Система отработанной СОЖ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость и актуальность своевременной переработки и утилизации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей связана с целью предотвращения попадания токсических веществ в окружающую среду, во избежание возможности вредного воздействия отходов производства и потребления на здоровье человека, сохранением  окружающей природной среды Потенциал каждой экономически развитой страны определяется эффективностью промышленного производства и качеством выпускаемой продукции. Один из важных элементов производственного процесса, связанного с обработкой металлов, является СОЖ –  водные эмульсии, растворы, суспензии, смеси. Множество предприятий машиностроения и металлургии, осуществляющих обработку металлов, ежемесячно потребляют миллионы тонн СОЖ. В процессе эксплуатации, эти жидкости загрязняются техническими маслами, механическими примесями и другими отходами обработки, подвергаются биопоражению, теряют свой технологический потенциал.

Цель исследования: определить способы и методы очистки и утилизации отработанной СОЖ.

Задачи:

1. Изучить источники образования  СОЖ на промышленных  предприятиях, определить их влияние на человека и окружающую среду.

2. Определить состав СОЖ.

3. Определить степень и класс опасности СОЖ.

4. Разработать нормативы образования СОЖ и изучить актуальные методы утилизации СОЖ.

1. Описание источников образования отработанной СОЖ

Одним их наиболее важных принципов устойчивого развития общества является рациональное использование природных ресурсов и уменьшение количества отходов. Охрана окружающей среды осуществляется государством в соответствии с основными задачами социально-экономического развития. Утилизация отходов действующих производств, т.е. переработка их в полезные продукты, имеет важное экономическое значение: сокращаются издержки на складирование отходов, уменьшаются площади земли, занимаемые отвалами.

Под источниками загрязнения понимают объекты, от которых отработанные вещества в виде отходов образуются в процессе производства или деятельности. Такие источники подразделяются на точечные, линейные и площадные. В свою очередь точечные источники могут быть подвижными и стационарными или неподвижными.

Крупнейшими источниками образования отработанной СОЖ на сегодняшний день являются предприятия машиностроительной, химической и нефтехимической промышленности, автотранспортного хозяйства и технического обслуживания. Отработанные СОЖ образуются при замене смазки всевозможных станков с целью уменьшения трения при механической обработке конструкционных и других материалов (точение, фрезерование, шлифование и т. д.), при сборе трансформаторных масел, эксплуатации автотранспортной техники с бензиновыми, дизельными и работающими на сжиженном газе двигателями, сбора компрессорного масла. Применение СОЖ распространяется также и на бытовую сферу. Например, использование тосолов, антифризов. Смазочные материалы широко применяются в современной технике, с целью уменьшения трения в движущихся механизмах (двигатели, подшипники, редукторы, и.т д).

В зависимости от назначения и условий работы смазочных материалов (смазок), они бывают твёрдыми (графит, дисульфид молибдена, иодид кадмия, диселенид вольфрама, нитрид бора гексагональный и т. д.), полутвёрдыми, полужидкими (расплавленные металлы, солидолы, консталины и др), жидкими (автомобильные и другие машинные масла), газообразными (углекислый газ, азот, инертные газы).

В зависимости от характеристик материалов трущейся пары, для смазки могут быть использованы жидкие (например, минеральные, частично синтетические и синтетические масла) и твёрдые (фторопласт, графит, дисульфид молибдена) вещества.

По материалу основы смазки делятся на:

-минеральные — в их  основе лежат углеводороды, продукты  переработки нефти;

-синтетические — получаются  путем синтеза из органического и неорганического (например, силиконовые смазки) сырья;

-органические — имеют  растительное происхождение (например: касторовое масло, пальмовое масло). Смазки могут иметь комбинированную  основу.

В данной работе рассматривается  СОЖ, которая относится к синтетическим жидкостям. Эти смазочные материалы применяют для смазки всевозможных машин и механизмов, при обработке металлов резанием, для трансформаторов и масляных электрических выключателей, для герметизации различных систем, при обогащении руд. [1, с. 227]. Рациональное применение данной СОЖ позволяет повысить стойкость режущего инструмента от 1,5 до 4 раз. Стоит учесть, что смазочно-охлаждающие жидкости и способы их применения, эффективные для одной группы обрабатываемых материалов и видов обработки, могут быть малоэффективными для других обрабатываемых материалов и видов обработки и даже оказывать вредное влияние [5, с. 174].

 2.    Определение состава отработанной СОЖ

В составе отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) могут входить механические загрязнения, такие как металлическая пыль, шлам после отслаивания, окалина и т.п. Также содержаться в СОЖ могут  различные соли, смолистые вещества, масла, сажа, абразивные материалы,  тяжелые металлы и ряд других механических и химических примесей.

Все жидкие смазочные материалы делятся на классы по вязкости (классификация SAE для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO VG (viscosity grade) для индустриальных масел), и на группы по уровню эксплуатационных свойств (классификации API, ACEA для моторных и трансмиссионных масел, классификация ISO для индустриальных масел.

По агрегатному состоянию делятся на: твёрдые, полутвёрдые, полужидкие, жидкие, газообразные.

В соответствии с подп. 1.3 ст. 15 Закона Республики Беларусь от 20 июля 2007 г. № 271-З «Об обращении с отходами» (далее — Закон № 271-З) отходы делятся:

- по происхождению:  отходы  потребления и отходы производства;

- по степени опасности:  опасные, неопасные;

- по агрегатному состоянию :  твердые и жидкие;

- по возможности  использования:  вторичные ресурсы и иные отходы  производства и потребления;

- по организации удаления  отходов : коммунальные и другие.

По назначению промышленные смазывающие материалы делятся:

-Моторные масла — применяемые в двигателях внутреннего сгорания.

-Трансмиссионные и редукторные масла — применяемые в различных зубчатых передачах и коробках передач.

-Гидравлические масла — применяемые в качестве рабочей жидкости в гидравлических системах.

-Пищевые масла и жидкости — применяемые в оборудовании для производства пищи и упаковки, где возможен риск загрязнения продуктов смазывающим веществом.

-Индустриальные масла (текстильные, для прокатных станов, закалочные, электроизоляционные, теплоносители и многие другие) — применяемые в самых разнообразных машинах и механизмах с целью смазывания, консервации, уплотнения, охлаждения, выноса отходов обработки и др.

-Электропроводящие смазки (пасты) — применяемые для защиты электрических контактов от коррозии и снижения переходного сопротивления контактов. Электропроводящие смазки изготавливаются консистентными.

-Консистентные (пластичные) смазки — применяемые в тех узлах, в которых конструктивно невозможно применение жидких смазочных материалов.

Для определения концентрации механических примесей в СОЖ применяются следующие методы:

1. Отстаивание проб  СОЖ, их выпаривание, последующее взвешивание полученных  осадков.

 Технология предполагает  следующие основные стадии:

- отбор проб СОЖ, не  менее трех, объемом 500 см3;

- отстаивание;

- слив основной часть жидкости, не затронув слой осадка;

- выпаривание при температуре (80) °С в вытяжном шкафу.

- промывка авиационным  бензином или хлороформом, подсушка, дополнительная промывка дистиллированной  водой (по три раза).

-отстаивание;

- повторное выпаривание при температуре (60) °С в вытяжном шкафу.

Стеклянной палочкой извлекают высушенные пробы осадки и помещают в керамический тигель. Со стен цилиндров счищают часть осадка в керамический тигель мягкой кисточкой, затем выдерживают в муфельной печи в течение 20 мин при температуре (200 ± 30) °С.

Пробу взвешивают и массовую концентрацию механических примесей в 1 дм3 СОЖ определяют по формуле С = 2G.

Среднее арифметическое значение показаний всех трех опытов, является средним значением массовой концентрации механических примесей в 1 дм3 СОЖ.

2. Фильтрование проб через  бумажный фильтр «Красная лента», высушивание и определение концентрации механических примесей в СОЖ.

Для проведения данного метода используют установку, изображенную на схеме.

Рисунок 2.1 Схема установки для вакуумного фильтрования СОЖ

1 - вакуум-фильтр; 2 - слой  загрязненной СОЖ; 3 - слой осадка; 4 -бумажный фильтр; 5 - воздуховод; 6 - вакуум-насос; 7 - емкость для чистой  СОЖ; 8 - чистая СОЖ.

Пробу СОЖ, тщательно размешав, постепенно выливают в вакуум-фильтр или на бумажный фильтр, который располагается в воронке. Происходит фильтрация через бумажный фильтр, и на поверхности образуется  осадок. Цилиндр в котором находились пробы, дважды промывают дистиллированной водой, также профильтрованную через тот же фильтр.

Осадок  снятый с вакуум-фильтра или извлеченный из воронки, сушат в сушильном шкафу при температуре 60 °С в течение двух часов.  Этот фильтр с осадком выдерживают в течении часа в вытяжном шкафу, при комнатной температуре.

Взвешивают  осадок вместе с фильтром на аналитических весах с точностью 0,0002 г. Рассчитывают  массовую концентрацию механических примесей в пробе СОЖ объемом 1 дм3 по формуле   С = 2(G3 - G4),

где G3 - масса фильтра с осадком, г;

G4 - масса фильтра, г.

Среднее арифметическое значение показаний всех трех опытов, является средним значением массовой концентрации механических примесей в 1 дм3 СОЖ.

3. Возможно использование метода центрифугирования, при наличии соответствующего оборудования.
4. Для определения  среднего размера и отклонения размеров частиц механических примесей в СОЖ применим метод, определения с помощью оптического микроскопа размеров частиц и их числа непосредственно в поле зрения микроскопа, или по проекционному изображению на экране, микрофотографиям, и последующий расчет среднего размера и среднеквадратического отклонения размеров частиц механических примесей.
5. Также возможно определить содержание постороннего неэмульгированного масла в водосмешиваемых СОЖ, с помощью центрифугирования проб.
6. Еще один метод определения содержания  неэмульгированного масла  включает отбор проб СОЖ, отстаивание, отделение и определение процентного содержания постороннего неэмульгированного масла в СОЖ.

Рассмотрим химический состав синтетической СОЖ , данные занесем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Состав отхода синтетической СОЖ.

Загрязнение СОЖ механическими примесями занимает доминирующее положение при оценке влияния СОЖ на эффективность использования.  Максимально допустимое содержание примесей регламентируется соответствующим ГОСТом 21046-86.  Допустимая концентрация механических примесей размером 5  мкм и менее в СОЖ в процессах трения в механизмов 0,1  г/л и меньше,  при чем,  чем меньше размер частиц,  тем большая концентрация их допускается. ГОСТ 20799-88 устанавливает классификацию промышленной чистоты жидкостей,  используемых в системах. 

3. Определение степени и класса опасности синтетической отработанной СОЖ

Отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, являясь химическими соединениями, веществами или комплексами веществ, могут иметь  токсическое воздействие на компоненты природной среды. Степень этого опасного или поражающего воздействия будет определять величина предельно допустимой концентрации (далее ПДК) вредных для здоровья веществ.

В зависимости от степени и функциональному воздействию на организм человека  все вредные вещества подразделены на четыре класса опасности:

I класс -  чрезвычайно опасные: ( ванадий, свинец и их соединения) ПДК <0,1 мг/м3;

II класс - высоко опасные: серная и соляная кислоты, оксиды азота,  меди, марганца и хлор, ПДК от 0,1 до 1,0 мг/м3;

III класс - умеренно опасные: толуол, фенол, метанол, ПДК от 1,1 до 10,0 мг/м3;

IV класс - малоопасные: бензин, аммиак, ацетон, спирт, ПДК >10,0 мг/м3.

В основе данной классификации лежит средняя смертельная концентрация (ССК) предельно допустимой концентрации (ПДК) вредных для здоровья веществ.

Принадлежность к той или иной группе определяется расчетным путем, если известны гигиенические параметры вещества или экспериментальным путем.

Согласно Классификатору отходов, образующихся в Республике Беларусь, данный вид синтетической СОЖ по степени опасности относится к 3-му классу.

Перечень веществ, составляющих отход (далее — компонентов отхода) и их количественное содержание установлены по составу, приведенному в документах:

1. ГОСТ 21046-86. Нефтепродукты отработанные.Общие  технические условия.

2. ГОСТ 20799-88. Масла индустриальные. Технические условия.

3. Данилевский В.В. Справочник техника-машиностроителя. М.: "Высшая школа", 1962 г.

Показатель информационного обеспечения рассчитывается по формуле:

Пио = n/N

где  n – число установленных показателей;

N – количество наиболее значимых первичных показателей опасности компонентов отхода для ОС.

Таблица 3.1  Диапазоны изменения показателей информационного обеспечения.

Согласно таблице 3.1 определено: 2 балла для каждого компонента.

Рассчитывается относительный параметр опасности компонента отхода для ОС:

Хi= 12/6=2

Затем рассчитывается коэффициент:

Zi=4Х/(3-1/3)=3;

Lg Wi= Zi1=3                       для 2<Zi<4

Показатель степени опасности компонента отхода для ОС К1 рассчитывается по формуле

Кi = Сi/Wi

К1=829000/6812.921=121,680554

К2 =20000/1000000=0.020

К3=10000/1000000=0.010

К4=11000/1000000=0.011

К5=10000/7196.857=1.389

К6=20000/4641.589=4.309

К= 127,419554,

Где К – показатель степени опасности отхода для ОС.

Распределение степени опасности по классам занесены в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Определение класса опасности отхода по его степени опасности.

Занесем токсичность компонентов отхода СОЖ в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 Состав отходов и токсичность его компонентов.

Занесем результаты расчета по компонентам в таблицу 3.4.

Таблица 3.4 Результаты расчета по компонентам отхода.

Вид отхода:  Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость    

 отработанная (отработанный эмульсол)       

Опасные свойства отхода: степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС – средняя.

Предельно допустимой концентрацией вредных веществ, считается такая концентрация, которая не может вызывать отклонений в состоянии здоровья, каких либо заболеваний, которые  можно обнаружить современными методами исследований, при воздействии данных концентраций в течении всего рабочего стажа, ежедневно, на протяжении  восьмичасовой работы или при другой продолжительности (не более 41 часа в неделю), обнаруженные  в процессе непосредственно работы или в более отдаленные сроки жизни человека, настоящих или других последующих поколений.

Установлена максимальная разовая ПДК для рефлекторных ощущений, таких как свет или запах, при кратковременном (около 20 минут) воздействии.

Каждый класс опасности (первый, второй, третий, четвертый) опасных отходов производства рассматривается как самостоятельный вид отходов производства. Неопасные отходы также являются самостоятельным видом отходов.

Степень опасности отходов и класс опасности опасных отходов указываются в Классификаторе отходов, образующихся в Республике Беларусь. Когда в Классификаторе отходов, образующихся в Республике Беларусь, степень опасности отходов и класс опасности опасных отходов не указаны, то установление степени опасности отходов производства и класса опасности опасных отходов производства обеспечивают производители отходов производства в соответствии с инструкцией, утвержденной постановлением Минприроды, Минздрава и МЧС от 17.01.2008 № 3/13/2.

Если же степень и класс опасности отходов производства не указаны в Классификаторе отходов, то согласно п. 2 ст. 16 Закона № 271-З данные характеристики для отходов производства устанавливаются их производителями для всех образующихся отходов производства.

В то же время, если производитель отходов производства не обеспечил установление класса и степени опасных отходов производства, то их установление обязаны осуществить юридические лица или индивидуальные предприниматели, к которым перешло право собственности или иное вещное право на эти отходы.

Согласно произведенному расчету, класс опасности является умеренным, что не превышает соответственный класс опасности для  синтетической смазочно-охлаждающей жидкости  отработанной по Классификатору.

4. Описание воздействия отработанной СОЖ на окружающую среду и человека

Для современных производственных и перерабатывающих предприятий, проблема предотвращения негативного воздействия на природную окружающую среду и здоровье человека, отходов отработанной СОЖ является крайне актуальной и необходимой. Отработанные СОЖ  содержат в своем составе вредные вещества, обладающие не только токсичностью и ядовитостью, но и обладают другими опасными свойствами. СОЖ могут  являться веществом с высокой реакционной способностью, взрывоопасностью и, как следствие, материалом повышенной пожароопасности.  При взаимодействии или вступлении в контакт с некоторыми  веществами, СОЖ  представляют  потенциальную и непосредственную  опасность для здоровья человека, его  окружающей среды и природы в целом. Самостоятельно, даже без соединения или взаимодействия СОЖ, может являться благотворной средой, содержащей возбудителей инфекционных болезней. Неорганизованная утилизация, сброс или утечка СОЖ в поверхностные или подземные водные объекты, на водосборные площади, в недра и на почву может нанести непоправимый вред  флоре и фауне, для восстановления нормального его состояния может понадобиться много времени и являться достаточно дорогостоящим процессом. Просачивание отработанных смазочных материалов в атмосферу или почву разрушает экосистему, загрязняет экологию опасными компонентами: полидифенилами, полициклическими углеводами, полихлордифенилами антропогенного происхождения, хлоро- и серосодержащими присадками. Они могут распространяться в воде, почве, попасть в продукты питания и пищу человека. Это может нарушить экологический баланс.На производстве СОЖ могут иметь воздействие на рабочих при поступлении паров, конденсата, аэрозолей в организм  через органы дыхания, в результате контакта с кожей или через пропитанную спецодежду. При длительном токсическом воздействии на организм человека могут возникать гранулемы, масляные папилломы, пигментации кожного покрова, гиперкератоз, дерматиты  и даже злокачественные образования как рак легких и кожи. Кроме этого при работе с некоторыми СОЖ может выделяться этиленгликоль, обладающий наркотическим, ядовитым действием, вызывающий хронические патологии органов человека: центральной нервной системы,  почек, сосудов.