Утилизация и очистка СОЖ

Введение……………………………………………………………………………...7

1 Общие сведения о технологии................................................................................9

1.1 Очистка СОЖ коагуляцией................................................................................10

1.2 Очистка СОЖ электрокоагуляцией...................................................................14

1.3 Очистка СОЖ методом реагентной напорной флотации..............................17

1.4 Аэробная очистка СОЖ…………………………………………………..........18

1.5 Способы окисления СОЖ……………………………………………………...20

1.6 Переработка СОЖ термическими способами………………………………...21

1.6.1 Холодильные способы………………………………………24

1.7 Очистка СОЖ с помощью мембран ……………………………….................24

1.8 Очистка СОЖ методом коалесценции………………………………………..27

1.8.1 Свойства коалесцирующего материала…………………….29

1.8.2 Свойства эмульгированного продукта……………………..31

1.9 Направление фильтрации……………………………………………………...32

1.9.1 Процессы, протекающие в поровых каналах……………...32

2 Очистка СОЖ на ОАО «Промтрактор»…………………………………..........35 2.1 Описание технологического процесса………………………………………..37

2.2 Технико-экономическая оценка способов очистки СОЖ и перспективы раз-вития………………………………………………………………………………...41

2.3 Характеристика отработанной СОЖ до и после очистки…………………..43

2.4 Материальный баланс по стадиям…………………………………………….46 3 Описание технологического процесса………………………………………….52

3.1 Перечень технологических стадий……………………………………………52

3.2 Описание технологии………………………………………………………….52

3.3 Нормы технологического режима и контроль производства……………….55

3.3.1 Обслуживание установки очистки СОЖ…………………55

3.4 Контроль технологического процесса производства………………………..56

3.5 Текущий контроль качества и корректировка показателей эксплуатацион-ных свойств эмульсий СОЖ………………………………………………………57

3.6 Рекомендации по автоматическому контролю и автоматическому управле-нию процессом…………………………………………………………………......61

3.7 Выбор основного и вспомогательного оборудования……………………….63

3.8 Технологический расчет аппаратов………………………………………......64

3.8.1 Расчет вертикального отстойника……………………….64

3.8.2 Расчет коалесцентного сепаратора………………………67

4 Безопасность и экологичность проектных решений ………………………….70

4.1 Характеристика образующегося осадка………………………………………70

4.2 Техника безопасности…………………………………………………………73

4.2.1 Противопожарные мероприятия………………………..73

4.2.2 Основные требования по технике безопасности……...74

5 Технико-экономическое обоснование процесса………………………………76

5.1 Потребление по годам…………………………………………………………76

5.2 Эффективность внедрения рекомендуемой технологии производства про-дукции……………………………………………………………………………….76

5.3 Технико-экономические показатели проекта очистки СОЖ………………76

5.4 Заработная плата……………………………………………………………….78

Заключение…………………………………………………………………………82

Список использованных источников……………………………………………83

Введение

Доля маслосодержащих вод (отработанные водосмешиваемые смазочно - охлаждаемые технологические средства (СОТС), моющие и дезинфицирующие растворы, утечка из систем смазки и маслохозяйств) в общем заводском стоке составляет 40-60 массовых процентов. В связи с этим вопросы организации переработки отработанных водосмешиваемых СОТС, выбор способа локальной очистки который определяется количеством, составом, ценой применяемой СОТС, возможностями завода и прочими условиями, приобретают особую актуальность.
...

1.1 Очистка СОЖ коагуляцией

Для обезвреживания СОЖ может использоваться типовая установка, принципиальная схема которой показана на рисунке 1. Отработанная СОЖ поступает в приемную ем­кость (1) в которой в течение нескольких часов отста­ивается. Всплывшее масло сливается в емкость (10), осевший шлам — в сборник (11). Эмульсия насосом (2) подается в смеситель (3), в котором СОЖ обрабаты­вается серной кислотой, поступающей из сборника (4), до требуемой величины рН. Из центробежного се­паратора (9) отделившаяся органическая фаза напра­вляется в сборник (10), а частично очищенная эмуль­сия — в реактор (8). В реакторе жидкость обрабаты­вается коагулянтом, дозируемым из емкости (6), и пе­ремешивается под действием барботируемой струи воздуха. Затем раствор отстаивается.
...

1.2 Очистка СОЖ электрокоагуляцией

Перспективным способом очистки коллоидно-дис­персных систем является электрокоагуляция. Сущность способа заключается в разрушении эмульсии и коагуляции эмульгированных масел под действием продуктов электрохимического растворения алюминиевых анодов и флотаций коагулянта водородом, образующимся на катодах.
Перед электрохимической обработкой сточные воды подкисляют до рН=5- 5,5 для снижения агрегативной устойчивости эмульсии.
В процессе электролиза величина рН сточных вод возрастает до 6,5 - 7,5. Процесс очистки сточных вод складывается из следующих технологических операций: сбор, усреднение и отстаивание сточных вод, их подкисление, электрохимическая обработка, отведение продуктов очистки, осветление отработанной воды.
При электролизе подкисленных сточных вод происходит электролитическое растворение алюминиевого анода и образование гидроксида алюминия, обладающего высокой коагулирующей способностью [7].
...

1.3 Очистка СОЖ методом реагентной напорной флотации

Процесс очистки сточных вод от взвешенных веществ флотацией основан на физико-химических свойствах поверхности частиц взвеси, обуславливающих их способность образовывать флотокомплексы с пузырьками газа, чаще всего воздуха, под действием которых флотокомплексы, имеющие плотность меньше, чем у сточных вод, всплывают к поверхности воды, образуя флотопену.
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.
...

1.4 Аэробная очистка СОЖ

На металлообрабатывающих и машиностроитель­ных заводах получила определенное распростране­ние аэробная очистка, проводимая в аэротенках или биофильтрах. Аэробный биохимический распад ве­ществ осуществляется с помощью микроорганизмов, нуждающихся в свободном кислороде воздуха, ли­бо в кислороде, растворенном в воде.
Осуществление этого способа предъявляет опре­деленные требования к перерабатываемым СОЖ, в первую очередь в отношении ядовитых веществ и солей тяжелых металлов. Превышение допустимых концентраций токсогенов ведет к гибели микробных клеток и к выводу из строя очистных сооружений. Допустимая концентрация достигается путем раз­бавления общезаводским стоком. Для поддержа­ния оптимальных условий очистки необходимо дове­дение рН стоков до величины 6,8—7,2, достигаемое, как правило, нейтрализацией стока известковым мо­локом. Содержание взвешенных веществ не должно превышать 150 г/м3. Последние удаляются в от­стойниках или гидроциклонах.
...

1.5 Способы окисления СОЖ

Для очистки сточных вод от органических загрязнений, в частности от ПАВ, широко применяются способы окисления. В НПО «МАСМА» исследовалась возможность очистки отработанной СОЖ Укринол-1 хлором, гипохлоритом натрия, перекисью водорода и озоном. Исследуемая проба отработанной СОЖ насыщалась газообразным хлором в течение 2,5-3 ч до появления желто-зеленой окраски. Избыточный хлор отгонялся кипячением. При этом рН раствора был близок к 1. Величина ХПК снижалась с 2,5г О2/л до 1,7-1,9 г О2/л, что, по мнению исследователей, является следствием хлорирования органических веществ. Окисление отработанной СОЖ (рН 7-8) перекисью водорода в присутствии катализатора (FeSO4) может снизить ХПК до 1,6-1,7 г О2/л.
Высокая стоимость окислителей, жесткие условия проведения процесса, необходимость в специальном оборудовании и соответствующем реагентном хозяйстве практически исключают возможность применения рассмотренных выше способов окисления для очистки отработанных СОЖ.
...

1.6.1 Холодильные способы

Разновидностью термических способов являются холодиль­ные способы, которые включают стадии охлажде­ния, кристаллизации водной фазы, сепарацию и про­мывку кристаллов с последующим плавлением и по­лучением чистой воды. По типу установок различают вакуумные холодильные способы и с холодильным агентом; по характеру взаимодействия потоков — через фиксированные металлические теплопередающие поверхности и при непосредственном контакте. По технологии и аппаратному оформлению про­цесса к холодильным способам относятся и кристаллогидратные с температурой гидратообразования ниже температуры окружающей среды. Суть их в том, что молекулы некоторых веществ (например, пропана, бутанов, хлора и т. п.) в контакте с водой (либо водными растворами) при определенных тем­пературах, давлениях и перемешивании образуют кристаллогидраты. Последние по внешнему виду на­поминают кристаллы льда и содержат, кроме моле­кулы гидратообразующего агента, молекулы воды.
...

1.7 Очистка СОЖ с помощью мембран

Способ основан на разделении отработанных СОЖ с помощью полупроницаемых мембран, пропускающих воду и задерживающих растворенные и эмульгированные частицы. В практике обезвреживания находят применение ультрафильтрация и обратный осмос, проводимые соответственно при перепадах давлений 0,2-1 и 1-8 МПа.
Эффект очистки по эфирорастворимым веществам составляет до 99,5%. Содержание масла в очищаемой жидкости может быть снижено до 8 - 10 мг/л [14].
Перспектива применения мембранных способов базируется на возможности малоэнергоемкого разделения и утилизации водной и органической фаз. Вода используется при приготовлении новой партии СОЖ, а органическая фаза- как добавка к жидкому топливу, либо как компонент СОЖ. Для получения мембран используются полимерные пленки, стекло, фольга и др. Распространены ацетилцеллюлозные мембраны. Мембраны с порами более 1,5*10-6 мм относятся к ультрафильтрационным.
...

1.8 Очистка СОЖ методом коалесценции

На предприятиях нефтяной, нефтехимической и других отраслей промышлен­ности образуется большое количество эмульсий типа «масло в воде» (М/В) в виде полупродуктов, отработанных растворов или высококонцентрированных технологиче­ских стоков. При этом возникает необходимость в их разделении с целью утилизации дисперсной фазы (нефтепродуктов) или очистки стоков. Для этого обычно применяют­ся гравитационные сепараторы, нефтеловушки, бензо- и маслоотстойники. Они могут обеспечить удаление лишь пленочной и грубодисперсной части нефтепродуктов. Вы­деление тонкоэмульгированных веществ возможно только путем изменения фазово-дисперсного состояния эмульсии, приводящего к нарушению агрегативной устойчивости системы. Одним из наиболее перспективных методов воздействия на устойчивость эмульсий является метод коалесценции.
...

1.8.1 Свойства коалесцирующего материала

Как указывалось выше, необходимым условием реализации процесса контакт­ной коалесценции эмульсий типа М/В является гидрофобность поверхности фильтру­ющей загрузки коалесцирующего сепаратора. С целью подтверждения этого условия исследовался процесс образования и течения пленки масла по цепочке сферических гранул. В качестве гранул использовались шары из стекла и полиэтилена. Так как стекло обладает ярко выраженными гидрофильными свойствами, то для гидрофобизации поверхности шары обрабатывались специальными кремнийорганическими гидрофобизаторами. Вертикальная цепочка шаров погружалась в восходящий поток воды, а масло с заданным расходом по капилляру подавалось на нижнюю гранулу. В качестве масла исследовались нефтепродукты (бензин, дизельное топливо, сырая нефть, масло индустриальное) с плотностью 0,742-0,887 г/см3 и вязкостью 0,807-17,84 мПа-с.
...

1.8.2 Свойства эмульгированного продукта

Так как наибольшее значение имеет разделение водонефтяных эмульсий, то ограничимся рассмотрением эмульсий, в которых дисперсная фаза представлена в виде нефтепродуктов.
Начальный этап процесса коалесценции эмульсии происходит при контакте твер­дой поверхности (коалесцирующей загрузки) с двумя жидкостями (водой и нефте­продуктами). Если каждая из этих жидкостей смачивает твердую поверхность, то, очевидно, между ними будет иметь место конкуренция. Исходя из того, что смачивание определяется соотношением молекулярных сил, действующих между молекулами каждой отдельной жидкости, с одной стороны, и между жидкостью и молекулами твер­дого тела, с другой, лучше смачивать поверхность будет та жидкость, значение полярности которой ближе к полярности твердого тела.
Так как полярность жидкости характеризуется поверхностным натяжением, то чем меньше ее поверхностное натяжение, тем лучше смачивается твердая поверх­ность.
...

1.9 Направление фильтрации

При прохождении эмульсии через фильтрующую загрузку концентрация масла уменьшается за счет его контактной коалесценции и удельная нагрузка на единицу площади гранул в разных частях загрузки будет разная. На неравномерность распре­деления нагрузки будет оказывать влияние и процесс эвакуации пленки из тела загрузки в направлении действия гравитационных сил. Очевидно, что эти процессы, а следовательно, и неравномерность распределения нагрузки будут зависеть от направления фильтрации эмульсии. При этом возможны три случая: а) прямоточная схема -движение эмульсии параллельно направлению эвакуации пленки (снизу вверх); б) противоточная схема - движение эмульсии навстречу направлению эвакуации пленки (сверху вниз); в) перекрестная схема -движение эмульсии перпендикулярно движению пленки (горизонтально).

1.9.
...

1.9.1 Процессы, протекающие в поровых каналах

При течении эмульсий в поровых каналах происходит процесс коалесценции, эмульгированного продукта, который может протекать по двум механизмам. В силу малости радиусов каналов основным механизмом является «эффект зацепления» и седиментация капель на поверхность пленки, приводящие к последующей их коалесценции с этой пленкой, те. втеканию в нее, так называемая контактная коалесценция. В соответствии с законом Стокса скорость седиментации пропорциональна квадрату диаметра капель. Одновременно, в силу того, что гидродинамическое поле в каналах неоднородно, это приводит к градиентной коалесценции капель между собой и их укрупнению, так называемой межкапельной коалесценции. Скорость межкапельной коалесценции согласно теории Смолуховского пропорциональна объемной концентрации капель и их среднему радиусу. Следовательно, этот эффект будет проявляться только в случае достаточно концентрированных и (или) грубодисперсных эмульсий.
...

2.2 Технико-экономическая оценка способов очистки СОЖ и перспективы развития

Анализ имеющихся в литературе сведений позво­ляет произвести экспертную оценку различных спо­собов переработки отработанных водных СОЖ.
...

1. Александрин А.П., Егоршев А.А., Кацерова О.В., Комягин Е.А., Мынин В.Н., Терпугов Г.В. Вода и экология: проблемы и решении - 2002, № 2. с. 56-63.

2. Костюк В.И., Карнаух Г.С. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий.- К.: Техника, 1990.-120 с.

3. СТП 131.039.003-97. Жидкости смазочно-охлаждающие. Номенклатура и порядок применения. № 609.

4. Максимов В.Ф. Очистка и рекуперация промышленных выбросов. М.: Лесная промышленность, 1989.-413 с.

5. Смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием: Рекомендации по применению- М.: Научно-исследовательский институт информации по машиностроению, 1979.-95 с.

6. Смирнов Д.Н., Генкин В.Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов.- М.: Металлургия, 1989.-67 с.

7. “Удаление металлов из сточных вод” под ред. Дж.К.Кушни, М:Металлургия, 1987

8. Назарян М.М., Ефимов В.Т. Электрокоагуляторы для очистки промыш-ленных стоков.-Х.: Высшая школа. Издательство при Хаьков, ун-те, 1983.- 144 с.

9. М. Хаммер. Технология обработки природных и сточных вод. М.: Стройиздат,1981.-399 с.

10. Енаки Г.А., Ткаченко В.М. Доочистка отработанной СОЖ Укринол-1 путем окисления и повышения качества смазочных материалов и эффек-тивности их применения.- М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977.-с. 122-129

11. Назарян М.М., Шамша Л.Ф., Щепилов Н.С. Исследование процесса озо-нирования отработанных СОЖ машиностроительных заводов // Вест.

Харьк. политех. ин-та.Сер. Хим. машиностроение.-1980.- Вып.10.-№ 171.-с. 47-51.

12. Костюк В.И., Красуцкий Г.А. Термическое обезвреживание отработан-ных водоэмульсионных СОЖ/ Нефтеперераб. и нефтехимия.- 1982. Вып.23.-с. 57-59.

13. Термическое обезвреживание отработанных СОЖ/Г.А. Красуцкий, Г.В. Стрельцов, В.И. Костюк и др. //Машиностроитель, 1982.- № 7.- 23 с.

14. Дытнерский Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей.- М.: Химия, 1975.-232 с.

15. Лейси Р. Технологические процессы с применением мембран: Пер. с англ.-М.: Мир, 1976.-370 с.

16. Макарова Т.Г. Ультрафильтрационное разделение отработанных СОЖ// Тез. докл.IV Всесоюз. конф. по мембранным методам разделения смесей.- М., 1987.-Т.4.- с. 61-62.

17. Брусельницкий Ю.М. Судовые устройства очистки трюмно-балластных вод от нефтепродуктов. П., Судостроение, 1966 - 202с.

18. Адельшин А.В., Мутин Ф.И., Урмитова Н.С. и др. Установка очистки нефтепромысловых сточных вод с коалесцирующими насадками. Обзорная информация. Серия ХМ-3, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. М., 1983 - 40с.

19. Хеннеси П.М., Нейман М., Калис Б.А. и др. Применение коалесценции для разрушения эмульсий. Нефтегазовые технологии, №4, 1996, с.48-51.

20. Седлухо Ю.П., Клюшин А.А., Бавтот Д.П. О коалесценции нефтепро-дуктов при фильтрации Сточных вод через гидрофобные полимерные мате-риалы. // Нефтяное хозяйство. 1982, № 11, С.38...42.

21. Седлухо Ю.П., Линкевич А.Д. Моделирование гидродинамических усло-вий процесса коалесценции эмульгированных в воде нефтепродуктов в слое зернистой загрузки коалесцирующих фильтров. // Известия вузов. Строи-тельство и архитектура. 1989, № 10, с.88-91.

22. Рулев Н.Н., Седлухо Ю.П. Коллоидно-гидродинамическая теория разде-

ления;, эмульсий коалесцирующими фильтрами. //Химия и технология воды. 1990, Т. 12, №9, с.794,798.

23. Каньовский А.А, Галкин С.М. Локальные комплексы очистки сточных вод фирмы «LABKO»// ВиСТ. 1999. №6. С.29-30.

24. Паспорт на сепаратор «Шемф-2».

25. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки ме-таллов резанием: Справочник /Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера.- М.: Машиностроение, 1986.-352 с.

26. СТП 131-3500-001 «СМК. Отходы промышленные. Порядок обращения и учета».

27. СНиП 2.04.03.-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП, 1986. 72с.

28. СНиП 2.04.02.-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП, 1986. 136с.

29. Смагин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственному водоснабжению.- М.: Агро-промиздат, 1990.- 336 с.: ил.

30. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. Справочное по-собие к СНиП. М.: Стройиздат, 1990. 120с

31. Рекомендации по расчету экономической эффективности технических мероприятий в области очистки природных и сточных вод. М.: ВНИИ Водгео,