Кейс с ПАО «Северсталь». Разделение отработанной СОЖ с высокой концентрацией нефтепродуктов

Как без нагрева разделить СОЖ с максимально высокой концентрацией нефтепродуктов, чтобы получить 1% об. осадка, воду с pH 7,6 и содержанием нефтепродуктов меньше 1 мг/дм3.

Клиент

Предприятие ПАО «Северсталь» – Череповецкий металлургический комбинат, второй по величине сталелитейный комбинат в России. Всемирный фонд дикой природы внёс его в десятку экологически ответственных горнодобывающих и металлургических компаний России. Комбинат соблюдает экологические нормативы и постоянно повышает эффективность работы с отходами – снижает их количество и сокращает выбросы углекислого газа.

Задача

Разложить отработанную СОЖ так, чтобы:

• сократить до минимума неразлагаемый остаток, который уходит на утилизацию;
• очистить оставшуюся воду так, чтобы концентрация нефтепродуктов не превышала 10 мг/дм3, а значение рН было в диапазоне 6,5–8,5;
• не использовать метод выпаривания, который требует нагрева эмульсии до 85–95°С. Он приводит к большим затратам на электроэнергию и выбросу углекислого газа в атмосферу – до 2 500 тонн в год.

Решение

Анализ и подбор решения

Когда специалисты лаборатории Биомикрогели® начали изучать образец отработанной СОЖ с комбината, стало понятно, что у неё непростой состав. В основе каждой смазочно–охлаждающей жидкости свой концентрат, состав которого – коммерческая тайна. Поэтому сходу невозможно определить, какие реагенты в каком количестве смогут разделить ту или иную эмульсию.

После лабораторных исследований специалисты подобрали коагулянт и определили дозировку, с которой получится выполнить требования заказчика к очищенной воде.

Для решения использовали BMG-P2, поскольку он:

• подходит для обработки таких стойких эмульсий, как отработанная смазочно–охлаждающая жидкость;
• не вредит окружающей среде: в его основе растительное сырьё. Это совпадает с экологической стратегией комбината.

Последние две цифры в наименовании реагента обозначают концентрацию раствора. BMG–P202 – это 2–процентный раствор коагулянта

Помимо коагулянта для очистки эмульсии нужны ещё три реагента – азотная кислота, активатор и кальцинированная сода. Вот как их применяют при обработке СОЖ:

1. Водомасляную эмульсию обрабатывают кислотой, чтобы дестабилизировать её и высвободить часть нефтепродуктов, которые в ней содержатся.
2. Вводят рабочий раствор коагулянта и активатора. Они связывают частицы нефтепродуктов в группы, которые выпадают в малорастворимый осадок
3. Осадок отделяют методом отстаивания и убирают из воды.
4. В воду добавляют рабочий раствор соды, который корректирует рН до нужного показателя.
5. Очищенную и осветлённую воду фильтруют.

Этапы разделения отработанной СОЖ с применением коагулянта BMG-P2

В отличие от выпаривания, такой метод разделения СОЖ не требует нагрева, а значит, нет затрат на электроэнергию и загрязнения атмосферы выбросами углекислого газа.

Испытания

Дальше команде Биомикрогели® нужно было выяснить точные дозировки и подобрать подходящий метод утилизации осадка, который образуется после разделения СОЖ. Чем меньше вещества поступит на захоронение или пиролиз, тем лучше.

Опытно-промышленные испытания проходили в реальных условиях – на оборудовании масло–эмульсионного участка комбината и при рабочем объёме поступающей с производства СОЖ – около 300 м3 в сутки.

Испытания проходили до плановой реконструкции оборудования участка МЭО, поэтому из–за устаревшего оборудования были сложности. Например, флотатор и фильтры доочистки воды были загрязнены нефтепродуктами и не просто не очищали воду, а повторно загрязняли её. Насосы–дозаторы реагентов не справлялись с количеством отработанной СОЖ, а ёмкости для реагентов были слишком малы.

В ходе испытаний специалисты Биомикрогели® установили качество отработанной жидкости и подобрали эффективные дозировки реагентов.

Чтобы выяснить, как максимально сократить объём остатка после разделения эмульсии, команда протестировала три варианта его сгущения:

1. Обезвоживание на трикантере без предварительного подщелачивания – значение рН осадка не менялось.
2. Подщелачивание потока осадка рабочим раствором кальцинированной соды и его подача на трикантер.
3. Сгущение путем отстаивания и последующая корректировка показателя рН воды кальцинированной содой.

В первом варианте хлопья осадка разрушались под действием центробежных сил, не оседали и уходили в поток фугата. Сгустить осадок таким способом не получалось. От второго варианта отказались, потому что содержание масел в отработанной СОЖ было невелико. Использование третьего варианта позволило сконцентрировать осадок и сократить его долю c 15–20% до 2–3% от объёма обрабатываемой СОЖ, поэтому команда остановилась на нём.

После сгущения методом отстаивания можно из 1 м3 осадка выделить до 15 л нефтепродуктов.

Трикантер разделяет полученный осадок на две фазы разной плотности – разбавленный раствор коагулянта Биомикрогели® и нефтепродукты

Результат

Успешные испытания показали, что коагулянт Биомикрогели® помогает:

• Очистить воду до требуемой степени. Содержание нефтепродуктов снизилось с 2500 мг/дм3 до 1,6–7,8 мг/дм3, значение pH достигло 7,6. Очищенную воду с такими показателями можно не сбрасывать на очистные сооружения, а вернуть в технологический цикл.

Эксперименты показали, что концентрация нефтепродуктов в очищенной воде составит менее 1 мг/дм3, если увеличить дозы коагулянта и активатора на 10%.

• Разложить СОЖ без нагрева. Процесс протекал при естественной температуре – 22–27°С, поэтому не было затрат на электроэнергию и выбросов СО2 в атмосферу.
• Сократить объём отходов. Выбранная технология помогает снизить долю осадка с 10 до 2% от объёма обрабатываемой СОЖ и отправлять на утилизацию пять раз меньше отходов.

Кроме того, Биомикрогели® предложили план модернизации оборудования масло–эмульсионного участка. Его выполнение помогло бы увеличить производительность участка с 300 до 800 м3/сутки без ущерба качеству очищенной воды.

#утилизация

#сож

#смазочные материалы

#экология

#опасные отходы

#металлургия

#биомикрогели