Безреагентный способ очистки регенерации моющего раствора с использованием трубчатых мембран это

Ремонтные работы, мойка машин. Водопотребление и водоотведение. Основные компоненты загрязнения и требования к качеству сточных вод

Машинно-тракторный парк (объекты ремонта) эксплуатируют в сложных условиях. Из-за контакта с почвой, растениями, топли-восмазочными материалами, удобрениями и влияния ряда других факторов поверхности тракторов, автомобилей и сельскохозяй­ственных машин покрываются сорбционными слоями сложного и разнообразного состава — загрязнениями. Последние уменьшают устойчивость защитно-декоративных покрытий, повышают ско­рость коррозионных процессов, снижают уровень культуры тех­нического обслуживания и ремонта машин и в конечном итоге служат одной из причин, приводящих к понижению надежности машин и агрегатов. При некачественной очистке деталей в про­цессе сборки дизелей снижается их послеремонтный ресурс на 20. 30%.

Для практических целей загрязнения делят на две разновиднос­ти (рис. 2.5).

Загрязнения наружных поверхностей (почвенные частицы, рас­тительные остатки и др.) имеют слабые когезионно-адгезионные связи. Основным моющим реагентом для их удаления служит вода.

Загрязнения внутренних поверхностей (масла, смолистые отло­жения и др.) отличаются значительными когезионно-адгезионными связями, и для их удаления применяют водные растворы техни­ческих моющих средств (ТМС).

ТМС представляют собой многокомпонентные композиции, включающие в свой состав поверхностно-активные вещества (ПАВ) и активные солевые добавки (карбонаты, силикаты и фосфа­ты). ТМС выпускают в виде белого или светло-желтого порошка, хорошо растворяющегося в воде. Препараты МС-15 и МС-37 не­токсичны, негорючи. Их используют для очистки деталей как из черных, так и из цветных металлов без заметной коррозии. Детали и сборочные единицы, подлежащие непродолжительному хранению (до 10. 15 сут), не нуждаются в дополнительной антикоррозионной обработке после очистки водными растворами ТМС, так как после­дние обладают ингибирующим эффектом.

Рабочие концентрации водных растворов ТМС зависят от заг­рязненности очищаемых поверхностей и составляют 5. 20 г/л. Их наилучшее моющее действие проявляется при температуре раствора 80 ± 5 «С. При снижении температуры моющего раствора ниже 70 °С резко ухудшается его моющая способность (при 60 °С — в 2 раза, при 50 °С — в 4 раза).

Качественная очистка объектов ремонта может быть достигнута лишь в том случае, если физико-химический фактор воздействия на удаляемые загрязнения, зависящий от применяемых моющих реа­гентов, дополняется механическим фактором (струи высокого дав- , ления, вибрация и т. д.). Последний определяется конструкцией моечных машин и установок, которые изготовляют трех основных типов: струйные, погружные и комбинированные.

Существуют струйный и погружной способы очистки.

При струйной очистке механический фактор проявляется как удар струи на удаляемые загрязнения, что приводит к их раз­рушению и размыву. Сила удара, Н,

где т₀ — секундная масса моющей жидкости, кг/с; v_o — скорость потока, м/с; a — угол падения струи, рад; у — коэффициент, учитывающий изменение силы удара при удалении очищаемой поверхности от сопла.

Анализ этой зависимости показывает, что с применением высо­конапорных струйных устройств достигается вполне удовлетвори­тельная наружная очистка машин. Поданным ГосНИТИ, повыше­ние давления воды с 2,5 до 15 МПа при удалении наружных загряз­нений приводит к увеличению производительности процесса очис­тки до 20 раз, снижению энергозатрат в 4 и расхода воды в 10 раз.

При погружной о ч и с т к е наиболее эффективным факто­ром механического воздействия на удаляемые загрязнения следует считать вибрацию ремонтируемых объектов, моющей жидкости или их совместного колебательного движения.

Очистка ремонтируемых объектов с использованием жидких сред сопровождается накоплением в последних удаляемых загряз­нений. При этом очищающая среда постепенно теряет свое моющее действие. Отработанные моющие растворы подлежат регенерации. На рисунке 2.6 показана схема замкнутой технологии очистки заг­рязненных объектов с устройством для регенерации очищающей среды.

Известно несколько способов регенерации жидкой очищающей среды: естественное отстаивание, центрифугирование, коагуляция и ультрафильтрация.

Естественное отстаивание происходит под действием гравитационных сил. Скорость осаждения частиц (с известными допущениями) определяют по формуле Стокса, м/с, В результате твердые частицы оседают на дно, а нефтепродукты всплывают на поверхность. Такой процесс можно наблюдать при использовании в качестве моющей жидкости чистой воды без ТМС.

Естественное отстаивание реализовано на пункте наружной очистки машин с оборотным водоснабжением. Использованная для очистки машин грязная вода с площадки 2 (рис. 2.7) самотеком поступает в грязеотстойник 5 с бензомаслоуловителем. Очищенная вода направляется в резервуар 5, откуда насосом / снова подается на очистку машин.

Поверхностно-активные вещества, входящие в состав ТМС, удерживают загрязнения в объеме моющего раствора в виде суспен­зий и эмульсий. Чем эффективнее применяемое ТМС, тем труднее выделяются из моющего раствора накапливающиеся в нем загряз­нения.

Количество загрязнений в моющих растворах постепенно стаби­лизируется (рис. 2.8). По мере увеличения скорости старения мою­щих растворов (потери моющей способности), что видно из нижне­го графика, возрастает концентрация накапливаемых в растворе загрязнений. Выделить последние из отработанного моющего ра­створа на основе высокоэффективных ТМС непросто. Для таких растворов естественное отстаивание под действием лишь гравита­ционных сил неэффективно. В связи с этим сделана попытка ин­тенсифицировать этот процесс, заменив естественное отстаивание центрифугированием.

Центрифугирование зависит от фактора разделения цент­робежного очистителя F_p, показывающего, во сколько раз ускоре­ние центробежных сил превышает ускорение сил земного тяготе­ния, т. е.

В процессе центрифугирования в моющем растворе остаются мельчайшие частицы загрязнений, которые снижают его эффек­тивность. При накоплении их определенной концентрации, назы­ваемой критической, моющую способность водных растворов ТМС не удается восстановить дополнительным введением любого коли­чества ТМС.

Работающий на принципе центрифугирования гидроциклон ГЦ-25 используют лишь как средство механизации удаления из от­работанного раствора более крупных загрязнений, однако он не обеспечивает замкнутой технологии очистки объектов ремонта.

Для удаления из отработанного моющего раствора мельчайших частиц применяют коагуляцию.

Коагуляция — это «склеивание» мелкодисперсных загрязнений и выведение их в осадок воздействием специальных коагулянтов.

По разработанной в МГАУ технологии в моющий раствор вводят смесь коагулянтов сернокислого железа FeSO₄ и гидроксид кальция Са(ОН>2 при соотношении 1 : 1 и концентрации 6 г/л. При этом обеспечивается удаление взвешенных веществ и нефте­продуктов до 98 % и создаются условия для организации замкну­той очистки ремонтируемых объектов. При введении в осветлен­ный моющий раствор 50. 60 % моющего средства полностью вос­станавливается первоначальная моющая способность водного ра­створа ТМС.

На растворном пункте ОМ-21613 насосом 7 (рис. 2.9) моющий раствор подается из рабочей емкости 1 в моечную машину, откуда загрязненная очищающая среда возвращается в рабочую емкость 7 через фильтр 9 грубой очистки с помощью фекального насоса 8. Крупные загрязнения задерживаются в фильтре 9 грубой очистки и оседают на дно, откуда по мере накопления удаляются сжатым воз­духом в специальный грязесборник. Приносимые в рабочую ем­кость масляные загрязнения вылавливаются и через воронку нефте­ловушки периодически сливаются в нефтесборник, из которого по мере заполнения удаляются сжатым воздухом. Тяжелые загрязне­ния выпадают в нижнюю часть рабочей емкости /, а из нее в грязеотстойник 10, откуда с помощью сжатого воздуха поступают в спе­циальную емкость.

При накоплении в растворе, находящемся в рабочей емкости /, до 4. 9 г/л взвешенных веществ и 5. 7 г/л нефтепродуктов наступа­ет коагуляция. Для этого загрязненный моющий раствор из рабочей емкости / перекачивается фекальным насосом 8 в регенерационную емкость 2, куда через дозатор расходного бака 3 направляются растворы коагулянтов FeSO₄ и Са(ОН)₂. Для интенсивного переме­шивания коагулянтов с загрязненным моющим раствором в регенерационную емкость подают сжатый воздух.

Коагуляция длится 6. 8 ч. В последние З. 3,5ч подачу воздуха прекращают. В процессе взаимодействия коагулянтов с моющим раствором образуются хлопья, которые, осаждаясь, адсорбируют на своей поверхности удаляемые загрязнения.

После охлаждения хлопьев и некоторого уплотнения осадка в регенерационной емкости 2 образуются верхний слой отстоявшей­ся очищенной среды и нижний — скоагулированной суспензии (объемное соотношение 4:1).

Осветленный раствор перекачивают насосом 7 в рабочую ем­кость 1, куда доливается недостающее количество воды и вводится 50. 60 % моющего средства. Техническое моющее средство раство­ряется в баке 4.

Скоагулированная суспензия из нижней части регенерационной емкости 2 подается в вакуум-фильтр для обезвоживания. Твердый осадок загрязнений складируется с помощью поддона-тележки, а моющий раствор через сборный бак перекачивается насосом в ем­кость 2для коагуляции при очередном цикле его регенерации.

Ультрафильтрация — это безреагентный способ регенера­ции отработанных моющих растворов с использованием трубчатых мембран. Этот процесс впервые разработан фирмой «Абкор-Дюрр» (Германия — США) для разделения водомасляных эмульсий, по­добных отработанным моющим растворам.

Установка для ультрафильтрации представляет собой блок мем­бран трубчатой формы. На опорную трубу 2 (рис. 2.10, а), изготов­ленную из специальной стеклоткани, наносят пористую мембрану Зтолщиной в несколько десятков или сотен микрометров.

Разделяемая эмульсия 1 прокачивается вдоль трубок под давле­нием 0,5 МПа. Фильтрат 5 представляет собой раствор солей, вхо­дящих в состав ТМС. Он проходит через мембрану 3 и опорную тру­бу 2, а частицы масла 4 задерживаются мембраной.

В зависимости от размера мембран можно достичь таких усло­вий, при которых вместе с раствором солей через мембрану пройдут и растворы ПАВ, служащие одним из компонентов ТМС.

Таким образом, фильтрат 5 после ультрафильтрации будет со­держать все исходные компоненты ТМС без масла и механических примесей, т. е. отработанный моющий раствор регенерируется.

Схема ультрафильтрации загрязненных моющих растворов в установках «Абкор-Дюрр» показана на рисунке 2.10, б. Порция гряз­ной моющей жидкости подается из бака 6 в емкость 7 установки. Далее насос 9 качает регенерируемую жидкость по замкнутому кон­туру: трубчатая мембрана 10— емкость 7— насос 9 — мембрана 10.

Осветленный раствор собирается в отдельный бак для повторно­го использования, а концентрат из масла и твердых взвесей собира­ется в емкости 8.

Разработана ультрафильтрационная установка ОМ-21619, в ко­торой реализуется описанная схема регенерации отработанных мо­ющих растворов с использованием трубчатых мембран.

Источник

Способ регенерации моющих растворов

Изобретение относится к способам регенерации отработанных моющих растворов, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, образующиеся в процессе мойки деталей автомобильного и железнодорожного транспорта, и предназначено для уменьшения техногенного воздействия на окружающую среду через сточные воды путем многократного использования одного и того же моющего раствора. Способ регенерации моющих растворов включает электрокоагуляцию при растворении железных или алюминиевых анодов. Новым является то, что электрокоагуляцию проводят в динамическом режиме в потоке прокачиваемой между электродами очищаемой жидкости с последующим отделением твердой фазы от раствора, при этом весь процесс осуществляют в замкнутом объеме с многократным пропусканием моющего раствора через межэлектродное пространство до тех пор, пока не будет достигнута требуемая степень очистки раствора. 3 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способам регенерации отработанных моющих растворов, содержащих нефтепродукты и взвешенные вещества, образующиеся в процессе мойки деталей автомобильного и железнодорожного транспорта, предназначено для уменьшения техногенного воздействия на окружающую среду через сточные воды путем многократного использования одного и того же моющего раствора.

В настоящее время одним из загрязнителей окружающей среды являются многочисленные небольшие моющие машины железнодорожных депо, машинно-тракторного парка и мойки автомобилей, которые будучи не в состоянии обеспечить дорогостоящую технику очистки сточных вод от маслосодержащих стоков предприятий предпочитают их слив в открытые водоемы или канализацию.

С точки зрения экологии окружающей среды с учетом резкого роста числа транспортных средств это может стать одним из основных источников загрязнений сточных вод с необратимыми последствиями.

К современным локальным автономным системам очистки сточных вод предъявляется ряд жестких требований. Во-первых, такие системы должны обеспечивать качество очистки сточных вод, аналогичное станционарным очистным сооружениям по основным показателям и предельно-допустимым концентрациям загрязнений в очищенной воде. Во-вторых, указанные системы очистки должны быть доступны с экономической точки зрения, а значит могут быть реально востребованы различными малыми предприятиями. В-третьих, продукты утилизации не должны быть опасны для окружающей природы и человека при последующем их уничтожении.

Известен способ очистки сточных вод от масел (авт. св. СССР N 709566, кл. C 02 F 1/46, 1980), включающий подкисление сточных вод до pH 6,8-7,4 с последующим отстаиванием в течение 15-20 мин и электрокоагуляцией при плотности тока 0,009-0,1 А/см 2 в течение 5-10 мин.

Данный способ прост и доступен в реализации даже на малых предприятиях и может быть полностью автоматизирован. Качество очистки по содержанию нефтепродуктов 10-20 мг/л.

Однако известный способ имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, содержание нефтепродуктов существенно (в десятки раз) превышает предельно-допустимые концентрации для сброса в канализацию или открытые водоемы. Во-вторых, очищенный раствор не может быть повторно использован в качестве моющего, так как в нем после обработки существенно повышается солесодержание, а также в раствор необходимо заново вводить моющие добавки, доводя его pH до величины 13-14.

Известен способ электрохимической очистки сточных вод с помощью коагулянтов, полученных при растворении железных или алюминиевых анодов (Научные труды Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Панфилова, N 5, вып. 12, 1969, с. 64).

Способ прост и доступен в реализации, однако существенным недостатком данного способа является зашламление межэлектродного пространства особенно при сильнозагрязненных моющих растворах, что приводит к снижению эффекта очистки за счет падения напряжения на электродах.

Кроме того, для последующей доочистки жидкости от хлопьев гидроокиси металла с сорбированными на них загрязнениями требуется продолжительное отстаивание.

Целью заявляемого способа регенерации моющих растворов устранение указанных недостатков.

Это достигается тем, что в способе регенерации моющих растворов, включающем электрокоагуляцию при растворении железных или алюминиевых анодов, электрокоагуляцию проводят в динамическом режиме, в потоке прокачиваемой между электродами очищаемой жидкости с последующим отделением твердой фазы от раствора, при этом весь процесс осуществляют в замкнутом объеме с многократным пропусканием моющего раствора через межэлектродное пространство до тех пор, пока не будет достигнута требуемая степень очистки раствора.

Проведение процесса очистки моющего раствора от маслосодержащих продуктов и взвешенных веществ в режиме электрокоагуляции с растворенными анодами позволяет осуществить очистку средствами, доступными для любого малого предприятия, так как для этого необходимы лишь источник электроэнергии и аноды из подручного материала (алюминия или железа). Отсутствует также необходимость в каких-либо дорогостоящих реагентах.

За счет того, что процесс электрокоагуляции происходит в динамическом режиме, продукты коагуляции выносятся быстрым потоком жидкости из зоны реакции и не происходит зашламления межэлектродного пространства в отличие от стационарного режима электрокоагуляции. Выйдя из зоны коагуляции продукты реакции отделяются от раствора, а оставшийся раствор вновь подается в зону электрокоагуляции. Скорость очистки моющего раствора определяется скоростью отделения твердой фазы. Наиболее простыми в реализации являются системы осаждения, в которых под действием силы тяжести происходит отделение раствора от осадка.

Для интенсификации процесса отделения твердой фазы могут быть применены фильтрующие системы, например, с загрузкой фильтров песком.

Для максимального ускорения процесса отделения твердой фазы может быть использован процесс флотации.

Необходимая степень очистки достигается за счет многократности процесса обработки.

Существенным преимуществом заявляемого способа является сохранение pH исходного раствора, что не только не требует введения дополнительных реагентов, увеличивающих солесодержание моющего раствора, но и сохраняет после регенерации его моющие свойства, а это немаловажно для повышения экономической эффективности способа.

Таким образом, осуществление заявляемого способа не имеет аналогов среди способов регенерации моющих растворов, а значит соответствует критерию «изобретательский уровень».

На чертеже представлена схема осуществления заявляемого способа (1 — рабочая емкость с отработанным моющим раствором 2; 3 электрокоагулятор; 4 — камера для отделения твердой фазы; 5 очищенный раствор; 6 твердый осадок; 7 система циркуляции).

Способ регенерации моющего раствора осуществляется следующим образом.

Отработанный раствор 2 из емкости 1 проходит между алюминиевыми или железными электродами электрокоагулятора 3, насыщается гидроокисями металла, адсорбирующими на себе нефтепродукты и мелкую взвесь, и поступает в камеру 4 для отделения твердой фазы 6. Очищенный раствор 5 с помощью системы циркуляции раствора 7 после окончания первого цикла очистки вторично поступает в емкость 1, цикл обработки проводится вновь до достижения необходимой степени очистки.

Пример. В качестве отработанного моющего раствора был использован раствор из моющей машины ММД-12 от мытья деталей железнодорожного транспорта с содержанием нефтепродуктов 9305 мг/л и взвешенных веществ 24180 мг/л. В качестве электрокоагулятора использована емкость объемом 5,6 л с вертикальными пластинами из железа с зазором между электродами 5 мм. Плотность тока на электродах 1 А/дм 2 . Скорость прохождения раствора через электрокоагулятор 10,2 л/мин.

Результаты очистки моющего раствора по циклам обработки приведены в таблице.

Из таблицы видно, что в результате четырехкратного цикла обработки моющего раствора содержание нефтепродуктов уменьшилось с 9305 мг/л до 0,2, а количество взвешенных частиц с 24180 мг/л до 6,0. После такой обработки обработанный раствор соответствует по предельно-допустимым концентрациям для слива в канализацию.

Если очищенный раствор будет вновь использован в качестве моющего, то степень его очистки может быть ограничена всего 2-3 циклами.

Таким образом, заявляется способ регенерации моющего раствора, обеспечивающий необходимую степень очистки раствора, который доступен для реализации практически в любых условиях и не требует специального дорогостоящего оборудования.

1. Способ регенерации моющих растворов, включающий электрокоагуляцию при растворении железных или алюминиевых анодов, отличающийся тем, что весь процесс очистки проводят циклично в замкнутом циркулирующем объеме путем пропускания моющего раствора между электродами с непрерывным отделением твердой фазы, а количество циклов определяют степенью очистки раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение твердой фазы из раствора проводят путем ее осаждения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение твердой фазы из раствора проводят путем ее фильтрования.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отделение твердой фазы из раствора проводят путем флотации.

Источник