Способ очистки сточных вод, содержащих смазочно-охлаждающие жидкости

 

Изобретение относится к способам очистки сточных вод и переработки отработанных эмульсий, применяемых в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке металлов. Цель изобретения - повышение степени очистки и обезвоживания выделенного масла из сточных вод с общей щелочностью менее 50 мг экв/л и повышение степени очистки воды от сульфатов, алюминия и нефтепродуктов . Для осуществления способа отработанную эмульсию разрушают введением сульфата алюминия до рН 4,5- 4,2 с последующим разделением фаз. Масляную фазу подвергают нагреву до 70-85°С без перемешивания и отстаивают перед отделением масла от 2 до 24 ч, а воду обрабатывают в две ступени гидроксидом бария. На первой ступени гидроксид бария вводят до рН 5,8-7,3, отделяют осадок, а на второй - недостающее количество до доты, равной 105- 115% от стехиометрического количества бария, необходимого для осаждения сульфатов, вносимых в эмульсию при введении сульфата алюминия. Способ позволяет извлечь из сточных вод утилизируемые продукты - масло, воду и осадок. Очищенная вода с резервом щелочности и масло могут быть использованы и технологических процессах обработки металлов, а выделенный при переработке осадок, содержащий сульфат бария и гидроксид алюминия, испопьзуется в производстве баритобетона, в качестве наполнителя резины, керамики или утяжелителя бурового раствора. 5 табл. (Л О ю ОЭ о 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1623688

А1 щ)5 В 01 D 17/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕГЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fg) ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4308020/26 (22) 29.06.89 (46) 30.01.91; Бюл. У 4 (71) Куйбьппевский инженерно-строительнъй институт им. А.И.Микояна (72) В.В.Найденко, С.М.Шандалов и М.В.Шувалов (53) 663.632.524(088,8) (56) Заявка Японии 55-114308, кл. В 01 D 17/02, С 02 F 1/24, 1980. (54) СПОСОБ

ДЕРЖАЩИХ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к способам очистки сточных вод и переработки отработанных эмульсий, применяемых в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей при обработке металлов. Цель изобретения - повьппение степени очистки и обезвоживания выделенного масла из сточных вод с общей щелочностью менее

50 мг экв/л и повышение степени очистки воды от сульфатов, алюминия и нефтепродуктов, Для осуществления спосо6а отработанную эмульсию разрушают

Изобретение относится к способам очистки и переработки отработанных эмульсий, применяемых в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) при обработке металлов, и может быть применено при очистке сточных вод, содержащих эти эмульсии, в машиностроительной промьппленности и других отраслях.

Цель изобретения — повышение степени очистки и обезвоживания выделенно2 введением сульфата алюминия до рН 4,54,2 с последующим разделением фаз.

Масляную фазу подвергают нагреву до

70-85 С без перемешивания и отстаивают перед отделением масла от 2 до 24 ч, а воду обрабатывают н дне ступени гидроксидом бария. На первой ступени гидроксид бария вводят до рН 5,8-7,3, отделяют осадок, а на второй — недостающее количество до дозы, равной 105115Х от стехиометрического количества бария, необходимого для осаждения сульфатон, вносимых в эмульсию при введении сульфата алюминия. Способ позволяет извлечь из сточных нод утилизируемые продукты — масло, воду и осадок. Очищенная вода с резервом шелочности и масло могут быть использованы н технологических процессах обработки металлов, а выделенный при пере- С работке осадок, содержащий сульфат бария и гидроксид алюминия., используется н производстве баритобетона, в качестве наполнителя резины, керамики С5 или утяжелителя бурового раствора. Ю

5 табл. СФ

Ch го масла из сточных вод с общей щелочностью менее 50 мг. экв/л и повышение степени очистки воды от сульфатов, алюминия и нефтепродуктов.

Для осуществления способа очистки сточных вод (СВ) сульфат алюминия вводят в количестве, позволяющем понизить рН сточных вод до 4,2-4,5. Затем проводят разделение фаз. Отделенную масляную фазу подвергают нагреву до

1623688

70-85 С без перемешивания и отстаиваI ют перед отделением масла от 2 до

24 ч. Водную фазу совместно с водным остатком, выделенным при тепловой обработке масляной фазы, обрабатывают раствором гидроксида бария в две ступени с разделением фаз на каждой из них. На первой ступени обработки воды раствором гидроксида бария его вводят 10 до рН 5,8-7,3, а на второй — недостающее количество до дозы, равной 105ll5 от стехиометрического количества бария, необходимого для осаждения сульфатов, вносимых при введении сульфа-15 та алюминия. Тепловая обработкамасляной фазы позволяет выделить иэ нее обезвоженное н очищенное от твердых примесей (водонерастворимых солей алюминия) масло, пригодное для повторного использования 0 при приготовлении свежих эмульсионных

C01l(в качестве эмульсола. Солевой состав очищенной воды позволяет использовать ее на машиностроительных предприятиях, например, для приготовления !5 свежих водных и эмульсионных СОИ, для промывки деталей, для исполь зования в операции мокрой голтовки металлических деталей и т.д. Осадки, полученные на двух ступенях обра- 30 ботки воды гидроксидом бария, в виде смеси водонерастворимьм продуктов гидролиза сульфата алюминия и сульфата бария могут быть использованы при производстве баритобетона, а также в ка- 3 честве наполнителя резины, керамики или утяжелителя бурового раствора.

Введение сульфата алюминия до 4,5-4,2 обеспечивает возможность выделения из всплывшей масляной фазы масло посред- 40 ством тепловой обработки. Кроме тог», в данном интервале рН обеспечивается получение только всплываищих хлопьев скоагулированной эмульсии и при этом их объем минимален. Тепловая обработ- 45 ка масляной фазы, отделенной от воды, заключается в нагреве ее до 70-85ОC.

При нагревании адсорбционные слои продуктов гидролиза сульфата алюминия, покрывающие глобулы масла, разруша50 ются. В результате глобулы масла коалесцируют и выделяются иа поверхности, одновременно происходит обезвоживание масла. Для исключения диспергирования масла и для улучшения процес55 са его отслоения тепловую обработку производят без перемешивания с последующим отстаиванием от 2 до 24 ч.

Влияние температуры тепловой обра-. ботки масляной фазы на степень обезвоживания масла приведено в табл,1.

Оптимальный интервал тепловой обо работки масляной фазы 70-85 С. Нижняя граница интервала (70 С) выбрана на том основании, что при меньшей температуре тепловой обработки содержание воды в масле вьнне 2 . Согласно техническим условиям (ГОСТ 21046-86). массовая доля воды в отработанных нефтяных маслах, сдаваемых на регенераци1 организациям нефтепродук тообеспечения, должна быть не более 2Х.

Верхняя граница температурного интервала (85 С) принята на том основании, что увеличение температуры тепловой обработки приводит к некоторому увеличении содержания воды в масле, а также к увеличению энергетических затрат на подогрев масляной фазы выше 85 С.

Для отработанных эмульсионных СОЖ с общей щелочностью менее 50 мг ° экв/л сульфа г алиминия необходимо вводить в количестве, позволяющем достичь рН

4,2-4,5.

Общая щелочность зависит от рецепта приготовления эмульсии и технологии ее эксплуатации. Отработанные эмульсии с общей щелочностью менее 50мг л экв/л образуются при обработке алюминиевых сплавов, в прокатном производстве и при использовании некоторьм видов металлообрабатываищих станков.

Особенности и свойства таких эмульсий позволяют считать их отдельной категорией эмульсионных сто4ных вод, для которьм требуется специальная технология их обезвреживания или переработки.

Применение известных способов ие позволяет получить высокий эффект очистки воды и выделить утилизируемые вещества.

Если процесс разрушения эмульсии сульфатом алюминия проводить при рН свыше 4,5, то выделить масло тепловой обработкой из масляной фазы (хлопьев скоагулированной эмульсии) невозможно, так как в ней находится большое количество вод»нерастворимых продуктов гидролиза суаьфата алюминия. При рН среды выше 4,5 также возникают трудности с »тделением хлопьев скоагулированной эмульсии от. воды. Часть хлопьев всплывает, а часть оседает.

1623688

Водная фаза разрушенной эмульсии совместно с водным остатком, полученньм при тепловой обработке масляной фазы, имеет рН 4,2-4,5 и содержит сульфаты, алюминий и нефтепродукты в количествах, превышалцих предельно допустимые концентрации н воде для приготовления свежих СОЖ более чем в 10 раз. Очистку воды от сульфатов, 10 алюминия и нефтепродуктов, оставшихся в воде после коагуляции эмульсии сульфатом алюминия, проводят с помощью раствора гидроксида бария. С целью повышения эффекта очисткй воды от 15 сульфатов, алюминия и нефтепродуктов обработку воды растнором гидроксида бария производят в две ступени с разделением фаз на каждой иэ них. На первой ступени обработки воды раствором гидроксида бария его вводят до рН

5,8-7,3, а на второй — недостающее количество до дозы, равной 105-1157. от стехиометрического количества бария, необходимого для осаждения сульфатов, вносимых в эмульсию при введении сульфата алюминия.

Для подкисления эмульсии с общей щелочностью до 50 мг ° экв/л до рН 4,24,5 затрачивается 2-3,5 г/л сульфата 30 алюминия. Содержание сульфатов в воде после обработки эмульсии сульфатом алюминия увеличивается на 90-95Х за счет вторичного загрязнения воды реагентом. Чемы выше доза сульфата алюминия при разрушении эмульсии, тем выше концентрация сульфатов н воде.

Соответственно при увеличении дозы сульфата алюминия требуется и более высокая доза гидрокснда бария для 40 осаждения сульфатов. Поэтому дозировку сульфата алюминия осуществляют в количестве, позволяющем понизить рН эмульсии до 4,2-4,5. Дальнейшее пони- жение рН нецелесообразно, так как уне- 45 личивается доза гидроксида бария.

Пример I. Отработанную эмульсию наливают в стеклянные цилиндры вместимостью 1000 мл, вводят различное количество IOX-íîãî раствора сульфата 50 алюминия и перемешивают сжатым воздухом в течение 1 мин. Через 2 ч отстаинания отбирают пробы воды.

Для очистки берут эмульсию со следующими характеристиками: общая щелочность 10 мг экн/л, рН 6,8, концентрация нефтепродуктов 3,26 г/л и ХПК

7,2 г/л.

Результаты очистки представлены в табл.2.

Введение сульфата алюминия в эмульсию сразу приводит к выделению масла, которое через 30-40 мин образует ровный слой на поверхности очищаемой воды. В течение 1,5 ч объем, занимаемый маслом, уменьшается на 0,5-IX. Масло неоднородное, с включением хлопьев.

При дозах сульфата алюминия 0,75 и 1,0 г/л, что соответствует рН очищаемой воды выше 4,5, наблюдается

Формирование хлопьев коричневого цвета, которые затем всплывают к поверхности и группируются под слоем масла.

Всплывшую масляную Фазу после слива осветленной воды подогревают до 7085 С. Последующее отстаивание н течение 2 ч приводит к хорошему разделению фаэ. Сверху формируется слой однородного масла, а снизу — хлопья с водой.

П р и и е р 2. Для очистки бер1т эмульсию со следующими характеристиками; общая щелочность 38 мг ° экв/л, рН 7,92, концентрация нефтепродуктов

8,94 г/л и ХПК 94 г /л.

Результаты по разрушению эмульсии сульфатом алюминия представлены в табл.3.

Через 2 ч отстаивания отделяют воду от масляной фазы (хлопьев скоагулиронанной эмульсии) с помощью сифона.

Масляная фаза, полученная в опыте I после подогрева до 85 С и последующео го отстаивания н течение ..4 ч, внешне не изменяется. Цвет ее прежний (белый) и масло не выделяется. Тепловая обработка масляной фазы в опыте 3 приводит к тому, что при нагревании хлопья темнеют и через 3 ч отстаинания на поверхности образуется слой масла над хлопьями. Через 24 ч слой масла увеличивается н объеме в 2 раза.

Пример 3. Эмульсии для очистки берут со следующими характеристиками: общая щелочность 22 мг экв/л, рН 7,19, концентрация нефтепродуктов

28 г/л, ХПК 136 г/л. 100 мл эмульсии подвергают потенциометрическому титрованию 107"ным раствором сульфата алюминия для определения дозы реагента, позволяющей понизить рН эмульсии до 4,5-4,2. Установлено, что доза сульфата алюминия равная 2,5 г/л, и< воляет довести рН эмульсии до 4,21.

Затем берут четыре цилиндра вмести1623688 мостью 2000 мл, наполняют их эмульсией и обрабатывают ее сульфатом алюминия дозой 2,5 г/л. Перемешивают сжатым воздухом в течение 1 мин. В результате эмульсия коагулирует, в ее объеме образуются крупные коричневые хлопья, Через 2 ч отстаивания жидкость осветляется, а на ее поверхности формируется слой хлопьев. Объем всплывших хлопьев составляет 10Х от объема разрушенной эмульсии. Осадка в цилиндрах нет. Отделяют воду от масляной фазы с помощью сифона в каждом цилиндре, объединяют и проводят химический анализ и дальнейшую очистку.

Показатели воды представлены в табл.4 (опыт 1).

Отделенную от воды масляную фазу о подвергают нагреванию до 85 С. Через

2 ч отстаивания масляная флзл расслаивается. Из 250 мл масляной t1лэы, взятой для тепловой обработки, получают

100 мл масла, 20 мл хлопьев, остальное вода. Полученное масло подверга- 25 ют анализу по ГОСТ 6243-75 нл предмет проверки возможности его использования в качестве эмульсола дляприготовления свежих СОЖ. Результаты анализов показывают, что полученное 30 масло обладает способностью самоэмульгирования в воде при добавлении щелочи в количестве, необходимом для нейтрализации свободных кислот в масле. Кислотное число полученного масла 9,5 мг КОН/r, содержание органических кислот 5,2Х. Приготовленная

ЗХ-ная эмульсия выдерживает анализы на стабильность и коррозионную лгрес40 сивность.

Для очистки воды от сульфатов ее обрабатывают 2,657-иым раствором гидроксида бария.

Результаты представлены в табл.4.

При введении гидроксида бария в 45 воду происходит образование оседающих хлопьев белого цвета. Воду анализируют через 2 ч отстаивания. Клк видно иэ результатов по табл.4, введение дозы гидроксида бария свыше стехиометрического количества (3>74 г/л), необходимого по расчету для аслждения сульФатов (2,105 г/л), внесенных в эмульсию при введении сульфата алюминия (2,5 г/л), приводит к ухудшению качества воды по содержанию алюминия, нефтепродуктов, XIIK и прокаленному остатку.

При проведении процесса обработки воды гидроксидом бария в две ступени с разделением фаз на каждой из них, как показывают результаты, приведенные в табл.5, достигается более высокий эффект очистки воды от сульфатов, алюминия и нефтепродуктов.

Использование предложенного способа очистки СВ, содержащих смазочноохлаждающие жидкости, позволяет получать продукты переработки — масло, воду и осадок, пригодные для повторного использования и утилизации; очищенная вода с резервом щелочности и масло могут повторно использоваться в технологических процессах обработки металлов; выделенный при переработке осадок, содержащий сульфат бария и гидроксид алюминия может быть использован в производстве блритобетон». л также в качестве наполните.1я рези..-, керамики или утяжелителя бурового лстворл.

Ф о р м у л л и з о б р е т е н и я

Способ очистки сточных вод, содер>кащих смазочно-охлаждающие жидкости, включающий обработку сульфатом алюминия, отстаивание с последующим oòpåлением масла, о т л и ч а . шийся тем, что, с целью повышения степени очистки и обезвоживания выделенного масла из сточных вод с общей щелоьностью менее 50 мг экв/л и повышения степени очистки воды от сульфатов, алюминия и нефтепродуктов, обработку сульфатом алюминия ведут до рН 4,24,5, отделенную масляную фазу нагревают до 70-85 С, л воду обрабатывают гидроксидом блрия в две ступени: сначала до pl. 5,8-7,3, а затем после отделения осадка недостающим количеством до дозы, равной 105-1157 от стехиометрического количества, необходимого для ослжчения сульфатов.

1623688

90

80

l,3

1,25

0,15

1,5

7,2

-L

Показатели очищенной воды рН плотность

Объем слоя через 2 ч отстаивания, 7

Доза сульфата алюминия г/л

ХПК, г/л Оптическая

Хлопьев

Масла, загрязненного хлопь

Конце нтрация нефтепро дуктон, мг,/л ями

4,93

4,9

4,8

4,6

4,47

4,3

4,3

Опыт, X

Лоза сульфата алюминия, г/л

Показатели очищенной воды

Объем хлопьев через 2 ч отстаивания, 7 рН

Концентрация нефтепродуктов, мг/л осевших всплывших

1,5

2,5

3,5

4,7

4,32

4,2

31

46

167

5,5

31

19

0,5

0,75

1,0

l,5

1,75

2,0

2,5

3,0

58

67

49

53

3,0

0,19

0,22

0,19

0,17

0,23

0,25

0,23

0,12

0,11

0,07

0,15

0,08

0,08

0,08

5

4,75

3,75

3,75

3,75

2,75

Т а б л и ц а 1

Таблица 2

4

О

0

Таблица 3

1623688

1

I

1 и !

an м

В В! л р

l сч ф

;!— х !

»

e а

1

1 л !

I CAN.Ф \

1 1 ф с1 к

«

3 с»

l о

»Ф Т "Т сч сч сч сч!

В 41

° о

Р 2

Ж и X

iл ю а an

Ф В « к о

Ь ф I

v о с. фЯ к х о х а е з1 о1 м к

-! П-. ф

Ж 1

Ж I Х

lIl 1 Ф 1

I1 фон о !- к ! а% ф-Й i d3 4 4 е)

1-

В Х ф Мс! о! ос.

1 М Х

1 вс о

Q an cn c1 е е «е

-ооо

1

1 ф я к р С) о

I

1

«Ф ° а оооо

l

1+ л К

1 (Ф л

< х

4 — —

li

11 ! л!Ф

I C

ah !»

1 W к 1

I N X

ch 00 со л-оо

«а ° оооо

В к

I л

1 < и

1

1 с!

«) осч сч

canaan счф о ао

МЛ!С! С!ЕМСЧ вЂ” О в е е в е л а в л сЧ О О О О О О О О л

1 О сч ао ал

-оо о ° ° ю м с о л - сч

«В В « мм

I 1 !

1 !

I 1»

11

»В

Х I

О ф ф

1

I ф

I И ! Д, л ф

Ы фо сс! ч о ф

1 аО Ф О О в оо и л оо е е мм

-1 1! l

"! !

1м!

М!

Ц! ф е! 5! ф1 О!! 1!

5 ! !

0 !

i CaI о

6 о ф % (h сч cia» е в в е е л

Cn < e an СЧ СЧ

»в °

О омл

«сс! м

О счсч оan ! СЧ Cai Cac СЧ» Л an

»ф С0 чО

« ! с м оллл ф

1 сч сЧ сч сЧ сч «» л у л в

C0 0W Wф» СЧ СЧ

С«а М СЧ Cal СЧ СЧ ф

Ca! CO СЧ СЧ СЧ СЧ о с! !л ю о о о в в В л е ««в л сч ф в О

ВМ-ОфЛлВВ л а в л а е е е « сч ООООО

° В В В а В «л е

ООООООООО сл ф л сл а

4с1ООООФ!

СЧ «л е е ° ал В с О О О О сч сч сч

anI лф О сч в л в м an в л

-О л олффо о счев

- ev cn a v x I oo oi л!!

Oj!

5! х!

1 к!

О! ф!

1 с !

2 к о

>х о х х

ail

Н у о

Ю к о

И о х

u=

31х Ф!

O g e a aIa j

ЛR-3 !

1 I

1 1

I 1

1 ллсл 1 с ооо!

«В « оооо

1 1