регенерации, которая заключается в удалении из эмульсий посторонних примесей, и их обеззараживании с помощью специальных добавок.
Технология работает следующим образом.
1. Отработанную загрязненную СОЖ собирают и направляют в накопительный резервуар (1), где происходит процесс отстаивания в течение 6 часов, в результате, которого масло всплывает и направляется в маслосборник (7), а шлам в шламасборник (8).
2. Шлам направляется на промышленную центрифугу средней производительности (9) для обезвоживания.
3. Из накопителя (1), для удаления микроскопических примесей, эмульсию подают на фильтр-транспортер с бумажной лентой (2), после чего она поступает в емкость для регенерации (3).
4. Процесс фильтрации отстоянной СОЖ происходит с применением фильтр-транспортера с бумажной лентой, которая предназначена для очистки водных эмульсий с вязкостью 1-1,5 мм2/с от механических примесей. Фильтровальная бумага ленты, обеспечивает требуемое качество очистки жидкости при хорошей пропускной способности и обладает необходимой прочностью.
5. В смесительную емкость (смесительный реактор) (3) из баков-дозаторов происходит добавление свежих компонентов:
-из бака (4) — свежий эмульсол (смесь эмульсола с водой в соотношении 1:1);
-из бака (5) – вода;
-из бака (6) – бактерицидный раствор.
Перекачивание компонентов может происходить с применением насосов (10) различного типа, например промышленных перистальтических.
Для регулирования потоков применяются вентили (клапаны) (11) с ручным или электрическим приводом.
6. Смесь перемешивают специальной электроприводной мешалкой, отстаивают, удаляют всплывшее масло и полученный СОЖ возвращают в производство.
Такой способ обработки удобен тем, что не предусматривает полного разложения СОЖ и она возвращается в производство после полного удаления механических примесей и ее дополнительного обеззараживания. При замкнутом цикле регенерации подобного типа сокращается количества сточных вод, уменьшается количество шлама и отработанного масла, оптимизируются затраты на закупку концентрата СОЖ и прочих компонентов, что экономически выгодно предприятию и повышает экологичность производственного процесса.
Декантерная центрифуга
Фильтрующие промышленные центрифуги
Ректификационное оборудование
Оборудование от компании «Мида»
Наша компания специализируется на подборе и поставке промышленного химического оборудования. В нашем каталоге Вы найдете разные виды и модели оборудования от ведущих производителей. Специалисты компании «Мида» помогут выбрать подходящее решение для Ваших производственных задач. Для получения консультации отправьте запрос через специальную форму на нашем сайте, позвоните +7 (495) 145-06-01 или напишите на info@mida.ru.