RU2258675C1

RU2258675C1 - Method of decomposition of waste lubricating and cooling emulsions

Info

Publication number: RU2258675C1
Application number: RU2004124417/15A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Карев (RU); Е.А. Карев; В.С. Шабалин (RU); В.С. Шабалин
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2005-08-20

Abstract

FIELD: decomposition of waste cooling and lubricating emulsions; metalworking; metallurgy; treatment of waste water containing finely dispersed colloidal organic and mineral admixtures.

SUBSTANCE: proposed method includes introduction of phosphoric acid into waste lubricating and cooling emulsion in the amount of 0.2-0.25%-vol; solution is heated to temperature of 70-80°C; after settling, floating organic phase is removed and aqueous phase is neutralized with lime milk to pH=6-7; after settling of calcium phosphates, electric coagulation is carried out at preliminary acidification of partially cleaned aqueous phase with hydrochloric acid to pH=4-5.

EFFECT: facilitated procedure of decomposition; low cost of process; enhanced ecological safety.

Description

Изобретение относится к разложению отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и может быть использовано для очистки промышленных сточных вод, содержащих мелкодисперсные коллоидные органические и минеральные примеси.The invention relates to the decomposition of spent emulsion cutting fluids (coolant) and can be used for the treatment of industrial wastewater containing finely divided colloidal organic and mineral impurities.

Известен способ разложения отработанных СОЖ, в соответствии с которым в СОЖ добавляют концентрированную серную кислоту (см. кн. Смазочно-охлаждающие технологические средства для обработки металлов резанием. Справочник / Под ред. С.Г.Энтелиса, Э.М.Берлинера. - М.: Машиностроение, 1986. 352 с.) до рН 2-3, а затем нейтрализуют до рН 6-7 20%-ным раствором кальцинированной соды, а органический примеси (нефтепродукты) удаляют с помощью флотации.There is a method of decomposition of spent coolant, according to which concentrated sulfuric acid is added to the coolant (see the book. Lubricating and cooling technological means for metal cutting. Reference / Edited by S. G. Entelis, E. M. Berliner. - M .: Engineering, 1986. 352 pp.) To a pH of 2-3, and then neutralized to a pH of 6-7 with a 20% solution of soda ash, and organic impurities (petroleum products) are removed by flotation.

К недостаткам указанного способа можно отнести следующие: во-первых, в водной фазе все же остается большое количество нефтепродуктов (до 100-200 мг/л); во-вторых, образуются хорошо растворимые соли серной кислоты, которые необходимо деминерализовать; в-третьих, производительность отделения водной фазы от нефтепродуктов невысока (отстой длится в течение нескольких часов).The disadvantages of this method include the following: firstly, a large amount of oil products (up to 100-200 mg / l) remains in the aqueous phase; secondly, well-soluble salts of sulfuric acid are formed, which must be demineralized; thirdly, the productivity of separating the aqueous phase from petroleum products is low (sludge lasts for several hours).

Известен также способ очистки щелочных сточных вод, содержащих цианистые соединения, в том числе и органические примеси (см. стр.93-98 в кн. Методы очистки производственных сточных вод. Справочное пособие. Авторы: Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. / Под ред. А.И.Жукова. М.: Стройиздат, 1977. 204 с.), включающий предварительное подкисление жидкостей перед электрокоагуляцией хлористым натрием (NaCl) в количестве (0,5-1,0)% по объему до достижения рН 2-3, а затем электрокоагуляцией при плотности постоянного тока i=(30-100) А/м² и последующую нейтрализацию водной фазы щелочью или гидроокисью кальция.There is also known a method of purification of alkaline wastewater containing cyanide compounds, including organic impurities (see pages 93-98 in the book. Methods of purification of industrial wastewater. Reference manual. Authors: Zhukov A.I., Mongayt I.L. ., Rodziller I.D. / Under the editorship of A.I. Zhukov, M .: Stroyizdat, 1977. 204 pp.), Including preliminary acidification of liquids before electrocoagulation with sodium chloride (NaCl) in an amount (0.5-1.0 )% by volume until reaching pH 2-3, and then electrocoagulation at a constant current density i = (30-100) A / m ² and subsequent neutralization of water phases with alkali or calcium hydroxide.

К недостаткам этого метода можно отнести следующее: в водной фазе также образуются хорошо растворимые хлориды, количество которых превышает ПДК в десятки и сотни раз, остаются органические примеси (нефтепродукты) в количестве (100-200) мг/л, что значительно превышает ПДК.The disadvantages of this method include the following: well-soluble chlorides are also formed in the aqueous phase, the amount of which exceeds the MPC by tens and hundreds of times, organic impurities (petroleum products) remain in the amount of (100-200) mg / l, which significantly exceeds the MPC.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ разложения отработанных СОЖ (см. а.с. №1701642. Способ разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей. М. кл. C 02 F 1/46. Опубл. в БИ №48, 1991 г.), при котором в отработанную СОЖ вводят при перемешивании 0,4-0,5 об.% фосфорной кислоты и 4-5 мас.% окиси кальция для нейтрализации водного раствора. После отстоя осадок разделяют и осуществляют электрокоагуляцию водной фазы в течении 10-15 минут при плотности тока 0,01-0,02 А/см². Пенный продукт электрокоагуляции отводится, а в чистую воду для корректировки рН повторно добавляют 0,05-0,1 об.% фосфорной кислоты H₃PO₄. Данный способ позволяет снизить энергозатраты, объем осадка (гидроокиси кальция Са(ОН)₂), содержание сульфатов, объем масляных примесей.Closest to the invention in terms of essential features is a method for decomposing spent coolant (see AS No. 1701642. A method for decomposing spent cutting fluids. M. class. C 02 F 1/46. Published in BI No. 48, 1991 g), in which 0.4-0.5 vol.% phosphoric acid and 4-5 wt.% calcium oxide are introduced into the spent coolant with stirring to neutralize the aqueous solution. After sedimentation, the precipitate is separated and electrocoagulation of the aqueous phase is carried out for 10-15 minutes at a current density of 0.01-0.02 A / cm ² . The foamy product of electrocoagulation is discharged, and 0.05-0.1 vol.% Phosphoric acid H ₃ PO _{4 is} re-added to clean water to adjust the pH. This method allows to reduce energy consumption, sediment volume (calcium hydroxide Ca (OH) ₂ ), sulfate content, the amount of oil impurities.

Вместе с тем добавление в СОЖ кислоты вначале и в конце процесса разложения приводит к снижению эффективности процесса электрокоагуляции ввиду пассивации электродов и снижения срока эксплуатации электрокоагуляторов, что служит препятствием для применения известной технологии. Уменьшение количества вводимой кислоты снижает интенсивность пассивации, но вместе с тем и всего процесса разложения (увеличивает время процесса разложения).At the same time, the addition of acid to the coolant at the beginning and at the end of the decomposition process leads to a decrease in the efficiency of the electrocoagulation process due to passivation of the electrodes and a decrease in the life of electrocoagulators, which is an obstacle to the application of the known technology. Reducing the amount of acid introduced reduces the intensity of passivation, but at the same time the entire decomposition process (increases the decomposition process time).

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы снизить себестоимость процесса разложения отработанных СОЖ путем исключения пассивации электродов, улучшить экологичность производства за счет уменьшения хорошо растворимых солей в водной фазе.The technical task of the invention is to reduce the cost of the decomposition of spent coolant by eliminating the passivation of the electrodes, to improve the environmental friendliness of production by reducing readily soluble salts in the aqueous phase.

Для решения поставленной задачи предлагается способ разложения отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), включающий введение в СОЖ при перемешивании фосфорной кислоты до достижения рН 2-3, реагента для нейтрализации, электрокоагуляцию водной фазы, отличающийся тем, что после введения фосфорной кислоты в количестве (0,2-0,25)% по объему раствор нагревают до температуры (70-80)°С, после отстоя удаляют всплывшую органическую фазу, а водную фазу нейтрализуют известковым молоком до достижения рН 6-7, затем после осаждения фосфатов кальция проводят электрокоагуляцию с предварительным подкислением частично очищенной водной фазы соляной кислотой до достижения рН 4-5.To solve this problem, a method for the decomposition of spent emulsion cutting fluids (coolant) is proposed, which includes introducing phosphoric acid into the coolant with stirring to achieve a pH of 2-3, a neutralization reagent, electrocoagulation of the aqueous phase, characterized in that after the introduction of phosphoric acid in an amount (0.2-0.25)% by volume, the solution is heated to a temperature of (70-80) ° C, after the sludge, the emerging organic phase is removed, and the aqueous phase is neutralized with milk of lime until a pH of 6-7 is reached, then after precipitation of phosphorus Calcium s electrocoagulation conducted with preliminary partially purified by acidifying the aqueous phase with hydrochloric acid to a pH of 4-5.

Для осуществления способа может быть использован стандартный комплект оборудования участков приготовления СОЖ, присадок, моющих средств, утилизации отходов и пр., включающий емкости с мешалками (реакторы), дозаторы для жидких и сыпучих продуктов, вспомогательные контейнеры (емкости, бункеры) для загрузки исходных материалов и отвода конечного продукта.To implement the method, a standard set of equipment for coolant preparation sites, additives, detergents, waste disposal, etc., including containers with mixers (reactors), dispensers for liquid and bulk products, auxiliary containers (containers, bins) for loading raw materials, can be used and withdrawal of the final product.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

В реактор загружают отработанную и предназначенную для разложения эмульсионную СОЖ, имеющую рН 8-10, очищенную от крупного шлама. При перемешивании в реактор вводят 0,2-0,25 об.% фосфорной кислоты до рН 2-3 и нагревают раствор, например, паром до температуры 70-80°С. В течение 2-3 минут перемешивания в растворе происходит коалесценция масляных частиц, а нагрев интесифицирует процесс коалесценции этих частиц и их подъема. Также дополнительно происходит насыщение раствора воздухом. После 1-2 часов отстоя и удаления основной части всплывшей масляной фазы частично очищенную водную фазу нейтрализуют известковым молоком Са(ОН)₂ до достижения рН частично очищенной водной фазы, равном 6-7. После осаждения полученных фосфатов кальция (они не растворимы в воде) в водной фазе все же остаются нефтепродукты в количестве (100-200) мг/л. Поэтому водную фазу подкисляют соляной кислотой HCl до достижения рН 4-5 и проводят электрокоагуляцию. При такой технологии электроды не будут пассивироваться, так как фосфаты выпали в осадок, а процесс электрокоагуляции при рН 4-5 будет интенсифицироваться. По сравнению с аналогами в водной фазе остается значительно меньше хлоридов (примерно в 5-10 раз), так как расходуется меньше соляной кислоты. После электрокоагуляции водную фазу нейтрализовать нет необходимости, так как она будет нейтрализована гидроокисью, образующейся при растворении алюминиевых или железных электродов в процессе электрокоагуляции. Количество нефтепродуктов в водной фазе после электрокоагуляции снижается до 20-30 мг/л.The spent emulsion coolant having a pH of 8-10 and purified from coarse sludge is loaded into the reactor. With stirring, 0.2-0.25 vol.% Phosphoric acid is introduced into the reactor to a pH of 2-3 and the solution is heated, for example, with steam to a temperature of 70-80 ° C. Within 2-3 minutes of mixing in the solution, coalescence of oil particles occurs, and heating intensifies the process of coalescence of these particles and their rise. In addition, the solution is saturated with air. After 1-2 hours of sludge and removal of the main part of the pop-up oil phase, the partially purified aqueous phase is neutralized with Ca (OH) ₂ lime milk until the pH of the partially purified aqueous phase is 6-7. After the precipitation of the obtained calcium phosphates (they are not soluble in water) in the aqueous phase, oil products in the amount of (100-200) mg / l still remain. Therefore, the aqueous phase is acidified with hydrochloric acid HCl until a pH of 4-5 is reached and electrocoagulation is carried out. With this technology, the electrodes will not be passivated, since phosphates precipitated, and the electrocoagulation process at pH 4-5 will intensify. Compared with analogs, significantly less chlorides remain in the aqueous phase (about 5-10 times), since less hydrochloric acid is consumed. After electrocoagulation, there is no need to neutralize the aqueous phase, since it will be neutralized by the hydroxide produced by dissolving aluminum or iron electrodes during electrocoagulation. The amount of oil in the aqueous phase after electrocoagulation is reduced to 20-30 mg / L.

Содержание ингредиентов определено опытным путем для целей заявленного результата.The content of the ingredients is determined empirically for the purposes of the stated result.

Водную фазу, полученную после разложения отработанной СОЖ по данному способу, можно использовать в замкнутом цикле для приготовления новых составов СОЖ.The aqueous phase obtained after the decomposition of spent coolant by this method can be used in a closed cycle to prepare new coolant compositions.

Таким образом, уменьшается стоимость разложения отработанных СОЖ за счет исключения пассивации электродов, улучшается экологичность производства, так как основная часть солей при предварительной основной реагентной обработке выпадает в осадок.Thus, the cost of decomposition of spent coolant is reduced by eliminating the passivation of the electrodes, the environmental friendliness of production is improved, since most of the salts precipitate during the preliminary main reagent treatment.

Claims

The method of decomposition of spent emulsion cutting fluids (coolant), including the introduction into the coolant with stirring of phosphoric acid to achieve a pH of 2-3, a reagent to neutralize, electrocoagulation of the aqueous phase, characterized in that after the introduction of phosphoric acid in an amount of 0.2-0 , 25% by volume of the solution is heated to a temperature of 70-80 ° C, after the sludge, the emerging organic phase is removed, and the aqueous phase is neutralized with milk of lime until a pH of 6-7 is reached, then, after precipitation of calcium phosphates, electrocoagulation is carried out preliminarily itelnym partially purified by acidifying the aqueous phase with hydrochloric acid HCl until a pH of 4-5.