Контроль за МОР у відповідності з правилами TRGS 611

1.4 Контроль за МОР у відповідності з правилами TRGS 611

Контроль за мастильно-охолоджувальними рідинами в даний час став набагато складніше, ніж кілька років назад.

Відповідно до нових законодавчих положень і правил (наприклад TRGS 611) існуюча раніше практика, замінювати мастильно-охолоджувальну рідину, якщо вона вже містить неприємні запахи, тепер не прийнятна. Навіть із простих вартісних розумінь.

Причиною, що спонукала до прийняття нових законів, положень і правил, стали проблеми зі здоров'ям обслуговуючого персоналу, особливо проблеми зі шкірою і органами дихання.

Лікарняним касам, професійним суспільствам страхувальників і профспілкам удалося спонукати підприємства створити для персоналу більш-менш здорове робоче середовище. При цьому найчастіше критикується поганий контроль за мастильно-охолоджувальними рідинами.

При цьому дуже важливим є не тільки проста заміна старої емульсії на нову, але і її контроль (хімічний аналіз) і документація.16 до 18 розпоряджень про небезпечні речовини регулюють обов'язки роботодавця відносно забезпечення захисних мір і проведення контролю. Згідно з цими вимогами особа, що здійснює виміри, повинна (як пропонують правила TRGS 611), мати необхідні в цій області знаннями і відповідне устаткування.

Для співробітника, якому поряд зі своєю поточною роботою приходиться ще і виконувати контроль МОР і вести документацію, це непосильно.

Весь обсяг робіт, зв'язаний з контролем МОР, вимагає від персоналу розуміння хімічних процесів і взаємозв'язку, уміння справлятися у виникаючими проблемами і, не в останню чергу, глибоких знань в області машинобудування і технології.

Професійно справитися з такою роботою може тому тільки навчений персонал. Щоб уникнути виникнення проблем необхідно додаткове навчання персоналу, що обслуговує машини, у частині звертання з мастильно-охолодними рідинами.

Крім того для збільшення терміну служби і зниження витрат на придбання й утилізацію мастильно-охолоджувальних рідин немаловажливу роль відіграє тісне співробітництво фірм, що пропонують послуги по контролю й утилізації МОР з їх виробниками.

Якщо необхідні роботи з відходу і контролю мастильно-охолодних рідин проводити на совість, то тільки для перевірки кожного верстата або кожної установки відповідно до правил TRGS 611 знадобляться 15 хвилин у тиждень.

Розділ 2. Використання мор при обробці металів

 

2.1 Ефективність використання МОР на вторинній сировині при механічний обробці сталі

Ефективність використання МОР в технології механообробки безпосередньо пов’язана з інтенсифікацією процесу різання і підвищенням стійкості різального інструмента. Дія МОР залежить від її складу, присутності протикорозійних, протиокислювальних та ін. присадок, а також від особливостей конкретного технологічного процесу і оброблюваного матеріалу [24]. Це зумовлює необхідність використання узагальнюючих методів оцінки ефективності дії МОР та узагальненої функції корисності протикорозійних присадок в складі МОР. До диференційованих властивостей інгібованих МОР можна віднести:

1. Охолоджуючі та мастильні властивості. Вони безпосередньо впливають на продуктивність та економічність механообробки, стійкість різального інструменту, яка залежить від температури в зоні різання і розподілу тепла в системі інструмент - стружка - МОР - деталь. МОР знижують загальну теплову потужність різання, інтенсифікують теплообмін в зоні різання.

Охолоджуюча властивість МОР обумовлює зміну температурного поля в зоні різання, зниження температурних деформацій, підвищення точності, обробки і стійкості різального інструмента. Від охолоджуючої здатності МОР залежать допустима швидкість різання, подача, теплостійкість різального інструменту. Термічна здатність МОР відводити тепло визначається її теплопровідністю, питомою теплоємністю, теплотою випаровування, змочуваністю.

Остання обумовлює ефективну площу теплопереносу при охолодженні. Зниження поверхневого натягу МОР сприяє кращому розтіканню по металу. Основний показник, який характеризує теплообмін - коефіцієнт тепловіддачі, який визначається комплексом К [8]:

К=l^0,65 (С_р/n) ^35 (1.21),

 

l теплопровідність, С_р - ізобарна теплоємність. Величина К залежить від теплофізичних властивостей МОР і тому може бути мірою її охолоджуючої здатності. Беруть до уваги також зв’язок між стійкістю інструмента Т і температурою в зоні різання t:

Т= (1/t) ^{n (}1.22),

n=0,35…0,38, C-const. Суттєвий вплив на l С_р МОР мають ПАР, які додаються як поліфункціональні присадки. Про якісні мастильні властивості судять по зниженню енергосилових параметрів різання P_x, P_y, P_z, а також М_кр.

2. Характеристики оптимальних параметрів стану поверхневого шару деталей: геометричні (шорсткість) та фізико-механічні (мікротвердість, внутрішні залишкові напруження) [6].

Шорсткість поверхні, крім параметрів R_a, R_z, характеризується безрозмірним комплексом D [5]:

D= (100/t_m) ^1/v× (R_p/r) (1.23)

t_m - відносна опорна довжина профілю на рівні середньої лінії, %.

v - параметр початкової ділянки кривої опорної поверхні,

R_p - відстань від лінії виступів до середньої лінії

rсередній радіус локальних виступів.

Для оцінки характеру деформації мікронерівностей запропоновано параметр g пластичності [2]:

 (1.24)

Цінність цього параметру полягає в тому, що він містить як геометричні характеристики поверхні (R_а,r), так і фізико-механічні властивості (Е і НВ - модуль пружності, твердість).

Контакт вважають пластичним, коли цей параметр більше одиниці. Із збільшенням навантаження відбуваються структурні зміни, які різко змінюють структурно чутливі механічні та фізичні властивості. Особливо сильно збільшується границя текучості: для низьковуглецевої сталі (e=7), s_T зростає в 2,2 рази, для аустенітної - в 4,2 рази. Шорсткість значно впливає на коефіцієнт тертя f. Зменшення її в 30 разів, зменшує f в 2 рази [5]. Товщина масляної плівки також на 35% визначається шорсткістю поверхні зразка. Процес тертя зумовлює певну зносостійкість деталей.

3. Експлуатаційні властивості сталі після механообробки із МОР. Це, по-перше, визначення хімічного опору обробленої поверхні металу корозії та КМР. Перспективним є аналіз кореляційних залежностей кінетичних та термодинамічних параметрів корозії від шорсткості, мікротвердості, залишкових внутрішніх напруг. Так, при згині теоретичний коефіцієнт концентрації напружень a₀ , що характеризує вплив шорсткості на границю витривалості, становить:

, (1.25)

g=t - висота нерівностей, r - радіус западин.

За Одінгом [2] можна оцінити зміну опору втомі в залежності від шорсткості поверхні емпіричним коефіцієнтом

 

Т=1+a×s_26

при шліфуванні a=4 при чистовому точінні a=6при чорновому a= s_ - границя витривалості при згині. Нерівності - це концентратори напружень, які є однією з причин зниження границі витривалості. Показано [5], що зменшення Ra від 0,74 до 0,22 мкм збільшує s_ на 14%, а строк служби більш ніж в 2 рази. Крім того, опір втомі залежить від величини і знаку внутрішніх залишкових напружень [4]. Корозійна тривкість сталі в середовищах з рН 0…14 залежить, як від геометричних (шорсткості), так і більшою мірою - від фізико-механічних параметрів стану поверхневого шару [18], на які впливає також склад МОР.

4. Фізико-хімічні, адсорбційно-хемосорбційні, захисні, адгезійно-когезійні властивості МОР та їх складових. Продуктивним тут є проведення кореляційного аналізу “Хімічна будова основних складових відходів, електронна структура, термодинамічні характеристики (MNDO-PM3) молекул Ін - захисні властивості". Ефективність дії МОР може бути підвищена за рахунок синергічних добавок з високою поверхневою активністю, бо швидкість розчинення (ШР) залежить від величини поверхневого натягу g, що входить в одну із констант К [2]:

К= (2pg) ^1/2 (1.27)

При різкому зниженні g в результаті адсорбції ПАР на гідрофільній поверхні d - металів спостерігається зменшення ШР. Для ефективного інгібування позитивним є збільшення молярної маси Ін, підвищена донорно-акцепторна активність гетероатомів молекул ПАР, пасивація поверхні металу металохелатними комплексами з низькою розчинністю (високим хімічним опором) та великими константами тривкості. Має важливе значення бактерицидна стійкість МОР в залежності від добавок ПАР. В процесі термо-механічної деформації збільшується концентрація дислокацій, вакансій в кристалах металу, тому стає обґрунтованим використання полідентатних Ін, з декількома електронодонорними та електроноакцепторними реакційними центрами.

5. Екологічні властивості МОР та їх складових. На етапі їх розробки дуже важливою є прогнозна екологічна та токсикологічна оцінка МОР, яка дає можливість визначити клас небезпеки, основні підконтрольні санітарно-гігієнічні параметри, екологічні збитки довкіллю та їх попередження. Нарешті, розрахунок техніко-екологічної, еколого - і соціально-економічної ефективності протикоро-зійної активності синергічних МОР на вторинній сировині визначає корисність їх застосування при різанні сталі для підвищення її хімічного опору корозії і КМР в процесі експлуатації ще на стадії формоутворення деталей.

 

2.2 Застосування мастильно-охолодних рідин при фрезеруванні

Мастильно-охолоджувальні рідини (МОР) застосовують головним чином для відводу тепла від ріжучого інструменту. Вони знижують температуру в зоні обробки і тим самим підвищують стійкість ріжучого інструменту, поліпшують якість оброблюваної поверхні й охороняють від корозії різальний інструмент і оброблювана заготівля. До мастильно-охолоджувальних рідин пред'являються наступні вимоги: висока охолодна і здатність, що змазує, антикорозійність, нешкідливість для працюючих.

Підведення МОР у зону різання здійснюється поливом у зону різання, поливом під тиском з боку задньої поверхні інструмента, розпиленням і іншими способами.

Раціональне застосування МОР дозволяє в ряді випадків підвищити стійкість ріжучого інструменту, від 1,5 до 4 разів. Мастильно-охолоджувальні рідини і способи їхнього застосування, ефективні для однієї групи оброблюваних матеріалів і видів обробки, можуть бути малоефективними для інших оброблюваних матеріалів і видів обробки і навіть впливати на комбінації: оброблюваний матеріал - вид обробки - інструментальний матеріал - режим різання - найбільш ефективна для даних умов мастильно-охолодна рідина.

Фрезами, оснащеними пластинками твердого сплаву, звичайно обробляють без МОР або з рясним охолодженням емульсією.

У ряді випадків отримані позитивні результати, наприклад, на Горьківському автозаводі при охолодженні розпилювальною рідиною або стисненим повітрям.

Фрезерування сірого чавуна на універсальних фрезерних верстатах звичайно виробляється без охолодження, а ковкого - з охолодженням емульсією. Однак іноді рекомендується застосовувати МОР при обробці сірого чавуна. Так, наприклад, при обробці довгих чавунних деталей типу станин і кареток металорізальних верстатів, що при фрезеруванні без охолодження можуть нагріватися до 60-70°, рекомендується застосовувати охолодження щоб уникнути деформації.

Розроблені останнім часом нові МОР мають, як правило, високі антикорозійні властивості. Так, наприклад, при фрезеруванні чавуна можна застосовувати Укринол-1.

Алюмінієві сплави твердосплавними фрезами доцільно фрезерувати з охолодженням емульсією, Укринолом-1, розпиленою олією або розпиленною емульсією.

Розділ 3. Охорона навколишнього середовища при використанні мор

 

3.1 Основні методи очистки від МОР

На підприємствах металургійної і машинобудівної промисловості одна з основних категорій стічних вод це масляні стоки.

За концентрацією основного забруднення (масла) вони поділяються на малоконцентровані і концентровані. Малоконцентровані стоки утворюються при промиванні металевих виробів після їхньої термічної обробки і після розконсервування.

Концентровані стічні води містять масел до 50 г/л. Це відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини (МОР), а також відпрацьовані миючі розчини, що представляють собою стійкі емульсії типу "масло у воді". Їхня витрата складає 0,5 - 200 м³/добу у залежності від потужності підприємства і типу його продукції.

На багатьох підприємствах концентровані масловмісні стоки розбавляються великою кількістю умовно чистих вод і перетворюються в малоконцентровані. Вміст у них масла звичайно коливається від 10 до 500 мг/л. Обсяг цих стічних вод досягає 5 - 10 тис. м³/добу.

Технологічні схеми очищення масловмісних стічних вод у нашій країні і за рубежем передбачають змішування усіх видів масловмісних стічних вод, їхнє відстоювання для видалення грубодисперсних і спливаючих домішок, обробку коагулянтами і зневоднювання осадів, що утворюються.

Основним недоліком таких схем очищення є великі витрати коагулянтів і утворення значних кількостей опадів, для зневоднювання яких потрібна додаткова витрата коагулянтів з метою зниження вмісту в них масел. Практика показує, що роздільна обробка коагулянтами малоконцентрованих і концентрованих стічних вод вимагає менших витрат коагулянтів і супроводжується утворенням менших об`ємів осадів.

Основна кількість концентрованих маслоемульсійних стічних вод на підприємствах машинобудування і металообробки скидається у вигляді відпрацьованих МОР. Свіжі МОР готують з технічних продуктів - емульсолів, що представляють собою емульсії типу "вода в маслі". При змішуванні 3-10% емульсолу, 90 - 95% води і 0,3% соди утворюються емульсії типу "масло у воді". Для додання емульсії достатньої активності необхідне додавання до неї ще одного компонента - емульгатора, здатного сорбуватися на поверхні обох - рідин, що незмішуються. Крім зазначених компонентів, до складу МОР входять різні стабілізатори, а також велика кількість присадок (антикорозійні, бактерицидні та ін).

Середній термін використання МОР коливається від двох тижнів до півтора місяців. Основними причинами заміни мастильно-охолоджувальних рідин при холодній обробці металів є наявність у них великої кількості зважених речовин (металевий пил, сажа, частки абразивних матеріалів), розшарування МОР і їхнє загнивання.

 

3.2 Регенерація відпрацьованих МОР

Регенерація відпрацьованих МОР, що полягає у видаленні з них сторонніх домішок, дозволяє повертати їх у виробництво, досягаючи тим самим економії мінеральних олій і інших компонентів, що входять до складу емульсолів. Крім того, заощаджуються витрати на приготування, складування і перевезення нових партій емульсолу.

Основною причиною скидання МОР є їхнє загнивання, яке можна попередити за допомогою бактерицидних добавок. Як такі добавки використовуються гексахлорофен, фурацилін, бактерициди типу "Вазин" і "Азин".

Регенерацію відпрацьованих МОР варто проводити в такий спосіб. Відпрацьовану МОР направляють у збірний резервуар і відстоюють у ньому для відділення суспензії і спливаючого масла протягом 6 год. Для видалення тонкої суспензії МОР потім подають на фільтр-транспортер з паперовою стрічкою, після чого вона надходить у ємність для регенерації. У цю ємність подають емульсол-пасту (суміш емульсолу з водою в співвідношенні 1:

1), воду і розчин бактерицидної речовини. При необхідності в регенеруєму МОР вводять антикорозійні добавки (NaNO₂ у дозі 1 г/л) і соду з розрахунку 0,2 - 0,3% (по масі). Суміш перемішують стисненим повітрям протягом 10 хв., відстоюють протягом 60 хв., видаляють олію, що спливла, і повертають у виробництво для подальшого використання. Однак регенерація відпрацьованої МОР можлива тільки в тому випадку, якщо в 1 мл рідини утримується менш 100 млн. бактерій. У протилежному випадку відпрацьована МОР підлягає скиданню на очисні спорудження. Промисловість випускає велику кількість емульсолів різних марок, що значно відрізняються за своїм складом і фізико-хімічними властивостями. У залежності від типу наявних в них емульгаторів усі мастильно-охолоджувальні рідини на основі мінеральних олій можна розділити на три групи:

1. МОР, що містять іоногенні емульгатори;

2. МОР що містять неіоногенні емульгатори;

3. МОР, що містять одночасно іоно - і неіоногені емульгатори.

Для очищення відпрацьованих мастильно-охолодних рідин застосовують наступні методи:

1. реагентні (обробка мінеральними солями і кислотами, коагулянтами і флокулянтами);

2. фізико-хімічні (електрокоагуляція, ультрафільтрація).

3.3 Метод деемульгування

Метод деемульгування масляних емульсій шляхом коагуляції дисперсної фази неорганічними електролітами одержав широке поширення в практиці очищення стічних вод. За літературними даними, для очищення маслоемульсійних стічних вод можуть бути використані NaCl, H₂SО₄, FеSО₄, Fе₂ (SО₄) ₃, FeCl₃, СаО, А1₂ (SО₄) ₃, узяті окремо або в комбінації один з одним. Під впливом електролітів відбувається як зниження електрокінетичного потенціалу масляних емульсій, так і руйнування структурно-механічного бар'єру. Слід зазначити, що багатовалентні катіони здатні перезаряджати масляні глобули з утворенням нестійкої системи - зворотної емульсії, тому визначення оптимальної витрати реагентів є основою для успішного їх застосування. Спільне застосування різних реагентів дозволяє значно підвищити ефективність очищення. У літературі відзначається, що для очищення маслоемульсійних стічних вод використовується дво - і триступінчаста їх обробка реагентами.

Найбільш ефективним коагулянтом для очищення відпрацьованих МОР, що містять іоногенні емульгатори, є сірчанокислий алюміній.

Нижче приведені оптимальні дози Al₂ (SО₄) ₃ для очищення відпрацьованих МОР, приготовлених на основі, емульсолу першої групи.

В даний час особлива увага приділяється скороченню і максимальному використанню різних виробничих відходів, а також створенню в промисловості безвідхідної технології виробництва. Для очищення відпрацьованих МОР можна використовувати відходи ацетиленових станцій, що містять гідроксид кальцію, а також відпрацьовані травильні розчини, що містять H₂SO₄ і FeSO₄, або HCl і FeCl₂. Спосіб очищення відпрацьованих МОР на основі емульсолів марки Е-1 (А), Е-2 (Б), Е-З (У) за допомогою сірчаної кислоти (доза H₂SО₄ 3 - 5 г/л) і відходів ацетиленової станції (доза активного оксиду кальцію 1 г/л). Вміст ефіровилучених речовин в обробленій рідині, що має величину рН = 7, у середньому складає 170 - 220 мг/л. Техніко-економічні розрахунки показують, що при хімічному методі очищення маслоемульсійних стічних вод витрати на реагенти складають від 30 до 70% всіх експлуатаційних витрат, тому застосування для очищення різних виробничих відходів значно знижує експлуатаційні витрати.

3.4 Методи електрохімічного очищення

В даний час одним з перспективних методів очищення цього виду стічних вод є метод електрокоагуляції, розроблений харківським відділом ВНИИВОДГЕО. Процес очищення масляних емульсій, що містять іоногенні емульгатори, протікає в такий спосіб. Електрокінетичний потенціал емульсії, що знаходиться в електричному полі, знижується, а емульсія втрачає свою стійкість. Іони алюмінію, що перейшли в рідку фазу, при рН=6-8 у міжелектродному просторі утворюють спочатку колоїдний розчин, а потім у залежності від рН середовища макрочастки гідроксиду або основного сульфату алюмінію. При рН = 5 емульгатор переходить у нерозчинну форму, що ще в більшому ступені сприяє сорбції часток дисперсної фази, тому що відбувається зниження міцності структурно-механічного бар'єру. При подальшому протіканні процесу відбуваються зростання лужності рідини і весь алюміній переходить у нерозчинну форму, створюючи максимум сорбційної поверхні.

Електрокоагуляційний спосіб рекомендується застосовувати для локального очищення відпрацьованих МОР, для приготування яких були використані емульсоли марок Е-1 (А), Е-2 (Б), Е-3 (У), ЕТ-2 і НГЛ-205. Спосіб застосуємо також для очищення відпрацьованих МОР, приготовлених на емульсолах марок Укринол-1, ЕГТ, СП-3, Аквол-2, Аквол-б, МОТ і ін.

Сутність способу полягає в руйнуванні емульсії і коагуляції емульгованих олій під дією продуктів електрохімічного розчинення алюмінієвих анодів і флотацій коагуляту воднем, що утвориться на катодах.

Перед електрохімічною обробкою стічні води підкисляють до рН=5 - 5,5 для зниження агрегативной стійкості емульсії.

У процесі електролізу величина рН стічних вод зростає до 6,5 - 7,5. Процес очищення стічних вод складається з наступних технологічних операцій: збір, усереднення і відстоювання стічних вод, їх підкислення, електрохімічна обробка, відведення продуктів очищення, освітлення відпрацьованої води.

Маслоемульсійні стічні води після усереднення і відстоювання в резервуарі з метою виділення вільного масла (останню видаляють у маслозбірник) потім направляють у змішувач, де підкислюють концентрованою соляною кислотою до рн=5-5,5. Підкислені стічні води направляють у електролізер. Пінний продукт, що утвориться на поверхні оброблюваної рідини, періодично або безупинно видаляють у піноприймальний бак. Оброблену стічну воду освітлюють у відстійнику, після чого скидають у каналізацію населених пунктів (при біологічному очищенні стічних вод на міських каналізаційних очисних спорудах досягається видалення з них залишкових кількостей органічних речовин).

При електролізі підкислених стічних вод відбувається електролітичне розчинення алюмінієвого анода й утворення гідроксиду алюмінію, що володіє високою коагулюючою здатністю.

Очищена вода являє собою прозору безбарвну рідину, що має величину рН =6,5-7,5, величину ХПК 0,5-0,6 г/л, що містить нафтопродуктів 25 мг/л і хлоридів 1,5 г/л (загальний вміст розчинених мінеральних солей 2,5 - 3 г/л).

Електролізер для очищення маслоемульсійних стічних вод являє собою прямокутний сталевий резервуар, футерований зсередини вініпластом або іншим кислотостійким матеріалом. Дно електролізеру має ухил 1: 10 убік випуску стічних вод. До лівої торцевої стінки корпусу електролізеру (вище рівня рідини) прикріплений патрубок для подачі стічної води, до днища приварюють патрубок для відводу очищеної води. Біля правої торцевої стінки апарату вище рівня рідини розташовуються два прямокутних подовжніх вікна: нижнє - для приєднання пінозгінного лотка, верхнє - для підключення витяжного повітреходу. На задній стінці корпуса є отвори для приєднання токопідводячих шин. Пінозгінний лоток розташований під кутом 45' до вертикальної стінки. У верхній частині корпусу електролізеру (під електродами) установлюють піновидаляючий пристрій.

Електроліз стічних вод проводять при щільності струму 80 - 120 А/м², напрузі на електродах 7 - 10 В. Тривалість їх електрохімічної обробки складає 4 - 5 хв., питома витрата алюмінію для видалення 1 г емульсованого масла 0,03 г, питома витрата електроенергії 2,5 - 3 кВт год/м, питома витрата соляної кислоти (35%) на підкислення стічних вод 7 - 8 кг/м³.

Для обробки стічних вод можливе використання перемінного електричного струму, однак у цьому випадку для досягнення того ж ефекту очищення питома витрата електроенергії збільшується на 40 - 50%.

Харківським відділом ВНИИВОДГЕО розроблені дві моделі електролізерів (три - і шестисекційний).

В даний час установки для електрохімічного очищення маслоемульсійних стічних вод діють на ряді машинобудівних підприємств.

Інститутом "Харківський Водоканалпроект" розроблені типові проектні рішення установок "Комплект устаткування для електрокоагуляційної обробки мастильно-охолодних рідин продуктивністю 5 - 10 м³/добу.

У Харківському політехнічному інституті М.М. Назаряном розроблений апарат колонного типу для очищення концентрованих масловмісних стічних вод за допомогою коагулянту - гідроксиду алюмінію, одержуваного шляхом електролітичного розчинення алюмінієвих анодів в електродній камері апарата. Отримана суспензія гідроксиду алюмінію потім змішується зі стічними водами в реакційній камері, а осад, що утворився, відокремлюється від рідкої фази у флотаційній і відстійної камерах.

Для очищення великих об`ємів маслоемульсійних стоків успішно застосовується метод реагентной напірної флотації. Цей метод упроваджений на ГПЗ-2 (м. Москва). Очищення маслоемульсійних стічних вод проводять за наступною схемою: стічна вода надходить у відстійник-накопичувач, де відбувається виділення механічних домішок і вільних масел, а потім у цій же ємності виробляється нейтралізація рідини сірчаною кислотою до рн=7-8. Нейтралізована стічна вода надходить у флотатора, куди одночасно подається розчин сірчанокислого алюмінію. Піна, що утвориться в процесі напірної флотації, збирається і направляється в пінозбірник.

Величина - потенціалу емульсійних систем, що містять неіоногенні емульгатори, недостатня для їхньої високої стабільності, а їхні адсорбційні шари не володіють високою структурно-механічною міцністю, тому застосування коагулянтів для очищення подібних стічних вод малоефективно.

 

3.5 Метод ультрафільтрації

Одним з перспективних методів очищення цих стічних вод є метод ультрафільтрації. Можливість його застосування показана в дослідженнях, проведених на апараті типу фільтр-прес з використанням ультрафільтраційних мембран марок УАМ-500, УАМ-200, УАМ-150, УАМ-50 (цифра позначає середній діаметр пір мембрани в Ангстрем).

Установлено, що продуктивність ультрафільтратів по пермеату практично однакова для всіх марок мембран [10 л/ (сут*м²)]. Вміст масла в рідині, що очищається, може бути знижено до 8 - 10 мг/л. Ступінь концентрування фільтруємої емульсії залежить від її стійкості: найбільш стійкі емульсії, наприклад приготовлені на основі емульсолу ІХП, можна концентрувати до вмісту олій 500 г/л. Недоліком цього методу є мала продуктивно ультрафільтрів, що значно стримує його широке застосування. Для підвищення продуктивності ультрафільтрів доцільно застосовувати їхнє промивання розчинами поверхнево-активних речовин (наприклад, 6% -ним розчином препарату Лабомид-161). Таке промивання варто проводити через 150 - 200 год. роботи установки, при цьому продуктивність мембран, підвищується в 2 - 3 рази.

Проведені також дослідження методу ультрафільтрації з використанням як фільтруючий елемент фрагментів трубчастих модулів із фторопласту типу БТУ з діаметром пір 500 А (50 нм). Отримані результати показали, що для реального діапазану концентрацій олій у відпрацьованих МОР (10 - 25 г/л) продуктивність мембран і величина ХПК пермеату практично не залежать від вихідної, концентрації олій у стічній воді. При цьому кінцева ХПК очищеній рідині не залежить також від часу роботи установки і складає 100 - 150 мг*об/л. Проникність мембран складає 10 - 15 л/ (м²*ч).

Як випливає з приведеного огляду, у розробці ефективних методів очищення концентрованих масловмісних стічних вод в останні роки досягнуті визначені успіхи. Побудовано і введені в постійну експлуатацію установки по очищенню масловмісних стічних вод методами коагуляції, електрокоагуляції, реагентної напірної флотації.

 

3.6 Розділення відпрацьованих МОР

Спосіб дозволяє розділити відпрацьовані мастильно-охолодні рідини на фракції, причому одержують фракції, які можна використовувати у виробництві. Для здійснення способу відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини нагрівають до 40 - 45^oС і піддають поділові в поле дії відцентрових сил. У результаті утворяться дві фази - водна і масляна, котрі окремо піддають доочищенню. У водну фазу додають послідовно луг і солі алюмінію або заліза, а масляну фазу доочищають відстоюванням на фракції - олія індустріальне відпрацьоване і водно-масляну концентровану емульсію.

Даний спосіб відноситься до процесів знешкодження й утилізації рідких відходів, що містять нафтопродукти, а саме водних емульсій мастильно-охолоджувальних рідин, використовуваних у технологічних процесах металообробки.

Відомий спосіб очищення промивних вод, що містять нафтопродукти, включає попереднє видалення мінеральних і органічних речовин і наступне доочищення мембранним методом, причому попереднє видалення мінеральних і органічних речовин здійснюють шляхом відстоювання при 75^оС, далі обробкою до позитивного значення індексу стабільності з одночасним уведенням силікату натрію в кількості, еквівалентній вміст іонів ОН ^{- [}1].

Недоліком цього способу є неможливість виділення нафтопродуктів для їхнього подальшого використання, а також невисока швидкість процесу.

Відомий спосіб знешкодження рідких відходів шляхом поділу відходів на легку і важку фази, фільтрації важкої фази і наступного її спалювання, причому фільтрацію важкої фази здійснюють через шар фрезерного торфу зі змістом вологи 35-95% до масового співвідношення торф: вода: нафтопродукти 1: (8-12): (7-11), після чого додають легку фазу з одержанням концентрації торфу не більш 5% по масі і готують суспензію з розміром часток не більш 0,074 мм, а спалювання здійснюють при розпилюванні суспензії зустрічними струменями з зіткненням на відстані 0,2-0,3 довжини смолоскипа [2].

Недоліком цього способу є повне знищення шляхом спалювання продуктів обробки, що містять нафтопродукти, торф, важкі метали, і, як наслідок, забруднення навколишнього середовища оксидами металів.

Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності є спосіб поділу стічних вод, що передбачає подачу стічних вод у ротор центрифуги, що має перегородку, проникну для зважених часток, і вплив на стічні води силами відцентрового поля, причому одночасно з впливом сил відцентрового поля на стічні води впливають ультразвуковими коливаннями [3].

Недоліком способу є те, що стічна вода при цьому не очищається від емульгованих і розчинених речовин.

В основу покладена задача розробити безвідхідний спосіб знешкодження відпрацьованих мастильно-охолодних рідин за рахунок поділу органічної і водної фаз і їх доочищення.

Мастильно-охолоджувальні рідини використовуються як технологічні засоби в процесах металообробки. Вони являють собою емульсії типу олія у воді на основі емульсолу (Укринол, ЕГТ, СДМУ й ін) з концентрацією масляної фази від 3 до 10% по масі.

Відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини надходять у відходи і як екологічно небезпечні системи підлягають знешкодженню.

Задачею даного методу є те, що відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини в результаті їх обробки розділяються на фракції, кожна з фракцій використовується по призначенню у виробництві. Фракція очищеної води використовується для готування нових порцій мастильно-охолодних рідин. Масляні фракції використовуються як відпрацьована індустріальна олія і як мастильний матеріал у виді концентрованої емульсії.

Для рішення поставленої задачі поділ відпрацьованих мастильно-охолодних рідин на водну і масляну фази здійснюють сепаруванням у полі дії відцентрових сил, попередньо нагрівши мастильно-охолоджувальні рідини до 40-45^оС. Отриману важку водну фазу доочищують методом коагуляції при послідовному додаванні лугу до рН 9-10 і солей алюмінію або заліза до рН 6-7 і фільтрацією осаду. Очищену водну фракцію направляють на повторне готування мастильно-охолодних рідин або інші технічні нестатки.

Отриману при сепарації масляну фазу розділяють відстоюванням протягом 1-2 діб на дві фракції: відпрацьована індустріальна олія і концентрована водно-масляна емульсія. Обидві масляні фракції використовуються по призначенням.

Осад після фільтрації з добавками концентрованої водно-масляної емульсії використовують як мастильний матеріал.

У результаті досвідів установлено, що оптимальний ступінь поділу фаз емульсій мастильно-охолоджувальних рідин досягається в температурному інтервалі 40-45^оС. При цьому залишкова концентрація нафтопродуктів у водній фазі складає 500-800 мг/л. При температурах нижче 40^оС залишкова концентрація нафтопродуктів у водній фазі підвищується до 1000 мг/л, що утрудняє процес доочищення. Підвищення температури вище 45^оС не приводить до підвищення ступеня поділу і не виправдано економічно.

На рис.3.1 подана технологічна схема знешкодження відпрацьованих мастильно-охолодних рідин.

Схема містить наступні складові.

Вихідна ємність 1, у якій накопичуються відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини. Ємність 1 пов'язана трубопроводом з ємністю 2, що виконує функцію теплообмінника.

Солі алюмінію або заліза

Луг

Рис.3.1 Технологічна схема знешкодження відпрацьованих мастильно-охолоджувальних рідин

Ємність 2 зв'язана із сепаратором 3, як сепаратор можна використовувати сепаратор марки ОСП. Сепаратор 3 зв'язаний з коагулятором 4 і маслосборником 5, що у свою чергу зв'язаний зі збірником масла 6 і збірником концентрованої водно-масляної емульсії 7.

Коагулятор 4 послідовно зв'язаний з фільтром 8 і збірником очищеної води 9, а також ємністю 10 для збору осаду. Ємність 10 зв'язана лінією трубопроводів з ємністю-збірником 7.

Відпрацьовані мастильно-охолоджувальні рідини збирають у ємності 1. Беруть 20 дм³ відпрацьованих мастильно-охолодних рідин, що містять 5,8% емульгрованого масла, і нагрівають у ємності 2 до температури 41 ±0,5^оС. Після цього направляють у сепаратор 3 марки ОСП із продуктивністю 0,5 м³/год, де протягом 20 хв. роблять поділ на дві фази: водну (важку) і масляну (легку).

Водну важку фазу в обсязі близько 18 дм³ після сепаратора направляють у коагулятор 4. У коагуляторі 4 до водної фази при перемішуванні додають розчин лугу або кальцинованої соди до рН 9,5, потім розчин сульфату алюмінію до рН 6,0.

Після додавання цих компонентів розчин з осадом, що випав, направляють на фільтр 8, де відокремлюють осад. Осад збирають у ємність 10. Фільтрат збирають у збірник очищеної води 9. Очищена вода зі вмістом нафтопродуктів 3,15 мг/л направляється на приготування мастильно-охолоджувальних рідин або технічні нестатки.

Отриману сепаруванням легку масляну фазу направляють у маслозбірник (відстійник) 5, у якому після відстоювання протягом 2 діб одержують дві фракції. Безводну фракцію зі вмістом вологи менш 2% збирають у ємність 6. Ця фракція по якості відповідає маслу індустріальному відпрацьованому (ОІВ). Обводнену масляну фракцію зі вмістом води близько 50% збирають у ємність 7. Вона являє собою концентровану водно-масляну емульсію.

До осаду, отриманому після фільтрації водної фази (ємність 10), додають з ємності 7 при перемішуванні обводнену масляну фракцію в кількості 15% по обсязі. Фракції з ємкостей 7 і 10 використовують як мастильний матеріал у будівельному виробництві.

Даний метод може бути використаний на підприємствах, пов'язаних з металообробкою і застосуванням водних емульсій мастильно-охолоджувальних рідин. Використання пропонованого способу дозволить знешкодити екологічно небезпечні відходи мастильно-охолоджувальних рідин, приведе до економії мастильних матеріалів і мінеральних олій.

Спосіб поділу відпрацьованих мастильно-охолоджувальних рідин, що включає обробку силами відцентрового поля, відрізняється тим, що мастильно-охолоджувальні рідини попередньо нагрівають до 40 45^oС, отриману після обробки водну фазу доочищають послідовним додаванням лугу до рН 8 9 і солей алюмінію або заліза до рН 6 7, фільтрують і повертають для повторного готування мастильно-охолодних рідин, а отриману масляну фазу розділяють відстоюванням на двох фракцій - індустріальна відпрацьована олія і водно-масляна концентрована емульсія.

 

3.7 Установки для очищення МОР

Установка для очищення мастильно-емульсійних стоків (концентрація нафтопродуктів до 500 мг/л)

Установки призначені для очищення (регенерації) мастильно-емульсійних стоків. Продуктивність пропонованих установок 0,15, 0,3 і 0,6 м³/год. Передбачуваний склад стічних вод: нафтопродукти - до 500 мг/л, зважені речовини - до 1000 мг/л, ПАР - до 6,0 мг/л, рН - 10.

Рис.3.2 Принципова технологічна схема установки

Е0 - ємність-відстійник, Н0 - заглибний насос, СФ - сітчастий фільтр попереднього очищення, Е1, Е2 - двухсекционная ємність, Н1 - відцентровий насос, УФМ - ультрафільтраційний модуль

Пропонована технологія припускає попереднє відстоювання грубодисперсних домішок і вільних олій і нафтопродуктів у двухсекційній ємності-відстійнику Е0.

Насосом Н0 з ємності Е0 ОМР перекачуються через фільтр попереднього очищення СФ, що затримує частки діаметром більш 60 мкм, у ємність вихідного розчину Е1 ультрафільтраційної установки.

Після заповнення ємності Е1 включається насос Н1 і під тиском до 0,4 МПа ОМР подаються в гідросистему ультрафільтраційного модуля УФМ з ультрафільтрами типу БТУ 0,5/2-Ф-1, витісняючи з неї повітря. Після заповнення гідросистеми (контроль по виходу ОМР у ємність Е1) починається рециркуляція ОМР по контуру "ємність Е1 - насос Н1 - ультрафільтраційний модуль УФМ - ємність Е1".

Під дією робочого тиску вихідний потік поділяється на двох частин:

ультрафільтрат - потік, очищений від основної маси нафтопродуктів, зважених і колоїдних домішок, частково від ПАР. Ультрафільтрат (очищений вихідний миючий розчин) повертається у виробництво;

концентрат - потік, насичений нафтопродуктами, механічними забрудненнями, ПАР, що повертається в ємність Е1 і по закінченні процесу концентрування (при досягненні концентрації нафтопродуктів до 300 г/л, зважених до 100 г/л) утилізується.

По закінченні концентрування або при зниженні продуктивності ультрафільтраційної установки УФМ по фільтрату на 25% нижче номінальної, вона переводиться в режим промивання. Приготовлений миючий розчин вузла ультрафільтрації з ємності Е2 циркулює в робочому контурі: "ємність Е2 - насос Н1 - ультрафільтраційний модуль УФМ - ємність Е2" до відновлення необхідної продуктивності. При цьому фільтрат і концентрат повертаються в ємність Е2. Час мийки - не більш 2 годин. Відпрацьований миючий розчин з ємності Е2 може використовуватися неодноразово, а при втраті миючих властивостей у залежності від забруднення утилізується з концентратом або зливається в каналізацію.

У процесі експлуатації фільтра СФ відбувається засмічення фільтруючого елемента зваженими частками, що маються в ОМР, тому необхідно стежити за показаннями відповідних манометрів. При перепаді тиску на манометрах більш 0,3 кгс/см² фільтруючий елемент необхідно відрегенерувати (механічно очистити) (орієнтовно 1 раз за квартал - півроку).

Система КІП і А забезпечує включення насоса Н1 натисканням на кнопку "пуск" на щиті керування, автоматичну роботу установки після включення; вимикання установки при натисканні на кнопку "стоп"; автоматичне відключення підживлюючого насосу Н0 при досягненні вихідним розчином верхнього рівня в ємності Е1 і включення по середньому рівні; аварійне відключення насоса Н1 по сухому ході і при перевищенні температури поділюваного середовища 45 градусів; система манометрів призначена для контролю робочого тиску.

Установка для очистки відпрацьованої водної МОР (концентрація нафтопродуктів до 5 г/л)

Установка рекомендована для очищення відпрацьованої водної МОР. Склад відпрацьованої МОР: нафтопродукти - до 5 г/л, зважені речовини - 14,8 г/л, рН - 8,8

Пропонована схема очищення припускає повторне використання очищеного розчину для готування нової порції МОР і виключає злив у каналізацію.

Основні вузли установки: модуль ультрафільтраційний для видалення емульгованих нафтопродуктів, зважених і колоїдних часток, частини ПАР й ін. домішок; модуль зворотньоосмотичний для глибокого очищення ультрафільтрату.

Вихідна МОР подається в ємність Е1 ультрафільтраційної установки УФМ через патронний сітчастий фільтр Ф для уловлювання часток розміром більш 50 мкм. У процесі ультрафільтрації МОР розділяється на два потоки: концентрат, насичений нафтопродуктами, механічними забрудненнями і ПАР, що повертається в ємність Е1 і по закінченні процесу концентрування утилізується і ультрафільтрат, що містить до 10 мг/л нафтопродуктів. Ультрафільтрат збирається в ємності Е3 і далі подається для глибокого очищення на 2 ступінь очищення - зворотньоосмотичний модуль ООМ, укомплектований мембранним елементом. Очищена вода після 2-го ступіня очищення використовується для приготування нової партії МОР. Концентрат після ультрафільтрації і після зворотньоосмотичної установки змішуються і піддаються утилізації.

 

3.8 Застосування флокулянтів в очистці стічних вод від МОР

При виготовленні й обробці металевих деталей для змащення і захисту від корозії застосовуються мастильно-охолоджувальні рідини (МОР). Вони являють собою багатокомпонентні системи, що містять базову основу (воду, мінеральне олію) і присадки, що забезпечують комплекс фізико-хімічних, технологічних і експлуатаційних властивостей.

Відпрацьовані розчини МОР є масляними емульсіями, що містять розчинені і емульговані нафтопродукти і мінеральні масла, емульгатори, ПАР й ін.

Стічні води, що містять МОР - слабоконцентровані емульсії - є одним з головних джерел забруднення навколишнього середовища в машинобудуванні. Знешкодження їх проводять поділом різними способами на складові фази з метою одержання технічно чистих оборотних або стічних вод і утилізації органічної фракції.

Для попереднього витягу масел використовуються седиментаційні і механічні способи, засновані на поділі емульсій відстоюванням протягом 6-24 годин або в центрифугах. Для підвищення ефективності поділу емульсію підкисляють до рН = 2-4. Способи забезпечують поділ на органічну фазу і стійку емульсію.

Реагентні способи полягають у руйнуванні структури емульсій хімічними продуктами (деемульгаторами) - розчинами кислот і їх солей (соляної, сірчана кислоти, хлористий кальцій, сірчанокисле залізо й ін). Істотним недоліком способів є кисла реакція очищеної води (рН = 1-2) і необхідність у її лужній нейтралізації, виготовлення апаратури з кислотостійких матеріалів і ін.

Коагуляційні способи основані на застосуванні коагулянтів (сірчанокислий алюміній, хлорне залізо й ін), що забезпечують переведення часток масла й інших колоїдних домішок в осад.

Флотаційний спосіб придатний для виділення масел з розведених емульсій. Звичайна повітряна флотація малоефективна, тому попередньо використовують коагуляцію. Часто у флотовану емульсію вводять ПАР-збирачі (жирні спирти, катіонні ПАР й ін).

Всі способи відрізняються низькою продуктивністю і великою тривалістю, припускають технічне переоснащення станцій очищення. Часто ГДК по основних компонентах МОР не досягаються, тому стічні води перед зливом у каналізацію або вторинним використанням розбавляють свіжою технічною водою. Таким чином, інтенсифікація процесу розділення МОР і поліпшення якості стічної води є актуальною екологічною задачею.

Для рішення цієї задачі більш раціонально використовувати реагент не очищення стічних вод від компонентів МОР і масел (нафтопродуктів) із застосуванням коагулянтів і флокулянтів.

Коагуляцію і флокуляцію проводять після первинного седиментаційного поділу водно-органічної (вторинної слабоконцентрированої емульсії) і органічної фаз (неемульгованих олій і нафтопродуктів) і видалення останньої.

Характеристики водно-органічної фази: вміст емульгованих нафтопродуктів і олій - до 40 г/м³, мутність 100-200 г/м³.

Використовують найбільш дешевий і розповсюджений коагулянт - сульфат алюмінію.

Процес коагуляції рекомендується проводити при 4,5 < рН < 8,5, тому що при рН < 4,5 спостерігається збільшення залишкового вмісту алюмінію у воді, що очищується, у результаті утворення розчинних основних сульфатів алюмінію, а при рН > 8,5 - розчинення пластівців гідроксиду алюмінію внаслідок утворення алюмінату натрію.

Одним з важливих технологічних параметрів процесу очищення води є доза коагулянту. Витрата коагулянтів складає 50-70 г на 1 м³ емульсії і залежить від її вихідної лужності і концентрації. Після коагуляційної обробки емульсія розділяється на водну фазу і суміш, що спливла, пластівці коагулянту, металевовмісних мил і масел.

Інтенсифікації процесу сприяє режим концентрованого коагулювання, при цьому витрати коагулянту зменшуються на 20-30%. Спочатку здійснюється введення концентрованого розчину коагулянту в невеликий об`єм стічної води для утворення численних центрів коагуляції. Потім проводять швидке змішування з іншим об`ємом неопрацьованої води (співвідношення ~ 1: 15 ).

Для прискорення коагуляції необхідне перемішування протягом 5-10 хвилин зі швидкістю 30-50 об/хв. Однак введенням одного коагулянту досягти ефективного очищення дисперсних систем не вдається.

Для доочищення стічних МОР застосовують наступну флокуляцію. Флокуляція забруднюючих домішок у стічних водах відбувається в двох стадій: адсорбція флокулянта на частках і утворення агрегатів часток (флокул). Найбільш повільна стадія - адсорбція. У залежності від природи флокулянта механізм адсорбції може бути різним. Адсорбція іоногенних флокулянтів на частках дисперсної фази, що мають протилежний за знаком заряд, відбувається, головним чином, за рахунок електростатичного притягання.

Були випробувані неіоногенні, катіонні й аніонні флокулянти з різною молекулярною масою, розподілом заряду уздовж ланцюга і щільністю заряду. Збільшення ступеня освітлення води простежується для всіх груп флокулянтів незалежно від вмісту іоногенних груп, що пояснюється різною природою і концентрацією забруднюючих домішок у стічній воді. Найкраща флокуляція спостерігалася при використанні катіонних флокулянтів середньої молекулярної маси від 5 до 10 млн. із рівномірним розподілом заряду в бічних ланцюгах і з щільністю заряду 50-80%, що дозволяє витягати з емульсії часточки масла розміром більш 1 мкм. Такими флокулянтами є cпівполімери акриламіду (АА) і складних аміноефірів акрилової (метакрилової) кислот з формулою елементарної ланки:

Процес флокуляції відбувається досить інтенсивно - введення флокулянта в емульговані води через 1-3 хв. після введення коагулянту (рН 4,5-8) при перемішуванні викликає практично миттєву агрегацію часток і утворення флокул. Час осідання флокул складає 1-1,5 хв. на 10 см висоти шару емульсії.

Для низькомолекулярних флокулянтів оптимальні дози складають 5-7 мг/л.

Після поділу фаз залишкова мутність вистояного надосадового розчину складала 6-8 г/м³, вміст нафтопродуктів 5-7 г/м³.

Ефект очищення в залежності від величини заряду, молекулярної маси флокулянтів і складу емульсії складає 80-96%.

3.9 Утилізація відходів виробництва в складі МОР

Літературні дані по використанню вторинної сировини в складі МОР дуже обмежені [5]. Серед відходів виробництва знаходять найбільше використання нафтовідходи, відходи заводів синтетичного каучуку, кубові залишки синтетичних жирних кислот та їх солі [3], відходи коксохімічні - кам’яновугільна смола (КВС) [1], кубові залишки аміачних колон коксохімічного виробництва (КХ-2, КХК) [2], відходи капролактаму, відходи та побічні продукти полімерних виробництв (наприклад, на основі окисленого низькомолекулярного ПЕ, який є побічним продуктом виробництва ПЕ високого тиску) [7].

Чимало інгібіторів, що застосовують у практиці захисту від корозії - промислові відходи та напівпродукти (суміші різних речовин часто непостійного складу), до яких відносяться [4]:

азотисті основи, які виділяють з різних фракцій кам’яновугільних, деревовугільних та буровугільних смол, а також сланцевих та нафтових масел. На основі цих відходів створені інгібітори КХО, КХК, КХ-2, ТМ, С-%, С-5У та ін.;

антраценове масло та сирий антрацен, що оброблені при певних умовах сірчаною кислотою; відомо до 30 різних інгібуючих композицій на основі цих відходів, серед яких є Ін - “Антра”;

відходи та продукти виробництва органічних прискорювачів вулканізації каучуку, наприклад, альдегідаміни, гуанідини, дитіокарбамати, тіазоли (інгібітор ПБ, каптакс), а також кубові залишки від розгонки алкілпіридинів (інгібітори І-1-А, І-1-В, І-2-В, “Північ" і т. і);

відходи цукрового та крохмало-паточного виробництва, які містять, головним чином, вуглеводи (інгібітори ЕК, ЕК-2, mosto, ксиліт і т. і);

сланцепереробних виробництв, які містять суміші важких піридинових основ, хінолінів, фенолів; на основі цих відходів створені інгібітори ТПО, ОПІ (суміші хінолінів), деемульгатор сланцевий (СТУ27-1), феноли сланцеві (ТУ-38-10935-75);

відходи при очищенні сирого бензолу та його фракцій, нафталіну, антрацену, фенолів, парафіну, продуктів перегонки нафти, масел, які містять, головним чином, азотисті основи;

кубові залишки при одержанні спирту, оцтової кислоти, які містять альдегіди, вищі спирти, ефіри та інші кисеньвмісні сполуки (пінореагент ПР);

сульфітцелюлозні щолоки, які містять значну кількість лігнінів, лігносульфонової кислоти, її амонійних солей, мають високу піноутворюючу здатність та використовуються як піноутворювачі до травильних інгібіторів (концентрат сульфітно-спиртової барди КБЖ).

Інгібітори на основі відходів знаходять досить широке застосування у промисловості, оскільки їх вартість невисока і вони мають широку сировинну базу. Проте для них характерні такі недоліки: не завжди достатньо висока ефективність, нестабільність складу (склад відходів залежить від технології одержання основного продукту, наявність баластних речовин, здатність до хімічних перетворень (осмолення, розклад), можуть випадати в осад, коагулювати. Тому до використання інгібіторів на основі відходів необхідно підходити диференційовано: враховувати їх хімічний склад, тип та агресивність середовища, робочі температури та інші спеціальні вимоги, які залежать від умов застосування [24]. Дуже важливими є критерії вибору комплексних протикорозійних добавок на вторинній сировині, які враховують не тільки загальні, але й спеціальні вимоги до інгібуючих речовин, що застосовуються при механічній обробці в складі МОР (точіння, шліфування).

Розділ 4. Розрахунок екологічного збитку при використанні відходів в складі розроблених МОР

Екологічний збиток від порушення НПС являє собою суспільно необхідні витрати, які виникають в результаті екодеструктивного впливу. Фактично збиток відображає зміни інтегральної еколого-економічної оцінки комплексу природних факторів (екосистеми) або будь-якого блага в результаті погіршення його стану. Дія еколого-економічного впливу проявляється у вигляді погіршення економічного стану конкретних господарчих суб’єктів: в одному випадку збільшуються його витрати на отримання результату (прибутку), який планується або очікується, а в другому - знижується вигідність чи корисність діяльності, яка здійснюється, тобто при тих самих витратах величина прибутку падає. Таким чином, під економічним збитком від порушення НПС розуміють виражені у вартісній формі фактичні та можливі збитки, котрі завдаються економічним суб’єктам в результаті екодеструктивного впливу, а також додаткові витрати на компенсацію цих збитків.

Розрізняють прямі та опосередковані екологічні збитки, котрі виникають внаслідок зміни природного середовища або його забруднення.

Прямі збитки виникають внаслідок безпосереднього знищення матеріальних цінностей, погіршення умов господарювання або впливу на здоров'я людини. Існують збитки різних часових інтервалів та ступенів впливу, наприклад, крім одномоментного збитку може виникати перманентний збиток (наприклад, ерозія та засолення ґрунтів). Можливе виникнення латентних (прихованих) збитків, котрі проявляються лише з плином часу.

Опосередковані збитки виникають внаслідок негативного впливу на продуктивні сили суспільства і на людину, зокрема. Такі збитки спричиняють зростання захворюваності та інвалідності. Частковим випадком збитків, що завдаються природному середовищу, є збитки, котрі завдаються середовищу, що оточує людину. Універсальних критеріїв оцінки цього виду збитків не існує. Соціальною межею збитків, що завдаються середовищу, котре оточує людину, є дискомфорт хоча б однієї людини, супроводжуваний порушенням її нормальної діяльності. В економічному аспекті такий поріг - це руйнування або перешкоди щодо функціонування важливих у господарському значенні об'єктів. Такий вид збитку може бути непомітним протягом короткого періоду часу, але може стати значним і навіть катастрофічним протягом тривалого часу.

Еколого-економічні збитки поділяються:

фактичні збитки - це втрати або негативні зміни, що виникають від забруднення НПС і можуть бути оцінені у вартісній формі за звітний період;

можливі, які можуть бути завдані об'єктам господарювання через відсутність природоохоронних заходів, тобто мають умовно теоретичний характер

відвернені - це різниця між можливим та фактичним збитками протягом певного періоду часу.

ліквідовані - та частина збитків, на яку їх було зменшено завдяки здійсненню природоохоронних заходів;

потенційні - збитки, що можуть бути завдані суспільству в майбутньому через нинішнє забруднення НПС.

Форми та види збитків, які утворились в результаті змін НПС під впливом господарчої діяльності.

Екологічний збиток формується під впливом трьох груп факторів:

впливу (характеризують ступінь забруднення того чи іншого елемента навколишнього середовища: концентрація шкідливих речовин, їх токсичність);

прийняття (представляють собою господарські об'єкти, які попадають в зону забруднення: чисельність та склад населення, елементи комунального господарства, ліса та сільгоспугіддя, основні фонди виробництва, транспорт, зв’язок);

стану (відбивають рівень нормативних економічних показників, котрі переводять натуральні показники у вартісні: розмір прибутку, який виробляється протягом дня робітником, виплати лікарняних листів протягом дня на одного працюючого, витрати на медичне обслуговування одного хворого протягом одного дня; витрати на утримання житлово-комунального господарства та міського транспорту, які необхідні для обслуговування 1 тис. чоловік, вартість виробництва продукції промисловості і сільського господарства; вартість засобів, які необхідні для виробництва одиниці продукції лісового господарства, витрати на утримання основних фондів промисловості, транспорту, вартість одиниці утилізованої цінної сировини.

В складі МОР використані олігомервмісні відходи Рівненського та Гродненського ДХП "Азот" - масло ПОД (МП), Чернігівського ВО "Хімволокно" (відхід першої дистиляції цеху регенерації є-капролактаму - К), фосфоліпіди - ФЛ, технічний мікробний жир - ТМЖ та ін.; дешеві технічні продукти - олігомерні четвертинні солі заміщеного амонію - ОС-2 та синергічні добавки як потенційні хелатоутворювачі за рахунок полідентатності лігандів з ендо- та екзоатомами азоту і кисню - похідні 1,2-бензімідазолу (1,2-БІ), 2-БІ та імідазолу (7 сполук) та ін. Ці рідини менш небезпечні [16].

Екологічний збиток W визначається сумою збитків атмосфері W_а, водоймам W_в та грунту W_гр

W=W_а+W_в+W_гр, грн/рік (4.1)

W_а=γ_аσfM; W_в=γ_вσ_кM; Wгр=γ_грgM; (4.2)

γ_а,γ_в,γ_гр - питомі екологічні збитки, грн/ум. т.

γ_а=9,6; σ=4,0; f=1,0; M=åА_і×m_i; А_і=1/ГДК_{с. д. (}4.3)

γ_в=57грн/ум. т.; σ_к=1,7; M=åА_і×m_i; А_і=1/ГДК_{р. з. (}4.4)

γ_гр=7,2 і 4,8 грн. /ум. т. (для органічних і неорганічних речовин)

g=2, M=åА_і×m_i; А_і=1/ГДК_гр (4.5)

МП. W_гр=7,2×2× М;

М=0,5×0,6+0,6×0,2+0,8×0,03+0,9×0,025+1×0,005+0,6×0,14= 0,3+0,12+0,024+0,022+0,005+0,084=0,555

W_гр=7,2×2×0,555=7,99грн/т

При захороненні відходу МП в атмосферу і водойми надходить по 10% забруднення, тоді

W_а=9,6×4×0,1×М;

М=3,6×0,6+6,2×0,2+16,7×0,03+25,0×0,025+333,3×0,005+8,3×0,14=

=2,16+1,24+0,50+0,62+1,67=6, 19

W_а=9,6×4×0,1×6, 19=23,89 грн. /т

W_в=57×1,7×0,1×М =2×0,6+8,3×0,2+20,0×0,03+50×0,025+1000×0,005+10×0,14=

=1,2+1,66+0,6+1,25+5+1,4=11,11

W_в=57×1,7×0,1×11,11=107грн/т.

W=7,99+23,80+107,66=139,45грн/т

При використанні 100т відходу МП на рік запобіжений екологічний збиток становитиме 13945грн.

К. W_гр= (0,97×7,2+0,03×4,8) ×2×

М =0,7×0,45+0,6×0,35+0,8×0,17+0,2×0,3==0,67

W_гр=7,12×2×0,67=9,54грн/т

W_а=9,6×4×1×М

М=16,7×0,45+6,2×0,35+10×0,17+500×0,03=7,51+2,17+1,7+15=26,38 ум. т

W_а=9,6×4×1×26,38=101,30грн/т

W_в=57×1,7×0,1М

М=10×0,45+6,2×0,35+20×0,17+20×0,03=4,5+2,17+3,4+0,6=10,67ум. т

W_в=57×1,7×0,1×10,67=103,39грн/т

W=9,54+101,30+103,39=214,23грн/т

При використанні в МОР 1,2,9 100т МП (75%) кількість потрібного К складає 26,27т (19,7%). Тоді

W=214,23×26,27=5627,11грн

ТМЖ. W_гр=7,2×2× (0,7×0,3) =3,02грн/т

W_а=9,6×4×1×0,1× (10×0,3) =11,52грн/т

W_в=57×1,7×0,1× (20×0,3) =58,14грн/т W=3,02+11,52+58,14=72,68грн/т

Кількість ТМЖ - 40т (30%) W=72,68×40=29,07грн

ФЛ. W_гр=7,2×2× (0,06×0,05) =0,043грн/т W_а=9,6×4×1×0,1× (6,7×0,05) =1,286грн/т

W_в=57×1,7×0,1× (4,2×0,5) =2,035грн/тW=0,043+1,286+2,035=3,36грн/т

Кількість ФЛ - 6,67т (5%) W=3,36×6,67=22,41грн

Загальний запобіжений екологічний збиток складає:

W=13945+5627,11+2907, 20+22,41=22501,72грн

Висновки

Сучасні МОР - це складні багатокомпонентні системи. Розрізняють водні і масляні МОР. В залежності від дисперсності компонентів, які вводять до основної фази, водні МОР поділяють на чотири групи: розчини електролітів, синтетичні МОР, напівсинтетичні МОР, емульсії.

Мастильно-охолоджувальні рідини є невід'ємною частиною багатьох областей металообробної промисловості. Головними задачами МОР є надійне охолодження, гарні мастильні властивості і бездоганний відвід стружки навіть у самих складних умовах.

Крім того, мастильно-охолоджувальні рідини повинні довго служити і відповідати вимогам відносно шкідливих речовин TRGS 611.

Найважливішими вимогами до мастильно-охолодних рідин при обробці різанням є: зменшення зносу інструмента, досягнення оптимальної якості оброблюваної поверхні й мінімальна витрата. Тому, щоб звести витрати до мінімуму, варто визначитися, чому віддати перевагу - масла, або водозмішувальній МОР.

Використання мастильно-охолоджувальних рідин призводить до утворення на виробництві токсичних стоків, що сприяє забрудненню оточуючого середовища. Отже, існує нагальна необхідність застосування методів очистки відпрацьованих МОР. До таких методів належать: регенерація, деемульгування, електрохімічне очищення, ультрафільтрація, розділення, застосування флокулянтів.

Мастильно-охолоджувальні рідини (МОР) застосовують головним чином для відводу тепла від ріжучого інструменту. Вони знижують температуру в зоні обробки і тим самим підвищують стійкість ріжучого інструменту, поліпшують якість оброблюваної поверхні й зберігають від корозії різальний інструмент і оброблювану заготовку.

Список використаних джерел

1.         Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.

2.         Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А., ПДК химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.

3.         Брылов С.А., Штродка К., Грабчак Л.Г. и др. Охрана окружающей среды. - М., 1986. - 272 с.

4.         Владимиров А, М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т. и др. Охрана окружающей среды. - Л., 1991. - 423 с.

5.         Волков М.П. Применение СОЖ при абразивной обработке металлов // Станки и инструмент. - 1981. - №11. - С.17 - 18.

6.         Вплив МОР на вторинній сировині на корозійну стійкість сталі / В.Г. Старчак, О.Г. Мартинюк, Ю.О. Манько // Вісник Чергінівськ. технолог. ін-ту. - 1996. - №2. - С.140-144.

7.         Ерухимович Ж.А., Климюк И.В., Ивлева О.Ф., Медникова Н.В. Новые смазочные материалы на основе регенерированных и свежих масел // Машиностроитель. - 1996. - №5. - С.34 - 15.

8.         Ивкович Бранко. Трибология резания. Смазочно-охлаждающие жидкости. - Минск.: Наука и техника, 1982. - 144 с.

9.         Классификация смазочно-охлаждающих технологичсеких средств для обработки металлов резанием. /Г.Т. Малиновский, Е.В. Лебедев, А.К. Маскаев, А.А. Стулий // Химия и технология топлив и масел. - 1981, №9. - С.20 - 22.

10.      Крачун А.Г., Морарь В.Е. Твердые смазочные материалы на основе капролактама. - Кишинев: Штиинца, 1988. - 116 с.

11.      Курчик Н.Н., Вайншток В.В., Шехтер Ю.Н. Смазочные материалы для обработки металлов резанием. (Состав, свойства и основы производства). - М.: Химия, 1972. - 312 с.

12.      Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. - М.: Машиностроение, 1985. - 64 с.

13.      Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. - М.: Химия, 1988. - 188 с.

14.      Малоотходная технология применения СОЖ в металлообработке / Под ред.Е.Г. Бердичевского. - М.: НИИмаш, 1981. - 62с.

15.      Мартинюк О.Г. Вплив складу МОР на вторинній сировині на енергосилові параметри різання сталі // Вісник ЧТІ, 1998. - №6. - С.109-113.

16.      Мартинюк О.Г. Підвищення протикорозійноих властивостей інгібованих олігомервмісних мастильно-охолоджувальних рідин. Автореф. - Львів, 2002. - 20 с.

17.      Маскаев А.К., Бровин И.Л., Кобилинский К.Н. Области применения технологических средств при обработке металлов резанием. - Киев: Знание, 1980. - 24 с.

18.      Маскаев А.К., Лебедев Е.В., Караулов А.К. Базовый ассортимент смазочно-охлаждающих жидкостей: структура, классификационные обозначения, области рационального применения. - М.: ЦНИИ нефтехим, 1982. - С.10-25.

19.      Налимов Л.В. Структура СОЖ, применяемых при обработке металлов резанием. // Машиностроитель. - 1996. - №5. - С.10 - 14.

20.      Охрана окружающей среды / Под ред. С.В. Белова. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.

21.      Охрана и оптимизация окружающей среды. / Под ред.А. А. Лаптева. - К.: Лыбидь, 1990. - 256 с.

22.      Ошер Р.Н. Производство и применение смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов резанием. - М.: Гостоптехиздат, 1963. - 226 с.

23.      Папок К.К., Рагозин Н.А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям. - М.: Химия, 1976. - 392 с.

24.      Полимерсодержащие смазочно-охлаждающие жидкости. /А.И. Сошко, Я.Д. Плоткин, В.С. Кузнецов и др. - Львов: Каменяр, 1986. - 62 с.

25.      Применение смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов резанием в станкостроительной и инструментальной промышленности. // Сб. научн. р-т науч. - исслед. ин-та информации по машиностроению. - М.: НИИМаш, 1971. - 176 с.

26.      Смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием: Рекомендации по применению. / Под ред.М.И. Клушина. - М.: НИИМАШ, 1979. - 96 с.

27.      Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов резанием.: Справочник /Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. - М.: Машиностроение, 1986. - 351 с.

28.      Сошко А.И. Физико-химическая механика обработки твердых тел в полимерсодержащих смазочно-охлаждающих жидкостях. - В кн.: Свойства конструкционных материалов при воздействии рабочих сред. - Киев.: Наук. думка, 1980. - С.332 - 338.

29.      Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием. /Под ред.М.И. Клушина. - М.: Машиностроение, 1979. - 192 с.

30.      Хрульков В.А., Матвеев В.С., Волков В.В. Новые СОЖ, применяемые при шлифовании труднообрабатываемых материалов. - М.: Машиностроение, 1982. - 64 с.

31.      Худобин Л.В. Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1977. - 190 с.

32.      Худобин Л.В., Полянсков Ю.В. Влияние свойств СОЖ на процесс обработки резанием // Станки и инструмент. - М.: Машиностроение. - 1982. - № 3. - С.23-25.

33.      Цуркан И.Г., Казарновский С.Н., Колотухин И.Н. Смазочные и защитные материалы. - М.: Транспорт, 1974. - 152 с.