Очистка сточных вод от минеральных масел
Минеральные или нефтяные масла представляют собой жидкие смеси высокипящих углеводородов (300-600 оС), главным образом, ал- килнафтеновых и алкилароматических, получаемых переработкой неф- ти. По способу производства делятся на дистиллатные, остаточные и компаудированные, получаемые соответственно дистилляцией нефти, удалением нежелательных компонентов из гудронов и смешением дис- тиллатных и остаточных. По областям применения эти же масла под- разделяются на смазочные, электроизоляционные и консервационные. Для придания необходимых свойств в нефтяные масла часто входят присадки. На основе нефтяных масел получают пластичные и техноло- гические смазки, специальные жидкости, например, смазочно-
охлаждающие, гидравлические.
Минеральные масла попадают в сточные воды предприятий ма- шиностроительной промышленности в механосборочном производстве при механической обработке деталей с применением смазочно- охлаждающих жидкостей (СОЖ), а также при обезжиривании и мойке поверхностей деталей и узлов в окрасочном, гальваническом и механо- сборочном производствах, где используются моющие и обезжириваю- щие растворы. СОЖ, охлаждая и смазывая оборудование, находятся в технологическом замкнутом цикле. Постепенно СОЖ загрязняются взвешенными веществами, минеральными солями и приобретают не- приятный запах вследствие развития в них сульфатредуцирующих ана- эробных бактерий. СОЖ заменяют свежими по истечении срока их службы, который изменяется от 3-7 до 30 дней и более.
Маслосодержащие сточные воды машиностроительных предпри- ятий можно разделить на две группы: 1) отработанные моющие и обезжиривающие растворы, содержащие до 7 г/л эмульгированных ма- сел; 2) отработанные СОЖ с концентрацией эмульгированных масел 10-16 г/л. Оба этих потока сточных вод представляют собой эмульсию типа масло-вода, но отличаются по химическому составу, степени дис- персности примесей. Наиболее тонко диспергированы частицы масла в сточных водах, содержащих СОЖ, в то время, как моюще и обезжири- вающие растворы содержат более крупные частицы. При перекачива- нии сточных вод насосами происходит дополнительное диспергирова- ние частиц масла и образование более тонкой и более устойчивой эмульсии. Поэтому целесообразно оба потока подвергать очистке от- дельно, так как отработанные СОЖ требуют более сложной очистки, а очистка моечных растворов должна обеспечивать удаление из них только масла без изменения ионного состава воды, что позволяет вер- нуть их в процесс мойки и обезжиривания. В последнем случае могут быть использованы широко применяемые для очистки маслосодержа- щих сточных вод реагентные методы.
Для очистки моющих и обезжиривающих растворов применяют трехступенчатую очистку. На 1 ступени сточные воды проходят от- стойник-нефтеловушку, где очищаются от неэмульгированных масел и взвешенных веществ; на П - электрокоагулятор-электрофлотатор, в ко- тором происходит разрушение эмульсий и выделение масел. Концен- трация масел снижается до 50 мг/л, взвешенных веществ до 20 мг/л. На Ш ступени очистки сточные воды проходят фильтры, после чего со- держание масел не превышает 20 мг/л и вода может быть возвращена в производство. В качестве фильтрующего материала можно использо- вать древесную стружку, которая по мере загрязнения сжигается.
Однако такая очистка имеет и свои недостатки. Образуется боль- шое количество плохо обезвоживаемого осадка и возникает проблема его утилизации, исключается возможность регенерации масел. Поэто- му продолжается поиск более простых и эффективных сооружений. Разработан маслоотделитель, обеспечивающий постепенное постадий- ное удаление частиц различной степени дисперсности. Моющие и обезжиривающие растворы с содержанием масла до 20 мг/л после кор- ректировки состава возвращаются на повторное использование, а отде- ленные масла частично регенерируют, а частично подвергают терми- ческой утилизации. Для разрушения отработанных СОЖ обычно при- меняют реагентные методы, что значительно увеличивает минерализа- цию осветленной воды.
При проектировании замкнутых систем водоснабжения необхо- димы как разработка эффективных методов стабилизационной обра- ботки эмульсий, увеличивающих срок их годности, так и разработка способов регенерации или переработки отработанных СОЖ. Для раз- рушения отработанных СОЖ наиболее целесообразно применение ме- тода электрокоагуляции или комбинированного реагентноэлектрокоа- гуляционного метода, обеспечивающего возможность повторного ис- пользования осветленной воды. Деструктивную очистку отработанных СОЖ следует рассматривать как временную меру, применяемую до разработки рациональных способов их регенерации или переработки.
Отработавшие смазочно-охлаждающие жидкости подвергаются локальной очистке с помощью реагентно-флотационного, реагентно- сепарационного, электрокоагуляционного и гиперфильтрационного (обратный осмос) методов.
Реагентно-флотационный метод используется с добавлением в количестве 1-3 г/л сернокислого алюминия. Отработавшие эмульсии после предварительного отстаивания, удаления осадка и свободных масел подают во флотационные камеры флотатора, где происходит разрушение и выделение эмульгированных масел в пену, которую уда- ляют. Содержание масел в стоках после такой очистки обычно состав- ляет до 100 мг/л. Снижение их концентрации до 20-25 мг/л может быть достигнуто многократной напорной флотацией.
В процессе реагентно-сепарационного метода (центрифугирова- ния) разрушение эмульсии происходит в результате центробежного разделения частиц с различной плотностью. Перед сепарацией в эмульсию следует добавлять серную кислоту. Концентрация масел в очищенном стоке составляет 25-50 мг/л.
Электрокоагуляционный метод применим для разрушения как от- работанных эмульсий, содержащих эмульсолы, так и более стойких эмульсий. Такую очистку целесообразно производить в электролизерах с применением алюминиевых электродов по следующей схеме: пред- варительное отстаивание и усреднение стока - удаление осадка и сво- бодных масел - подкисление до рН=5-6 - обработка в электролизере с удалением пены - отстаивание - фильтрование. При очистке по такой схеме остаточное содержание масел в стоке составляет 15-20 мг/л.
При очистке обратным осмосом эмульсия предварительно под- вергается отстаиванию и фильтрованию; остаточное содержанием ма- сел в очищенной воде 15-20 мг/л, а в полученных концентратах - 150- 500 г/л. Этим методом можно разрушать стойкие эмульсии.
Предложен ультрафильтрационно-флокуляционный способ реку- перации СОЖ. Используются динамические мембраны, образуемые на
пористых керамических подложках. Для разделения образующегося в процессе ультрафильтрации отработанных СОЖ масляного концентра- та целесообразно применение метода флокуляции с использованием флокулянта ВПК-402 . Технологическая схема (рис.18.2) включает двухступенчатую ультрафильтрационную установку, обработку фло- кулянтом и отделение образующегося масляного концентрата центри- фугированием (сепарацией). Таким образом создается безотходная технология разделения отработанных СОЖ.
Рис.18.2. Технологическая схема разделения отработанных СОЖ
1 - сетчатый фильтр; 2 - емкости; 3 - насосы; 4 - трубчатые ультрафильтры; 5 - бак рабочего раствора; 6 - контактный чан; 7 - сепаратор; 8 - маслосбор- ник; 9 - дозатор; 10 - бак промывных вод
Доочистку сточных вод от СОЖ нередко осуществляют фильтра- цией через пенополистирольную загрузку на напорных сверхскорост- ных фильтрах.