Переработка и утилизация отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

отработанный смазочный охлаждающий жидкость

Введение

1. Описание источников образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

2. Определение состава отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

3. Определение степени и класса опасности отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

4. Описание воздействия отработанной смазочно-охлаждающей жидкости на окружающую среду и человека

5. Расчет норматива образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

6. Анализ методов утилизации отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

7. Разработка комплексных мероприятий по обращению с отработанной смазочно-охлаждающей жидкостью

8. Разработка мероприятий по снижению образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

Заключение

Список использованных источников

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 смазочно-охлаждающей жидкости

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 смазочно-охлаждающей жидкости

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.

Таблица 2.1 Состав отхода синтетической СОЖ.

Вид отхода: Синтетические смазочно-охлаждающие жидкости отработанные (отработанный эмульсол) Код вида отхода по Классификатору отходов, образующихся в Республике Беларусь: 5440104
Наименование компонента	% содержание
Морфологический состав
Углеводороды	82,9
Вода	2,0
Механические примеси	1,0
Сера	1,1
Сода каустическая	1,0
Спирт этиловый	2,0
Химический состав
Углеводороды	82,9
Вода	2,0
Механические примеси	1,0
Сера	1,1
Сода каустическая	1,0
Спирт этиловый	2,0
Источники информации
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.

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 смазочно-охлаждающей жидкости

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:

П_ио = 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.

Диапазоны изменения показателей информационного обеспечения	Баллы
< 0,5 (n < 6)	1
0,5-0,7 (n=6-8)	2
0,71-0,9 (n=9-10)	3

Согласно таблице 3.1 определено: 2 балла для каждого компонента.

Рассчитывается относительный параметр опасности компонента отхода для ОС:

Х_i= 12/6=2

Затем рассчитывается коэффициент:

Z_i=4Х/(3-1/3)=3;

Lg W_i= Zi₁=3 для 2<Z_i<4

Показатель степени опасности компонента отхода для ОС К₁ рассчитывается по формуле

К_i = С_i/W_i

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.

Класс опасности отхода	Степень опасности отхода для ОС (К)
I	106 ? К > 104
II	104 ? К > 103
III	103 ? К > 102
IV	102 ? К > 10

Занесем токсичность компонентов отхода СОЖ в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 Состав отходов и токсичность его компонентов.

Наименование компонента отходов	Концентрация, Ci мг/кг	Параметры, на основании которых определен индекс токсичности компонента отходов	Индекс токсичности Ki
		Наименование и единица измерения	Значение	Балл токсичности	Обозначение документа, из которого взята характеристика
Углеводороды	829000	Wi (мг/кг)	6812.921	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	121.681
Вода /п.13, "Критерии"/	20000	Wi (мг/кг)	1000000.000	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	0.020
Механические примеси /п.13, "Критерии"/	10000	Wi (мг/кг)	1000000.000	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	0.010
Сера /п.13, "Критерии"/	11000	Wi (мг/кг)	1000000.000	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	0.011
Сода каустическая (натрия гидроксид)	10000	Wi (мг/кг)	7196.857	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	1.389
Спирт этиловый	20000	Wi (мг/кг)	4641.589	2	ГОСТ 21046, ГОСТ 20799-88, Справочник техника-машиностроителя	4.309

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.

Компонент	Сод., %	Ci(мг/кг)	n	Xi	Zi	lgWi	Wi (мг/кг)
Углеводороды	82.90	829000	7	3.125000	3.833333	3.833333	6812.921	121.681
Вода /п.13, "Критерии"/	2.00	20000	-	4.000000	5.000000	6.000000	1000000.000	0.020
Механические примеси /п.13, "Критерии"/	1.00	10000	-	4.000000	5.000000	6.000000	1000000.000	0.010
Сера /п.13, "Критерии"/	1.10	11000	-	4.000000	5.000000	6.000000	1000000.000	0.011
Сода каустическая (натрия гидроксид)	1.00	10000	6	3.142857	3.857143	3.857143	7196.857	1.389
Спирт этиловый	2.00	20000	5	3.000000	3.666667	3.666667	4641.589	4.309
Суммарный %	90.00
Показатель К степени опасности отхода	127.420
Класс опасности отхода	умеренно опасный
Класс опасности по Классификатору	умеренно опасный

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 смазочно-охлаждающей жидкости 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.

Рассматриваемая в работе синтетическая СОЖ содержит вещества умеренно опасные (3-й класс опасности):

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/куб. м - 1,1-10,0;

Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг - 151-5000;

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг - 501-2500;

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/куб. м - 5001-50000.

Умеренно опасные вещества: алюминий, барий, железо, марганец, медь, никель, нитраты, серебро, фосфаты, хром, цинк, этиловый спирт.

Степень вредного воздействия опасных отходов на ОПС - средняя.

Вредные вещества подразделяются по характеру воздействия:

Отработанные смазочно-охлаждающие жидкости признаются опасными, вследствие их вредного воздействия, так как содержащиеся в их составе вещества, обладают совокупностью опасных свойств, в том количестве и виде, что эти отходы сами по себе или при вступлении в контакты с другими веществами, представляют непосредственную, потенциальную опасность причинения вреда окружающей среде, здоровью граждан.

5. Расчет норматива образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

Нормативы, как правило, разрабатываются отходов, образующихся на предприятии, с периодичностью один раз в пять лет, но и внепланово, при изменении структуры самой организации, технологий существующего производства, вне зависимости от срока давности предыдущей разработки.

В соответствии с Законом Республики Беларусь "Об обращении с отходами" от 20 июля 2007 г. №271-З, норматив образования отходов производства - предельно допустимое количество отходов, образуемое при переработке единицы сырья, производстве единицы продукции или энергии, а также при выполнении работ, оказании услуг.

Нормативы образования отходов производства разрабатываются на основе сведений, полученных при инвентаризации отходов производства, а также технологических регламентов, удельных норм расходов сырья и материалов, материально-сырьевого баланса и иной нормативно-технической и технологической документации, регламентирующей производство продукции, тепловой и (или) электрической энергии, выполнение работ или оказание услуг, в том числе показателей образования отходов производства некоторых технологических процессов, согласно приложениям к Постановлению Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 22 ноября 2007 года №89 "О некоторых вопросах разработки нормативов образования отходов производства, порядка их согласования и утверждения".

Нормативы образования отходов производства устанавливаются для отходов производства, подлежащих хранению на объектах хранения отходов или захоронению на объектах захоронения отходов, в целях определения количественных показателей образования отходов производства, лимитов хранения и лимитов захоронения отходов производства.

Единого документа, который устанавливает методологию разработки нормативов образования отходов производства, нет, однако в подп.2.2 п.2 постановления Минприроды РБ от 22.11.2007 №89 "О некоторых вопросах разработки нормативов образования отходов производства, порядка их согласования и утверждения" (далее - постановление Минприроды №89) указано, что нормативы образования отходов производства разрабатываются на основе:

а) сведений, полученных при инвентаризации отходов производства;

б) технологических регламентов, удельных норм расходов сырья и материалов, материально-сырьевого баланса и иной нормативно-технической и технологической документации, регламентирующей производство продукции, тепловой и (или) электрической энергии, выполнение работ или оказание услуг;

в) показателей образования отходов производства некоторых технологических процессов согласно приложениям 1-4 к постановлению Минприроды №89.

Сведения, полученные при инвентаризации отходов производства, - это результаты определения фактического количества образования отходов в период проведения инвентаризации отходов по каждому источнику образования отходов.

Технологические регламенты, удельные нормы расходов сырья и материалов - это документы, которые характеризуют производственные процессы. Разрабатываются такие документы либо самим предприятием, либо специализированными институтами и утверждаются по видам производственных процессов или отраслям промышленности. Имея нормы потребления сырья и материалов, описание и характеристику производственного процесса, можно рассчитать объемы образования отходов на конкретном производственном этапе с учетом загрузки оборудования и других факторов, а затем определить норматив образования отходов, т.е. количество отходов, образуемое при переработке единицы сырья, производстве единицы продукции или энергии.

Практической задачей является также выбор единицы, на которую подлежит нормировать отходы. Согласно определению нормативов образования отходов ею может быть:

-единица сырья;

-единица продукции;

-единица энергии;

-единица выполняемой работы;

-единица оказанной услуги.

Продукцией, на которую можно нормировать отходы, может быть как окончательная продукция деятельности предприятия, так и промежуточная - заготовка, полуфабрикат и др. Так как многие предприятия производят широкий спектр продукции, то проще нормировать отходы на единицу сырья или выполненной работы.

На выбор единицы нормирования отходов влияет также источник образования отходов производства, под которым понимается технологическое оборудование, технологический процесс, структурное подразделение (участок, цех и др.) и иной объект, в котором происходит образование отходов производства.

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), применяемой для охлаждения режущего инструмента и обрабатываемых на станочном оборудовании деталей, используется водная эмульсия эмульсола.

На основе конструкторско-технологической документации [21] рассчитывается норматив образования отходов Н₀:

Н_о = N(1 - К_n )-P- Н_n,

где

N - норма расхода сырья (материалов) на единицу продукции, т;

Р - расход сырья, необходимого для осуществления производственного процесса, т;

Н_n - неизбежные безвозвратные потери сырья в процессе производства, т;

К_n - коэффициент неизбежных потерь сырья.

К_n =Н_n/N=0,1/4=0,025

Н_о=4(1-0,025)-3,7-0,1=0,1 т/ед.продукции

Норматив образования отходов в процентах или как коэффициент выхода вторичного сырья (Н_о') определяется по формуле:

Н_о'=(1- К_n-К_исп)100%,

где К_исп - коэффициент использования сырья при производстве продукции:

К_исп=Р/N=3,7/4=0,925

Н'_о=(1-0,025-0,925)100% = 5 %

Определяем норму образования отхода СОЖ статистическим методом по формуле:

Н"'₀ = V₀ / Q_с,

где Н"'₀ - норматив образования отходов на единицу перерабатываемого сырья;

V₀ - масса образования отходов за рассматриваемый период, т;

Q_с - масса перерабатываемого сырья при производстве продукции, т.

Статистические данные обрабатываются за последние три года с последующей корректировкой удельных показателей на планируемый период, в соответствии с тенденциями производственного процесса.

Н"'₀ = 108/4320= 0,025 т/на ед.перерабатываемого сырья.

Норматив образования отработанной СОЖ (Н_о.п.) определяем по формуле:

Н_о.п. = 1 - К_из.,

где К_из. - коэффициент потери веса.

К_из = ( М_пер - М_из )/ М_пер,

где М_пер, М_из - соответственно первоначальная масса и остаточная.

К_из = ( 3,7 - 3,4225)/ 3,7 = 0,075

Н_о.п. = 1 - 0,075 = 0,925

Средневзвешенный норматив образования отхода потребления Н'_о.п , при q_i =360 ед., определяется по формуле

Н'_о.п = (? М_{из i} q_i )/ (? М_{пер i} q_i ) = 1232,1/1332 = 0,925

Определение нормативов образования отходов включает анализ отчетной документации об отходах, в том числе статотчетность; формирование номенклатуры отходов производства, по которым будут разрабатываться нормативы; установление нормативной документации, регламентирующей обращение с отходами и организационно-технические мероприятия по повышению индекса использования отходов.

Исходные данные и результаты расчетов количества и массы (объемов) отработанной СОЖ приводятся в таблице 5.1.

Таблица 5.1 Сведения об образовании отходов СОЖ.

Наименование отхода	Наименование продукции	Нормы расхода первичного сырья, материалов на единицу продукции	Планируемое количество выпускаемой продукции, qi	Объем образования отходов СОЖ, ед.про., Hо.п., qi ?о
		Наименование сырья, т.	Всего, N, т	Чистый расход сырья, Р, т	Безвозвратные потери (коэфф.потерь), Kn	Норматив образования отходов СОЖ, Hn, т
Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость отработанная	Корпус	Синтетическая смазочно-охлаждающая жидкость	4	3,7	0,025	0,1	360	36

При отсутствии удельных норм расходов сырья и материалов (других документов), субъекты хозяйствования могут пользоваться показателями образования отходов производства некоторых технологических процессов согласно приложениям 1-4 к постановлению Минприроды №89. При этом необходимо учитывать, что данные показатели не являются готовыми нормативами образования отходов, хотя и имеют размерность на единицу продукции или сырья. Указанные показатели образования отходов применяются для расчета нормативов образования отходов. Если же предложенные значения показателей образования отходов производства подходят субъекту хозяйствования как нормативы образования отходов, то их и необходимо согласовать в территориальных органах Министерства природы и охраны окружающей среды РБ (далее - Минприроды).

6. Анализ методов утилизации отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

В металлообрабатывающей промышленности ежедневно образуется большое количество сточных вод, состоящих из различных эмульсий, а также моющих растворов. Эти стоки содержат опасные вещества, что не позволяет напрямую сбрасывать их в городскую канализацию или водоёмы.

Направляя водную составляющую отработанной СОЖ на биоочистное сооружение, необходимо знать, какие загрязнения будут распадаться на активном иле, а какие останутся на полях в виде неизменного осадка и их количества. Кроме того, важно учитывать возможность наличия в СОЖ добавок, токсичных для окружающей среды очистных сооружений. Методы очистки сточных вод разделяются на механические, физико-химические, химические, биологические и термические.

Попадание в СОЖ масел, смазок и специальных жидкостей из гидравлических систем, станков и станов, повышение содержания солей жесткости в водной фазе (выпаривание воды из эмульсии и внесение солей жесткости при добавлении воды), микробиологическое поражение (загнивание) - всё это приводит к разрушению СОЖ, и возникает необходимость в её замене и последующей утилизации.

Существует множество технических решений для достижения качества воды, соответствующего ПДК, уменьшения количества осадка или для обеспечения замкнутой системы водопользования.

В качестве примера ниже приводятся существующие и применяемые способы обезвреживания токсичных промышленных отходов.

-Жидкофазное окисление. Используется для обезвреживания жидких отходов, в том числе СОЖ. Его суть заключается в окислении кислородом органических и элементоорганических примесей при температуре 150-350 градусов при давлении 2-28 МПа.

-Гетерогенный катализ. Существует три его разновидности: термокаталитическое окисление, термокаталитическое восстановление, профазное каталитическое окисление.

-Пиролиз промышленных отходов. Окислительный пиролиз - это процесс термического разложения промышленных отработанных СОЖ при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания вязких и пастообразных отходов, шламов с большим содержанием смолы, влажных осадков, загрязненных мазутом маслами и другими соединениями.

-Огневая переработка. Этот метод переработки токсичных отходов классифицируется в зависимости от способов обезвреживания.

а) сжигание отходов способных гореть;

б) огневой окислительный методнегорючих отходов;

в) огневой восстановительный метод используется для уничтожения отходов без получения каких-либо побочных продуктов, пригодных для дальнейшего использования.

г) огневая регенирация предназначена для извлечения из отходов какого-либо производства реагентов, используемых в этом производстве или восстановления отработанных реагентов или материалов.

-Плазменный метод. Это одно из перспективных направлений в области утилизации опасных отходов с применением низкотемпературной плазмы.

-Реагентный метод разложения отработанных эмульсий - наиболее часто используемый метод с предварительной очисткой от механических примесей является. Его основным достоинством является простота реализации технологического процесса, доступное оборудование и материалы.

Технологические системы утилизации СОЖ с применением реагентов-коагулянтов, флокулянтов, минеральных кислот и щелочей - действуют на ряде крупных предприятий.

-Сорбционный метод разрушения эмульсий - использует гидрофобизированные порошки (ГФП) на основе природных сорбентов (диатомита, опоки). Установлена возможность и эффективность их применения, как для разрушения отработанной эмульсии, так и для очистки водной и масляной фаз.

Утилизация базируется в основном на:

-Разделении масла и воды;

-Сжигании масляной фазы;

-Очистке и отводе воды.

Самыми распространёнными методами переработки отработанных технологических жидкостей являются химическое разложение, мембранная очистка и выпаривание.

Рассмотрим принципиальную схему утилизации эмульсий СОЖ с применением мембранных на рисунке 6.1. Полунепроницаемые мембраны пропускают воду и задерживают растворенные и эмульгированные частицы. Обратный осмос проводят при давленини от 1 до 8 МПа, ультрафильтрацию - при давлении от 0,2 до 1 МПа. Эффект очистки составляет около 99,5 %. Используются мембраны типа МГА (обратный осмос), УАМ - для ультрафильтрации (ацетилцеллюлозные).

Рисунок 6.1 Принципиальная схема установки очистки отработанной СОЖ ультрафильтрацией

1 - разделительная емкость; 2 - сборник масла; 3 - приемная емкость; 4 - мембранный модуль; 5 - сборник фильтрата; 6 - магнитный фильтр; 7 - напорный фильтр; 8 - насос

Отработанная эмульсия из емкости 1 насосом 8 через напорный фильтр 7 и магнитный фильтр 6 подается в мембранный модуль 4. Фильтрат (водная фаза) непрерывно отводится из установки в емкость 5, а масляный концентрат направляется в емкость 1. В конце процесса разделения с помощью вентилей перекрывается подача эмульсии в аппарат 4 и оставшийся концентрат перекачивается насосом 8 в разделительную емкость 3, оборудованную паровым регистром, где расслаивается на органическую и водную фазы. Органическая часть накапливается в сборнике 2, а вода сливается в емкость 1 и вместе с новой порцией отработанной эмульсии отправляется на разделение.

Преимущества: малая металлоемкость, чистота выделенной масляной фазы. Недостатки: малая тепловая, химическая и механическая прочность мембран, чувствительность к загрязнениям, осадкообразование на мембране, небольшая производительность, проблема утилизации концентратов.

Из термических методов наибольшее распространение получили огневое обезвреживание и упаривание.

Процесс огневого обезвреживания отработанных СОЖ заключается в следующем: отработанные СОЖ нагреваются паром до 90-95°С, затем проходят фильтры грубой и тонкой очистки, снова нагреваются до 120-130°С, после чего направляются на форсунки для сжигания в топке котла или печи. Производительность печи от 150 л/ч (на мазуте) до 400 л/ч (на газе) отработанной эмульсии.

Упаривание отработанных эмульсий возможно осуществлять в выпарных аппаратах стандартной конструкции, но процесс энергоемкий, возникают трудности в обеспечении равномерного распределения эмульсии.

Исследования и испытания непрерывно проводятся для нахождения оптимальных способов очистки и утилизации отработанной СОЖ. Многочисленны исследования доктора технических наук Е.М. Булыжева, опубликованные в ряде технических журналов, например в Инженерном журнале. - 2009. - №3 опубликован "Детерминированно-вероятностный подход к разработке теории очистки СОЖ" [3] и д.р. Предприятиями постоянно модернизируются уже испытанные установки для очистки СОЖ. Предлагаются технологичные решения по обеспечению более эффективных методов очистки. Примечательны публикации в еженедельном выпуске "Инновационные технологии в Беларуси: инвестиции, наука, техника", в частности статья "Более 140 очистных сооружений построят и реконструируют на белорусских водоемах за пятилетку".

Но особенно обоснованным и усовершенствованными являются установки очистки, предложены лауреатом премии правительства РФ в области науки и техники доктором технических наук, доцентом Е.М. Булыжевым. Разработанная им монография посвящена созданию нового поколения экономически доступных кассетных патронных магнитных сепараторов для очистки больших объемов водных технологических жидкостей. Представлены концепция разработки очистителей и новые подходы к их моделированию, методики расчета, проектирования и оптимизации многорядных кассетных патронных магнитных сепараторов. Рассмотрены особенности эксплуатации разработанных очистителей, их способность к адаптации при изменении исходных условий очистки (производительности, температуры, степени загрязнения и др.), и внутренней структуры, в частности, при выведении из рабочего состояния одной или нескольких ступеней очистки. Установлена особенность наследования дисперсности составов механических примесей в процессе очистки жидкостей в магнитных полях. Результаты исследований, представленные в монографии, являются основой для разработки общего теоретического подхода к созданию нового поколения высоко эффективных систем очистки водных технологических жидкостей в машиностроении и металлургии.

7. Разработка комплексных мероприятий по обращению с отработанной смазочно-охлаждающей жидкостью

Обычные методы очистки не всегда возможны для различных типов СОЖ, применяемых например в металлообработке. В утилизируемых СОЖ на водной основе ПДК загрязнений определяется местными природоохранными нормативами и актами.

Безводные СОЖ храниться могут, в течение нескольких лет, тогда как срок хранения некоторых концентратов для СОЖ на водной основе составляет максимум от 6 месяцев до 1 года. Температура для хранения концентратов СОЖ должна быть в пределах от --5 до +40°С. Если же температура окружающей среды опускается до отрицательной, то перед использованием концентратов СОЖ их необходимо перемешать.

Емкости для хранения концентратов СОЖ предпочтительнее содержать в помещении. При хранении бочек с СОЖ на открытых площадках их нужно располагать горизонтально, чтобы избежать попадания влаги при малом дыхании. Емкости (бочки) для хранения концентратов СОЖ должны быть чистыми, герметичными и использоваться только для конкретного определенного типа СОЖ. Нельзя использовать оцинкованные бочки, так как это может вызвать образование цинковых мыл, отрицательно влияющих на качество СОЖ. Бочки и емкости для хранения концентратов должны постоянно проверяться на предмет наличия загрязнений и в случае необходимости подвергаться очистке. При хранении концентратов СОЖ в резервуарах рекомендуется производить ежегодный бактериологический анализ и при необходимости использовать соответствующие анти бактериологические добавки.

Необходимой мерой предосторожности при работе с СОЖ является выполнение требований СП №3935-85;

-Рабочие, контактирующие с СОЖ, должны обеспечиваться спецодеждой, обувью и другой специальной оснасткой;

- Для защиты кожи рук от прямого воздействия СОЖ необходимо использовать профилактические мази, кремы, пасты (гидрофильные пасты Хиот, Айро, крем пленкообразующий, силиконовый);

- После окончания работы, во время обеденного перерыва, окончания смены, необходимо вымыть руки с мылом, принять душ с моющим средством, имеющим нейтральный РН;

Подготовка системы подачи СОЖ:

Рекомендуется соблюдать периодичность очистки систем применения СОЖ, которая составляет не реже 1 раза в месяц для воды и не реже 1 раза в 3 месяца для масляных СОЖ.

- слить аккуратно и тщательно СОЖ, механически очистить емкости системы подачи СОЖ;

- в течение 2-5 часов тщательно промыть систему при постоянной циркуляции раствора моющего дезинфицирующего средства или моющего средства (например, 1-2% раствора кальцинированной соды) с добавлен него биоцидной присадки;

- слить моющий раствор и тщательно промыть систему чистой водой.

Рассмотрим технологическую схему процесса эффективной очистки СОЖ в системе для обеспечения оборотной жидкостью станка.Установка предназначена для очистки масленно-эмульсионных стоков (концентрация нефтепродуктов до 500 мг/л)

1. Назначение установки

Установки предназначены для очистки (регенерации) эмульсионных стоков. Производительность предлагаемых установок 0,15, 0,3 и 0,6 м3/час.

2. Принципиальная технологическая схема установки (Приложение 1)

Е0 -емкость-отстойник, Н0 - погружной насос, СФ - сетчатый фильтр предварительной очистки, Е1,Е2 - двухсекционная емкость, Н1 - центробежный насос, КМС - кассетный магнитный сепаратор.

Предлагаемая технология предполагает предварительное отстаивание грубодисперсных примесей и свободных масел и нефтепродуктов в двухсекционном емкости-отстойнике Е0.

Насосом Н0 из емкости Е0 ОМР перекачиваются через фильтр предварительной очистки СФ, задерживающий частицы диаметром более 60 мкм, в емкость исходного раствора Е1 ультрафильтрационной установки.

После заполнения емкости Е1 включается насос Н1 и под давлением до 0,4 МПа ОМР подаются в систему кассетного магнитного сепаратора КМС. После заполнения системы (контроль по выходу ОМР в емкость Е1) начинается рециркуляция ОМР по контуру "емкость Е1 - насос Н1- кассетный магнитный сепаратор КМС - емкость Е1".

Под действием рабочего давления исходный поток делится на две части:

-ультрафильтрат - поток, очищенный от основной массы нефтепродуктов, взвешенных и коллоидных примесей, частично от СПАВ. Ультрафильтрат (очищенный исходный моющий раствор) возвращается в производство;

-концентрат - поток, насыщенный нефтепродуктами, механическими загрязнениями, СПАВ, который возвращается в емкость Е1 и по окончании процесса концентрирования (при достижении концентрации нефтепродуктов до 300 г/л, взвешенных до 100 г/л) утилизируется Заказчиком.

По окончании концентрирования или при снижении производительности кассетного магнитного сепаратора КМС по фильтрату на 25% ниже номинальной, она переводится в режим промывки. Приготовленный моющий раствор узла ультрафильтрации из емкости Е2 циркулирует в рабочем контуре: "емкость Е2 - насос Н1- кассетный магнитный сепаратор КМС - емкость Е2" до восстановления требуемой производительности. При этом фильтрат и концентрат возвращаются в емкость Е2. Время мойки - не более 2 часов. Отработанный моющий раствор из емкости Е2 может использоваться неоднократно, а при потере моющих свойств в зависимости от загрязненности утилизируется с концентратом или сливается в канализацию.

В процессе эксплуатации фильтра СФ происходит засорение фильтрующего элемента взвешенными частицами, имеющимися в ОМР, поэтому необходимо следить за показаниями соответствующих манометров. При перепаде давления на манометрах более 0,3 кгс/см2 фильтрующий элемент необходимо отрегенерировать (механически очистить) (ориентировочно 1 раз в квартал - пол года).

Рассмотрим общий вид установки, работающей на основе кассетных магнитных сепараторов (Приложение 2).

Загрязненная СОЖ с технологического оборудования подается по лотку 6 самотеком в емкость предварительной очистки 18, где осуществляется флотационная и седиментационная очистка СОЖ от "инородных" масел и механических примесей. Эффект флотации создается за счет части оборачивающейся СОЖ, насыщенной воздухом в эжекторе 4 и подаваемой в емкость окончательной очистки 19 через гаситель потока 12. Регулировка количества воздуха обеспечивается с помощью вентиля 3. Пузырьки воздуха, поднимаясь к поверхности жидкости, увлекают за собой легкие фракции загрязнений ("инородные" масла и механические примеси), образуя на поверхности пеномасляный слой. Тяжелые фракции шлама (стружка и продукты износа инструмента) оседают на дно емкости и удаляются скребковым конвейером 10 в тару для шлама. Пена перемещается потоком жидкости в рабочую зону маслосъемного барабана 16, который приводится во вращение от привода 15, состоящего из волнового мотор-редуктора и цепной передачи. Пеномасляный слой захватывается поверхностью вращающегося барабана, с которой затем снимается ножом 17, и стекает в бак 1. По мере накопления масла в баке, оно откачивается электронасосом. Из емкости предварительной очистки СОЖ перетекает в емкость окончательной очистки 19 через переливной карман, расположенный за маслосъемным барабаном, при этом масляная пленка удерживается в зоне действия барабана специальной перегородкой. В емкости для окончательной очистки СОЖ проходит через кассетный магнитный сепаратор 2, где очищается от взвешенных ферромагнитных примесей. Рабочие движения магнитного сепаратора осуществляются с помощью гидроцилинтров, приводимых в движение от гидростанции 14.

Скребковый конвейер 10 состоит из привода 7 с мотор-редуктором 9, приводного вала, трех отклоняющих валов и цепей со скребками. Очищенная СОЖ отводится из установки по трубопроводу 13.

Было установлено, что скорость движения СОЖ в установке составляет 27 м/с. Степень очистки находится в пределах 0,83-0,96%. Дисперсность механических примесей в очищенной воде оценена величиной 2,5 мкм.

8. Разработка мероприятий по снижению образования отработанной смазочно-охлаждающей жидкости

Под мероприятиями направленными на снижения образования отходов понимаются мероприятия проводимые с целью улучшения технологических процессов, модернизацию обработки, снижения затрат на утилизацию или переработку отходов.

К мероприятиям по снижения образования отработанной СОЖ на действующем предприятии можно отнести планирование и организацию производства, модернизацию его, складирование, хранение и утилизация отходов.

Первичным мероприятием является сбор отходов смазочно-охлаждающих жидкостей в специальные емкости. При работе оборудования с использованием СОЖ необходимо проводить лабораторный контроль качества, определять химический состав СОЖ и контролировать наличие примесей.

Своевременно устанавливать степень опасности и уровень токсичности отработанных СОЖ.

Необходимо обеспечить учет, безопасное и рациональное складирование отработанных отходов, упорядочить их временное хранение на территории предприятия. Проводить регулярную инвентаризацию отработанной СОЖ. Планы хранения отходов должны быть согласованы с санитарными и коммунальными службами. Своевременно получить разрешение на платной основе складирования и захоронения от территориальных органов Минприроды.

При хранении обеспечивать хранящиеся отработанные жидкие отходы специальными таблицами с указанием класса опасности, названия отхода, его агрегатного состояния, цвета, запаха, пожароопасных свойств, вида упаковки и адреса предприятия, где образовался данный отход. Назначаются ответственные лица по учету и хранению отработанного отхода.

Производить расчет норматива образования отработанной СОЖ. На предприятии производить контроль за предельным количеством накопления отработанной СОЖ.

Разработать, согласовать и утвердить способы утилизации накопившейся СОЖ. Утверждение способа утилизации должно производиться в соответствующих органах.

На предприятиях должна быть обеспечена организация вывоза на региональный полигон по обезвреживанию и захоронению отработанных СОЖ.

Руководители предприятий, совместно с инженерами и технологами обязаны внедрять ресурсосберегающие технологии, повышать образование работников по обращение с отработанной СОЖ, своевременно реагировать и оповещать соответствующие органы в случаях утечки или несанкционированного попадания СОЖ в окружающую среду.