| СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ПЕРЕРАБОТКИ МАСЛОСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ НА МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
В металлообрабатывающей промышленности ежедневно образуется большое количество сточных вод, состоящих из различных эмульсий (СОЖ, после литья под давлением), а также моющих растворов. Эти стоки содержат опасные вещества, что не позволяет напрямую сбрасывать их в городскую канализацию или водоёмы. Существует множество технических решений для достижения качества воды, соответствующего ПДК, уменьшения количества осадка или для обеспечения замкнутой системы водопользования.
Самыми распространёнными методами переработки отработанных технологических жидкостей являются химическое разложение, мембранная очистка и выпаривание.
ВАКУУМНО-ДИСТИЛЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПРЕДЛАГАЮТ НАИБОЛЕЕ СОВРЕМЕННОЕ И ЭКОНОМИЧНОЕ РЕШЕНИЕ, ЧЕМ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ИЛИ МЕМБРАННАЯ ОЧИСТКА
Физико-химический метод: разложение
Под разложением понимается переработка эмульсий путём разделения их на фазы «вода» и «масло». Переработка разложением осуществляется в несколько стадий:
- отделение неэмульгированных (поверхностных) масел
- отделение твёрдых частиц
- разложение эмульсии
- отделение полученных фаз
Химическое разложение производится путём добавления различных химикатов. Для достижения оптимального результата необходимо тщательно соблюдать дозировку.
«Кислотное разложение» требует применения более коррозионностойких и, соответственно, более дорогих, материалов для изготовления оборудования. Полученную воду перед сливом в канализацию необходимо нейтрализовать, для этого требуется добавление щёлочи. Вследствие этого в очищенной води содержится значительное количество солей, что не позволяет повторно использовать очищенную воду.
В новых методах разложения используются так называемые «де-эмульгаторы». Их необходимо подбирать в зависимости от перерабатываемой жидкости и тщательно дозировать. Это ограничивает применение данного метода при изменении состава жидкости.
Преимуществом физико-химического метода является возможность применения данного метода для больших объёмов стоков (>3 м3/ч). Таким образом, данный метод является наиболее экономически выгодным при больших объёмах стоков и при невысоких требованиях к качеству сливаемый вод.
Механический метод: мембранная очистка
Другим методом переработки эмульсий является ультрафильтрация. Под повышенным давлением (5-10 Бар) эмульсия проходит через пористую керамическую мембрану. Вода беспрепятственно проходит через поры, а масла, жиры и воски задерживаются на мембранах.
Однако данный метод не может обеспечить полное отделение органических веществ. Остаточная влажность остатка составляет в среднем 60-70%. Значительным недостатком мембранной системы является ограничение применения подобной системы при изменениях состава жидкости, т.е. изменение состава жидкости может вызвать повреждение мембран. Кроме того, в процессе работы мембраны засоряются твёрдыми частицами и маслами. Из-за этого снижается производительность системы и повышаются энергозатраты, а также ухудшается качество очищенной воды. Поэтому требуется постоянная очистка системы от отложений с помощью химикатов.
Термический метод: выпаривание/дистилляция
Самым древним методом разделения веществ является дистилляция. Для выпаривания воды предлагаются различные технические решения. В каждом случае для оптимального энергобаланса требуется использовать энергию конденсации для процессов нагрева и испарения исходной жидкости. Поэтому выпариватели с внешним нагревом, как правило, дороже, чем выпариватели с тепловым насосом или выпариватели, основанные на принципе прямой конденсации водяного пара.
1. Выпариватели с тепловым насосом
В данных установках создаётся вакуум (около 40-80 мБар), рабочая температура составляет 30-45 °С. Передача энергии от конденсации пара для нагрева поступающей холодной жидкости производится с помощью теплового насоса, состоящего из компрессора и циркулирующего хладагента. Таким образом, теплопередача осуществляется путём циркуляции дополнительной жидкости (хладагента).
Преимуществами этого метода являются низкие температуры, следовательно, переработка агрессивных жидкостей не вызывает коррозию стенок рабочей камеры. Так, например, с помощью этих выпаривателей производится сгущение фруктовых соков в пищевой промышленности. При таких температурах не разрушаются ароматические и красящие вещества.
Значительным недостатком данного метода является высокое энергопотребление по сравнению с выпариванием с прямой конденсацией водяного пара. Из-за многоступенчатой передачи энергии от воды хладагенту и наоборот происходит значительная потеря энергии. Кроме того, наличие хладагента затрудняет демонтаж системы. Но главный недостаток данных выпаривателей состоит в необходимости доочистки дистиллята с помощью угольных или других систем фильтрации для достижения качества, позволяющего использовать его повторно или сливать в канализацию.
2. Выпаривание с прямой конденсацией водяного пара
Для снижения потребления энергии, необходимой для испарения воды, были разработаны вакуумно-дистилляционные установки, где энергопередача осуществляется путём прямой конденсации водяного пара.
С помощью вакуумного насоса в испарителе создаётся давление около 600 мБар. Благодаря создаваемому вакууму исходная жидкость всасывается в систему. Благодаря пониженному давлению вода начинает кипеть при температуре 86 °С. Образующийся водяной пар всасывается через вакуумный насос, конденсируется при атмосферном давлении и подаётся на внешнюю стенку теплообменника (испарителя) для нагрева исходной жидкости. Так как температура конденсации пара при атмосферном давлении 100 °С, то благодаря более низкой температуре исходной жидкости (86 °С) пар конденсируется на стенках теплообменника и передаёт исходной жидкости необходимую для испарения энергию.
В системе возникает энергетическое равновесие. Единственным источником энергопотребления системы является вакуумный насос. По сравнению с выпаривателями с тепловым насосом данные установки характеризуются более низким потреблением энергии (45-60 Вт/л). Однако после вакуумно-дистилляционных установок, как и после выпаривателей с тепловым насосом, требуется доочистка дистиллята.
В новом модельном ряду установок VACUDEST® с системой CLEARCAT®, производимых компанией “H2O GmbH”, необходимое качество дистиллята достигается без дополнительной доочистки. Работа системы CLEARCAT® основана на физических каталитических процессах, благодаря чему получается кристально чистый, прозрачный дистиллят, который можно напрямую сливать в канализацию или использовать повторно в замкнутом круге водоснабжения. Новые, более простые в обслуживании модели потребляют до 15% меньше электроэнергии, чем предыдущие модели, и не требуют использования химикатов.
3. Повторное использование или слив в канализацию?
Высокое качество воды, получаемое благодаря использованию системы CLEARCAT®, позволяет не только сливать его в канализацию, но и использовать повторно. Благодаря высокой температуре пара в вакуумном насосе вода стерилизуется и не содержит бактерий. Тяжёлые металлы и соли не испаряются и остаются в остатке. Электропроводность дистиллята составляет около 10 мкСм/см, остаточное содержание нефтепродуктов менее 10 мг/л. По сравнению с предыдущими моделями наблюдается снижение ХПК на 60%.
ВАКУУМНАЯ ДИСТИЛЛЯЦИЯ ЯВЛЯЕТСЯ САМЫМ ЭКОНОМИЧНЫМ ИЗ ПРЕДСТАВЛЕННЫХ МЕТОДОВ
Выводы:
Вакуумно-дистилляционные установки предлагают наиболее современное и экономичное решение, чем физико-химическое разложение или мембранная очистка. При этом инновационная технология VACUDEST CLEARCAT® является наиболее эффективной с экологической и с экономической точки зрения. Благодаря высокой концентрации остатка расходы на утилизацию заметно снижаются.
Вакуумная дистилляция является самым экономичным из представленных методов. Высокое качество дистиллята позволяет использовать его повторно, благодаря этому значительно снижаются расходы на использование чистой (свежей) воды. При этом повышается не только культура производства, но и экономическая эффективность предприятия.
|
