Дипломная работа: Екологічна безпека мастильно-охолоджувальних рідин
Інтенсифікац процесу сприяє режим концентрованого коагулювання, при цьому витрати коагулянту зменшуються на 20-30%. Спочатку здійснюється введення концентрованого розчину коагулянту в невеликий об`єм стічної води для утворення численних центрів коагуляції. Потім проводять швидке змішування з іншим об`ємом неопрацьовано води (співвідношення ~ 1: 15 ).
Для прискорення коагуляції необхідне перемішування протягом 5-10 хвилин зі швидкістю 30-50 об/хв. Однак введенням одного коагулянту досягти ефективного очищення дисперсних систем не вдається.
Для доочищення стічних МОР застосовують наступну флокуляцію. Флокуляція забруднюючих домішок у стічних водах відбувається в двох стадій: адсорбція флокулянта на частках утворення агрегатів часток (флокул). Найбільш повільна стадія - адсорбція. У залежності від природи флокулянта механізм адсорбції може бути різним. Адсорбція оногенних флокулянтів на частках дисперсної фази, що мають протилежний за знаком заряд, відбувається, головним чином, за рахунок електростатичного притягання.
Були випробуван неіоногенні, катіонні й аніонні флокулянти з різною молекулярною масою, розподілом заряду уздовж ланцюга і щільністю заряду. Збільшення ступеня освітлення води простежується для всіх груп флокулянтів незалежно від вмісту оногенних груп, що пояснюється різною природою і концентрацією забруднюючих домішок у стічній воді. Найкраща флокуляція спостерігалася при використанн катіонних флокулянтів середньої молекулярної маси від 5 до 10 млн. із рівномірним розподілом заряду в бічних ланцюгах і з щільністю заряду 50-80%, що дозволя витягати з емульсії часточки масла розміром більш 1 мкм. Такими флокулянтами cпівполімери акриламіду (АА) і складних аміноефірів акрилової (метакрилової) кислот з формулою елементарної ланки:
Процес флокуляц відбувається досить інтенсивно - введення флокулянта в емульговані води через 1-3 хв. після введення коагулянту (рН 4,5-8) при перемішуванні виклика практично миттєву агрегацію часток і утворення флокул. Час осідання флокул складає 1-1,5 хв. на 10 см висоти шару емульсії.
Для низькомолекулярних флокулянтів оптимальні дози складають 5-7 мг/л.
Після поділу фаз залишкова мутність вистояного надосадового розчину складала 6-8 г/м3, вміст нафтопродуктів 5-7 г/м3.
Ефект очищення в залежності від величини заряду, молекулярної маси флокулянтів і складу емульс складає 80-96%.
3.9 Утилізація відходів виробництва в складі МОР
Літературні дан по використанню вторинної сировини в складі МОР дуже обмежені [5]. Серед відходів виробництва знаходять найбільше використання нафтовідходи, відходи заводів синтетичного каучуку, кубові залишки синтетичних жирних кислот та їх солі [3], відходи коксохімічні - кам’яновугільна смола (КВС) [1], кубов залишки аміачних колон коксохімічного виробництва (КХ-2, КХК) [2], відходи капролактаму, відходи та побічні продукти полімерних виробництв (наприклад, на основі окисленого низькомолекулярного ПЕ, який є побічним продуктом виробництва ПЕ високого тиску) [7].
Чимало нгібіторів, що застосовують у практиці захисту від корозії - промислов відходи та напівпродукти (суміші різних речовин часто непостійного складу), до яких відносяться [4]:
азотисті основи, які виділяють з різних фракцій кам’яновугільних, деревовугільних та буровугільних смол, а також сланцевих та нафтових масел. На основі цих відходів створені інгібітори КХО, КХК, КХ-2, ТМ, С-%, С-5У та ін.;
антраценове масло та сирий антрацен, що оброблені при певних умовах сірчаною кислотою; відомо до 30 різних інгібуючих композицій на основі цих відходів, серед яких є Ін - Антра”;
відходи та продукти виробництва органічних прискорювачів вулканізації каучуку, наприклад, альдегідаміни, гуанідини, дитіокарбамати, тіазоли (інгібітор ПБ, каптакс), а також кубові залишки від розгонки алкілпіридинів (інгібітори І-1-А, І-1-В, І-2-В, “Північ" і т. і);
відходи цукрового та крохмало-паточного виробництва, які містять, головним чином, вуглеводи (інгібітори ЕК, ЕК-2, mosto, ксиліт і т. і);
сланцепереробних виробництв, які містять суміші важких піридинових основ, хінолінів, фенолів; на основі цих відходів створені інгібітори ТПО, ОПІ (суміші хінолінів), деемульгатор сланцевий (СТУ27-1), феноли сланцеві (ТУ-38-10935-75);
відходи при очищенні сирого бензолу та його фракцій, нафталіну, антрацену, фенолів, парафіну, продуктів перегонки нафти, масел, які містять, головним чином, азотисті основи;
кубові залишки при одержанні спирту, оцтової кислоти, які містять альдегіди, вищі спирти, ефіри та нші кисеньвмісні сполуки (пінореагент ПР);
сульфітцелюлозн щолоки, які містять значну кількість лігнінів, лігносульфонової кислоти, амонійних солей, мають високу піноутворюючу здатність та використовуються як піноутворювач до травильних інгібіторів (концентрат сульфітно-спиртової барди КБЖ).
Інгібітори на основі відходів знаходять досить широке застосування у промисловості, оскільки х вартість невисока і вони мають широку сировинну базу. Проте для них характерн такі недоліки: не завжди достатньо висока ефективність, нестабільність складу (склад відходів залежить від технології одержання основного продукту, наявність баластних речовин, здатність до хімічних перетворень (осмолення, розклад), можуть випадати в осад, коагулювати. Тому до використання інгібіторів на основ відходів необхідно підходити диференційовано: враховувати їх хімічний склад, тип та агресивність середовища, робочі температури та інші спеціальні вимоги, які залежать від умов застосування [24]. Дуже важливими є критерії вибору комплексних протикорозійних добавок на вторинній сировині, які враховують не тільки загальні, але й спеціальні вимоги до інгібуючих речовин, що застосовуються при механічній обробці в складі МОР (точіння, шліфування).
Розділ 4. Розрахунок екологічного збитку при використанні відходів в складі розроблених МОР
Екологічний збиток від порушення НПС являє собою суспільно необхідні витрати, які виникають в результаті екодеструктивного впливу. Фактично збиток відображає зміни нтегральної еколого-економічної оцінки комплексу природних факторів (екосистеми) або будь-якого блага в результаті погіршення його стану. Дія еколого-економічного впливу проявляється у вигляді погіршення економічного стану конкретних господарчих суб’єктів: в одному випадку збільшуються його витрати на отримання результату (прибутку), який планується або очікується, а в другому - знижується вигідність чи корисність діяльності, яка здійснюється, тобто при тих самих витратах величина прибутку падає. Таким чином, під економічним збитком від порушення НПС розуміють виражені у вартісній форм фактичні та можливі збитки, котрі завдаються економічним суб’єктам в результат екодеструктивного впливу, а також додаткові витрати на компенсацію цих збитків.
Розрізняють прям та опосередковані екологічні збитки, котрі виникають внаслідок зміни природного середовища або його забруднення.
Прямі збитки виникають внаслідок безпосереднього знищення матеріальних цінностей, погіршення умов господарювання або впливу на здоров'я людини. Існують збитки різних часових інтервалів та ступенів впливу, наприклад, крім одномоментного збитку може виникати перманентний збиток (наприклад, ерозія та засолення ґрунтів). Можливе виникнення латентних (прихованих) збитків, котрі проявляються лише з плином часу.
Опосередкован збитки виникають внаслідок негативного впливу на продуктивні сили суспільства на людину, зокрема. Такі збитки спричиняють зростання захворюваності та нвалідності. Частковим випадком збитків, що завдаються природному середовищу, збитки, котрі завдаються середовищу, що оточує людину. Універсальних критеріїв оцінки цього виду збитків не існує. Соціальною межею збитків, що завдаються середовищу, котре оточує людину, є дискомфорт хоча б однієї людини, супроводжуваний порушенням її нормальної діяльності. В економічному аспект такий поріг - це руйнування або перешкоди щодо функціонування важливих у господарському значенні об'єктів. Такий вид збитку може бути непомітним протягом короткого періоду часу, але може стати значним і навіть катастрофічним протягом тривалого часу.
Еколого-економічн збитки поділяються:
фактичні збитки - це втрати або негативні зміни, що виникають від забруднення НПС і можуть бути оцінені у вартісній формі за звітний період;
можливі, як можуть бути завдані об'єктам господарювання через відсутність природоохоронних заходів, тобто мають умовно теоретичний характер
відвернені - це різниця між можливим та фактичним збитками протягом певного періоду часу.
ліквідовані - та частина збитків, на яку їх було зменшено завдяки здійсненню природоохоронних заходів;
потенційні - збитки, що можуть бути завдані суспільству в майбутньому через нинішн забруднення НПС.
Форми та види збитків, які утворились в результаті змін НПС під впливом господарчо діяльності.
Екологічний збиток формується під впливом трьох груп факторів:
впливу (характеризують ступінь забруднення того чи іншого елемента навколишнього середовища: концентрація шкідливих речовин, їх токсичність);
прийняття (представляють собою господарські об'єкти, які попадають в зону забруднення: чисельність та склад населення, елементи комунального господарства, ліса та сільгоспугіддя, основні фонди виробництва, транспорт, зв’язок);
стану (відбивають рівень нормативних економічних показників, котрі переводять натуральні показники у вартісні: розмір прибутку, який виробляється протягом дня робітником, виплати лікарняних листів протягом дня на одного працюючого, витрати на медичне обслуговування одного хворого протягом одного дня; витрати на утримання житлово-комунального господарства та міського транспорту, які необхідні для обслуговування 1 тис. чоловік, вартість виробництва продукції промисловост сільського господарства; вартість засобів, які необхідні для виробництва одиниці продукції лісового господарства, витрати на утримання основних фондів промисловості, транспорту, вартість одиниці утилізованої цінної сировини.
В складі МОР використані олігомервмісні відходи Рівненського та Гродненського ДХП "Азот" - масло ПОД (МП), Чернігівського ВО "Хімволокно" (відхід першо дистиляції цеху регенерації є-капролактаму - К), фосфоліпіди - ФЛ, технічний мікробний жир - ТМЖ та ін.; дешеві технічні продукти - олігомерні четвертинн солі заміщеного амонію - ОС-2 та синергічні добавки як потенційн хелатоутворювачі за рахунок полідентатності лігандів з ендо- та екзоатомами азоту і кисню - похідні 1,2-бензімідазолу (1,2-БІ), 2-БІ та імідазолу (7 сполук) та ін. Ці рідини менш небезпечні [16].
Екологічний збиток W визначається сумою збитків атмосфері Wа, водоймам Wв та грунту Wгр
W=Wа+Wв+Wгр, грн/рік (4.1)
Wа=γаσfM; Wв=γвσкM; Wгр=γгрgM; (4.2)
γа,γв,γгр - питомі екологічні збитки, грн/ум. т.
γа=9,6; σ=4,0; f=1,0; M=åАі×mi; Аі=1/ГДКс. д. (4.3)
γв=57грн/ум. т.; σк=1,7; M=åАі×mi; Аі=1/ГДКр. з. (4.4)
γгр=7,2 і 4,8 грн. /ум. т. (для органічних і неорганічних речовин)
g=2, M=åАі×mi; Аі=1/ГДКгр (4.5)
МП. Wгр=7,2×2× М;
М=0,5×0,6+0,6×0,2+0,8×0,03+0,9×0,025+1×0,005+0,6×0,14= 0,3+0,12+0,024+0,022+0,005+0,084=0,555
Wгр=7,2×2×0,555=7,99грн/т
При захороненн відходу МП в атмосферу і водойми надходить по 10% забруднення, тоді
Wа=9,6×4×0,1×М;
М=3,6×0,6+6,2×0,2+16,7×0,03+25,0×0,025+333,3×0,005+8,3×0,14=
=2,16+1,24+0,50+0,62+1,67=6, 19
Wа=9,6×4×0,1×6, 19=23,89 грн. /т
Wв=57×1,7×0,1×М =2×0,6+8,3×0,2+20,0×0,03+50×0,025+1000×0,005+10×0,14=
=1,2+1,66+0,6+1,25+5+1,4=11,11
Wв=57×1,7×0,1×11,11=107грн/т.
W=7,99+23,80+107,66=139,45грн/т
При використанн 100т відходу МП на рік запобіжений екологічний збиток становитиме 13945грн.
К. Wгр= (0,97×7,2+0,03×4,8) ×2×
М =0,7×0,45+0,6×0,35+0,8×0,17+0,2×0,3==0,67
Wгр=7,12×2×0,67=9,54грн/т
Wа=9,6×4×1×М
М=16,7×0,45+6,2×0,35+10×0,17+500×0,03=7,51+2,17+1,7+15=26,38 ум. т
Wа=9,6×4×1×26,38=101,30грн/т
Wв=57×1,7×0,1М
М=10×0,45+6,2×0,35+20×0,17+20×0,03=4,5+2,17+3,4+0,6=10,67ум. т
Wв=57×1,7×0,1×10,67=103,39грн/т
W=9,54+101,30+103,39=214,23грн/т
При використанні в МОР 1,2,9 100т МП (75%) кількість потрібного К складає 26,27т (19,7%). Тоді
W=214,23×26,27=5627,11грн
ТМЖ. Wгр=7,2×2× (0,7×0,3) =3,02грн/т
Wа=9,6×4×1×0,1× (10×0,3) =11,52грн/т
Wв=57×1,7×0,1× (20×0,3) =58,14грн/т W=3,02+11,52+58,14=72,68грн/т
Кількість ТМЖ - 40т (30%) W=72,68×40=29,07грн
ФЛ. Wгр=7,2×2× (0,06×0,05) =0,043грн/т Wа=9,6×4×1×0,1× (6,7×0,05) =1,286грн/т
Wв=57×1,7×0,1× (4,2×0,5) =2,035грн/тW=0,043+1,286+2,035=3,36грн/т
Кількість ФЛ - 6,67т (5%) W=3,36×6,67=22,41грн
Загальний запобіжений екологічний збиток складає:
W=13945+5627,11+2907, 20+22,41=22501,72грн
Висновки
Сучасні МОР - це складні багатокомпонентні системи. Розрізняють водні і масляні МОР. В залежності від дисперсності компонентів, які вводять до основної фази, водн МОР поділяють на чотири групи: розчини електролітів, синтетичні МОР, напівсинтетичні МОР, емульсії.
Мастильно-охолоджувальн рідини є невід'ємною частиною багатьох областей металообробної промисловості. Головними задачами МОР є надійне охолодження, гарні мастильні властивості і бездоганний відвід стружки навіть у самих складних умовах.
Крім того, мастильно-охолоджувальні рідини повинні довго служити і відповідати вимогам відносно шкідливих речовин TRGS 611.
Найважливішими вимогами до мастильно-охолодних рідин при обробці різанням є: зменшення зносу нструмента, досягнення оптимальної якості оброблюваної поверхні й мінімальна витрата. Тому, щоб звести витрати до мінімуму, варто визначитися, чому віддати перевагу - масла, або водозмішувальній МОР.
Використання мастильно-охолоджувальних рідин призводить до утворення на виробництв токсичних стоків, що сприяє забрудненню оточуючого середовища. Отже, існу нагальна необхідність застосування методів очистки відпрацьованих МОР. До таких методів належать: регенерація, деемульгування, електрохімічне очищення, ультрафільтрація, розділення, застосування флокулянтів.
Мастильно-охолоджувальн рідини (МОР) застосовують головним чином для відводу тепла від ріжучого нструменту. Вони знижують температуру в зоні обробки і тим самим підвищують стійкість ріжучого інструменту, поліпшують якість оброблюваної поверхні й зберігають від корозії різальний інструмент і оброблювану заготовку.
Список використаних джерел
1. Бердичевский Е.Г. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1984. - 224 с.
2. Беспамятнов Г.П., Кротов Ю.А., ПДК химических веществ в окружающей среде. - Л.: Химия, 1985. - 528 с.
3. Брылов С.А., Штродка К., Грабчак Л.Г. и др. Охрана окружающей среды. - М., 1986. - 272 с.
4. Владимиров А, М., Ляхин Ю.И., Матвеев Л.Т. и др. Охрана окружающей среды. - Л., 1991. - 423 с.
5. Волков М.П. Применение СОЖ при абразивной обработке металлов // Станки и инструмент. - 1981. - №11. - С.17 - 18.
6. Вплив МОР на вторинній сировині на корозійну стійкість сталі / В.Г. Старчак, О.Г. Мартинюк, Ю.О. Манько // Вісник Чергінівськ. технолог. ін-ту. - 1996. - №2. - С.140-144.
7. Ерухимович Ж.А., Климюк И.В., Ивлева О.Ф., Медникова Н.В. Новые смазочные материалы на основе регенерированных и свежих масел // Машиностроитель. - 1996. - №5. - С.34 - 15.
8. Ивкович Бранко. Трибология резания. Смазочно-охлаждающие жидкости. - Минск.: Наука и техника, 1982. - 144 с.
9. Классификация смазочно-охлаждающих технологичсеких средств для обработки металлов резанием. /Г.Т. Малиновский, Е.В. Лебедев, А.К. Маскаев, А.А. Стулий // Химия и технология топлив и масел. - 1981, №9. - С.20 - 22.
10. Крачун А.Г., Морарь В.Е. Твердые смазочные материалы на основе капролактама. - Кишинев: Штиинца, 1988. - 116 с.
11. Курчик Н.Н., Вайншток В.В., Шехтер Ю.Н. Смазочные материалы для обработки металлов резанием. (Состав, свойства и основы производства). - М.: Химия, 1972. - 312 с.
12. Латышев В.Н. Повышение эффективности СОЖ. - М.: Машиностроение, 1985. - 64 с.
13. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. - М.: Химия, 1988. - 188 с.
14. Малоотходная технология применения СОЖ в металлообработке / Под ред.Е.Г. Бердичевского. - М.: НИИмаш, 1981. - 62с.
15. Мартинюк О.Г. Вплив складу МОР на вторинній сировині на енергосилові параметри різання сталі // Вісник ЧТІ, 1998. - №6. - С.109-113.
16. Мартинюк О.Г. Підвищення протикорозійноих властивостей інгібованих олігомервмісних мастильно-охолоджувальних рідин. Автореф. - Львів, 2002. - 20 с.
17. Маскаев А.К., Бровин И.Л., Кобилинский К.Н. Области применения технологических средств при обработке металлов резанием. - Киев: Знание, 1980. - 24 с.
18. Маскаев А.К., Лебедев Е.В., Караулов А.К. Базовый ассортимент смазочно-охлаждающих жидкостей: структура, классификационные обозначения, области рационального применения. - М.: ЦНИИ нефтехим, 1982. - С.10-25.
19. Налимов Л.В. Структура СОЖ, применяемых при обработке металлов резанием. // Машиностроитель. - 1996. - №5. - С.10 - 14.
20. Охрана окружающей среды / Под ред. С.В. Белова. - М.: Высш. шк., 1991. - 319 с.
21. Охрана и оптимизация окружающей среды. / Под ред.А. А. Лаптева. - К.: Лыбидь, 1990. - 256 с.
22. Ошер Р.Н. Производство и применение смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов резанием. - М.: Гостоптехиздат, 1963. - 226 с.
23. Папок К.К., Рагозин Н.А. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям. - М.: Химия, 1976. - 392 с.
24. Полимерсодержащие смазочно-охлаждающие жидкости. /А.И. Сошко, Я.Д. Плоткин, В.С. Кузнецов и др. - Львов: Каменяр, 1986. - 62 с.
25. Применение смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов резанием в станкостроительной и инструментальной промышленности. // Сб. научн. р-т науч. - исслед. ин-та информации по машиностроению. - М.: НИИМаш, 1971. - 176 с.
26. Смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием: Рекомендации по применению. / Под ред.М.И. Клушина. - М.: НИИМАШ, 1979. - 96 с.
27. Смазочно-охлаждающие средства для обработки материалов резанием.: Справочник /Под ред. С.Г. Энтелиса, Э.М. Берлинера. - М.: Машиностроение, 1986. - 351 с.
28. Сошко А.И. Физико-химическая механика обработки твердых тел в полимерсодержащих смазочно-охлаждающих жидкостях. - В кн.: Свойства конструкционных материалов при воздействии рабочих сред. - Киев.: Наук. думка, 1980. - С.332 - 338.
29. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием. /Под ред.М.И. Клушина. - М.: Машиностроение, 1979. - 192 с.
30. Хрульков В.А., Матвеев В.С., Волков В.В. Новые СОЖ, применяемые при шлифовании труднообрабатываемых материалов. - М.: Машиностроение, 1982. - 64 с.
31. Худобин Л.В. Бердичевский Е.Г. Техника применения смазочно-охлаждающих средств в металлообработке: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1977. - 190 с.
32. Худобин Л.В., Полянсков Ю.В. Влияние свойств СОЖ на процесс обработки резанием // Станки и инструмент. - М.: Машиностроение. - 1982. - № 3. - С.23-25.
33. Цуркан И.Г., Казарновский С.Н., Колотухин И.Н. Смазочные и защитные материалы. - М.: Транспорт, 1974. - 152 с.
