Меню Рубрики

Установки для очистки сточных вод гальванического производства

Очистка сточных вод. Сточные воды гальванических производств.

Гальванические покрытия применяются практически во всех отраслях промышленности: машиностроении, приборостроении, производстве печатных плат и т.д. Несмотря на существенные различия в технологии обработки поверхности различных изделий, все они создают в процессе эксплуатации сточные воды сложного состава, которые, при недостаточной степени очистки, являются источниками загрязнения водной среды. Основным токсичным загрязнителем сточных вод гальванического производства являются тяжелые металлы, в том числе соединения хрома (VI), в редких случаях кадмий и свинец. Кроме того, подобные стоки содержат кислоты и щёлочи, некоторые производства, особенно военно-промышленного комплекса, продолжают использовать высокотоксичные цианистые соединения.

Собственно, в технологии нанесения гальванических покрытий образуются два типа стоков: промывные воды и концентрированные отработанные растворы.

Ежегодно в России, для промывки изделий в процессах нанесения гальванических покрытий образуется 600 000 – 700 000 м 3 чистой воды, которая в процессе промывных операций загрязняется тяжёлыми металлами, например, по оценкам из рабочих ванн в промывную воду ежегодно попадает до 3500 тонн цинка, 2000-2500 тонн никеля и до 2500 тонн меди, тысячи тонн других металлов, минеральных кислот и щелочей.

Концентрированные растворы основных рабочих ванн гальванического производства также периодически попадают в сточные воды, так как в процессе работы в ваннах накапливаются посторонние примеси – органические и неорганические компоненты, нарушаются соотношения основных компонентов в гальванических ваннах, всё это приводит к невозможности восстановления их работоспособности и необходимости слива на очистные сооружения. Сбросы отработанных растворов по объёму составляют 0,2-0,5% от общего количества стоков гальванических производств, однако в силу их высокой концентрации, они содержат до 70% сбрасываемых загрязнений. Концентрированные отработанные растворы, как правило, сбрасываются залпом, что приводит к нарушению технологии очистки и потере ценных компонентов.

Многие предприятия использующие процессы гальванического нанесения покрытий, до сих пор используют старые и уже не эффективные процессы очистки, а подчас и не имеют очистных сооружений вовсе, что приводит к попаданию неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в природные водоёмы. Попадание подобных стоков наносит непоправимый ущерб окружающей природной среде.

Вопросы предотвращения загрязнения водоёмов сточными водами тесно связаны с сокращением потребления воды на технологические нужды производства и соответственно сокращению сброса сточных вод. Один из наиболее рациональных способов для достижения этой цели – использование очищенных сточных вод в обороте. Руководствуясь экономическими и экологическими соображениями можно организовать замкнутый водооборот гальванического производства с возвратом до 85-95%.

Существующие методы очистки сточных вод гальванического производства подробно изучены и представлены в литературных источниках. На основе данных методов внедряются комплексные технологии, производится различное оборудование для очистных сооружений. В данной статье, мы остановимся на технологии используемой нашей компанией в процессах очистки гальванических стоков.

В качестве примера возьмём предприятие использующее полный комплекс гальванических процессов, на котором образуются несколько видов стоков:

Образуются при промывке после операций декапирования и травления, содержат в основном соляную, серную, реже азотную и фосфорную кислоты, соли железа и других металлов, подлежащих травлению. Обладают высокой коррозионной активностью. Содержат некоторое кол-во взвешенных веществ.

Кислые концентраты, это на 50-80% отработанные растворы с содержанием свободной кислоты 20-50% по отношению к исходному. Растворы декапирования, более разбавлены чем травления, сбрасываются в концентрациях почти равных исходным. Концентрированные сточные воды могут содержать до 20 г/л взвесей.

К кислым стокам относятся растворы меднения, цинкования, никелирования.

2. Щелочные сточные воды (рН = 9-11)

Включают промывные воды после обезжиривания, мойки, щелочных гальванопокрытий (например, цинкования), содержат 50-150 мг/л масел и нефтепродуктов (после операций обезжиривания).

Концентрированные стоки образуются при смене концентрированных обезжиривающих растворов и имеют следующий примерный состав: NaOH – 20-30 г/л, Na2CO3 – 10-30 г/л, Na3PO4 – 20-30 г/л, Na2SiO3 – 1-2 г/л, масла и нефтепродукты – до 1 г/л, ВВ – 10-20 г/л.

3. Цианистые сточные воды (рН = 8-11)

Промывные после гальванопокрытий из цианистых ванн (цинкование, меднение, кадмирование, осветление медных деталей после снятия никеля и хрома) содержат 50-100 мг/л комплексных цианидов тяжёлых металлов.

Содержат различное кол-во ВВ в зависимости от рН, т.к. комплексные цианиды тяжёлых металлов (особенно цинка) склонны к образованию нерастворимых соединений при понижении рН до 8-9.

Цианистый сток нельзя смешивать с кислым стоком, т.к. образуются высокотоксичные соединения, в том числе синильная кислота.

Стоки мало агрессивны и склонны к образованию отложений на стенках труб и резервуаров.

4. Хромсодержащие сточные воды (рН = 4-5)

Промывные после хромирования, хроматирования, осветления, окраски алюминия и травления содержит 10-100 мг/л Cr(VI) и 1-15 мг/л других металлов.

Обладает корродирующим действием, пассивирует сталь, усиленно действует на места сварки, содержащие инородные включения.

Хромовый ангидрид концентрированных стоков (10-300 г/л хрома (VI)), весьма летуч, особенно при повышенной температуре.

В результате анализа объёмов и составов сточных вод, наше предприятие разработало следующую технологию очистки с использованием как передовых так и традиционных методов очистки.

Описание технологического процесса.

Восстановление хрома (VI) до хрома (III).

Использование в гальваническом производстве шестивалентного хрома вызывает необходимость выделения данного стока в отдельный поток и его предварительную обработку с целью восстановления токсичного хрома (VI) до хрома (III).

Сточная вода содержащая хром (VI) обрабатывается отдельно от остальных сточных вод в две стадии. Во-первых, восстановление шестивалентного хрома до трёхвалентного сульфатом двухвалентного железа или другими восстановителями. Во-вторых, смешение данного потока с остальными сточными водами, перевод трехвалентного хрома в нерастворимые гидроксиды и его совместное выделение с другими тяжёлыми металлами в отстойнике, оснащенном тонкослойными модулями.

Читайте также:  Установка антирадара под панель

В качестве основного метода восстановления хрома (VI) используется метод где в качестве реагента восстановителя используются соли железа (II) в частности довольно дешёвый сульфат двухвалентного железа.

Преимуществами использования сульфата железа являются: независимость скорости восстановления хрома (VI) до хрома (III) от величины рН, что позволяет избавиться от узла дозировки серной кислоты. В случае использования в качестве восстановителей хрома (VI) сульфитных реагентов процесс собственно восстановления идёт в кислой среде при рН 2.0-2.5, что подчас требует подкисления исходного стока. Сульфат железа (II) после восстановления хрома даёт в растворах гидроксид железа (III), который является хорошим коагулянтом, что позволяет эффективно удалять из раствора загрязнения органического характера, получать воду с меньшей мутностью и цветностью. Так же в данном случае нет необходимости в отдельном узле дозировки коагулянта.

Недостатком использования данного реагента, является образования относительно большого количества осадка, который требует обезвоживания и последующей утилизации.

Узел дозировки сульфата железа представляет собой две ёмкости: растворную и расходную. Растворная ёмкость оборудована, как правило, бункером и шнековым питателем, а также мешалкой, что позволяет в автоматическом режиме приготавливать 10% раствор сульфата железа, без вмешательства оператора (оператор лишь контролирует наличие достаточного количества сухого сульфата железа в бункере). Расходная ёмкость, так же оборудована мешалкой и установленными на неё насосами-дозаторами, обычно это рабочий и резервные насосы. Подача готового раствора из растворной в расходную ёмкость может происходить как самотёком в случае возможности организации высотной схемы взаимного расположения емкостей, так и с использованием кислотостойкого центробежного насоса.

Исходный хромсодержащий сток после промывных операций, собирается в резервуаре-усреднителе и далее химически стойким, как правило, мембранным насосом перекачивается в реактор восстановления хрома. Для предотвращения выпадения взвесей непосредственно в усреднителе организована система барботажа, подача воздуха осуществляется воздуходувкой или от заводской системы распределения сжатого воздуха.

Реактор восстановления хрома, производимые и используемые нашей компанией, представляет собой прямоугольную в плане ёмкость разделённую на три секции: в первой секции установлена высокоскоростная мешалка, сюда происходит подача исходной сточной воды и раствора сульфата железа (II) и основное предназначение данной секции – это смешение потоков исходной воды и реагента-восстановителя; вторая и третья секции, это секции равного объёма с установленными в них низкоскоростными мешалками, назначение данных секций – создать условия для протекания реакции восстановления хрома. Процесс восстановления хрома (VI) протекает непосредственно в реакторе, рассчитанном на время пребывания 25-30 минут. В результате процесса восстановления хром (VI) полностью восстанавливается до хрома (III), который может быть выделен в виде гидроксида металла в составе кислотно-щелочного стока совместно с другими тяжёлыми металлами.

После завершения процесса восстановления хрома сточная вода самотёком или при использовании насоса перетекает в усреднитель кислотно-щелочных стоков и далее происходит совместная очистка сточных вод от тяжёлых металлов.

Очистка кислотно-щелочного стока.

Исходный сток с производственных процессов направляется в резервуар-усреднитель кислотно-щелочных стоков, сюда же поступает и сточная вода после процесса восстановления хрома, в усреднителе происходит взаимная нейтрализация кислот и щелочей, смешивание сточных вод с различных производств и соответственно усреднение стока по составу, что позволяет подавать на очистные сооружения сток стабильного состава без пиковых концентраций загрязняющих компонентов.

Усреднители могут конструктивно выполняться совершенно различной формы и с использованием разнообразных материалов, основное требование к которым, это химическая стойкость к весьма агрессивной сточной воде гальванического производства. Наша компания обычно предлагает резервуары-усреднители, которые представляет собой цилиндрический горизонтальный резервуар, объёмом 10-100 м 3 . Предназначен для смешения концентрированных стоков и промывных вод, и последующей подачи стоков насосами на операцию нейтрализации и выделения тяжёлых металлов в виде гидроокисей. Для перемешивания стоков и предотвращения выпадения осадка в усреднителе, предусмотрено перемешивание воздухом, для чего устанавливаются воздуходувки. В усреднитель так же поступают хромсодержащие сточные воды после процесса восстановления шестивалентного хрома и цианистые стоки после обезвреживания, где и происходит их взаимное смешение и усреднение.

Сущность метода реагентного выделения металлов в виде гидроокисей заключается в том, что при добавлении гидроокиси натрия NaOH (или в редких случаях извести) и увеличения рН до 9,0 – 11,0 происходит химическая реакция следующего вида:

MeSO4 + NaOH= ME(OH)2↓ + Na2SO4, где

Me – обозначение металлов, какими являются: медь (II), никель (II), железо (II), цинк (II) и некоторые другие, аналогичная реакция проходит с железом (III) и хромом (III).

В результате этой реакции образуются нерастворимые гидроксиды металлов, которые выпадают в осадок, железо в результате окисления переходит из двухвалентной формы в трехвалентную и выпадает в осадок уже в виде гидроокиси трехвалентного железа.

Оптимальная рН выбирается исходя из значений рН образования тех или иных гидроксидов металлов.

Теоретические значения рН при которых наблюдается минимальная растворимость по гидроокисям тяжёлых металлов:

— Хром (III) рН — 7÷7,5 начало растворения – 8,5

— Цинк рН – 8,5÷10,0 начало растворения – 10,5÷11,0

— Никель рН – более 10,0 начало растворения – 12

Изменение растворимости гидроксидов металлов в зависимости от рН хорошо иллюстрируют следующие графики:

Реакция нейтрализации происходит в отдельном реакторе-нейтрализаторе. Реактор представляет собой прямоугольную в плане ёмкость разделённую на три секции: в первой секции установлена высокоскоростная мешалка, сюда происходит подача исходной сточной воды и раствора едкого натра и основное предназначение данной секции – это смешение потоков исходной воды и щёлочи, в данной секции так же установлен датчик рН для контроля достижения требуемой величины рН; вторая и третья секции, это секции равного объёма с установленными в них низкоскоростными мешалками, назначение данных секций – создать условия для протекания реакции нейтрализации и образования крупных устойчивых хлопьев гидроксидов металлов.

Читайте также:  Установка led в задние фары

В технологии нашей компании в основном в качестве щелочного реагента используется едкий натр (NaOH), так как для создания, замкнутого водооборота на финишных стадиях очистки используется обратный осмос, что исключает возможность использования кальциевых реагентов, так как карбонаты и сульфаты кальция дают на поверхности мембраны плотные осадки.

Раствор едкого натра массовой концентрацией 40-45%, дозируется из отдельной расходной ёмкости, установленной в щёлочестойком полипропиленовом поддоне. Мы рекомендуем использовать готовый реагент в виде 40-45% раствора.

После процесса нейтрализации наблюдаются следующие типичные концентрации достижимые при выделении в виде гидроксидов (обработка стока кальцинированной содой или каустиком, известью):

источник

Очистные сооружения для гальванических цехов

Сегодня в связи с существенным ухудшением экологической обстановки во многих регионах России и регулярным повышением уровня требований к мерам по защите окружающей среды от загрязнений роль эффективной и качественной работы промышленных очистных сооружений постоянно возрастает.

Качественная очистка воды для ее последующего применения в производственных целях, очистка промышленных стоков и водоподготовка сегодня являются весьма актуальными вопросами для самых различных отраслей отечественной промышленности.

Более подробную информацию Вы всегда можете получить по контактным телефонам:
+7 8452 343-895, + 7 909 341 3506, +7 903 021 1999, +7 917 315 8626

Промышленная водоподготовка, водоочистка и очистка сточных вод включает обширный комплекс мероприятий, главной целью которого является доведение качества воды до требований, предъявляемых к ней Заказчиком и санитарными нормами. При планировании и внедрении промышленного водооборота следует иметь в виду, что в каждом конкретном случае применяются те или иные индивидуальные разработки и уникальные технологии промышленной очистки воды, поскольку состав воды может отличаться в значительной степени. Нахождение в воде различных типов примесей вызывает необходимость применения при водоподготовке и очистке сточных вод определенных методов и аппаратов в зависимости от требований к очищенной воде и исходных загрязнений. Для получения наибольшего эффекта очистки сточных вод и водоподготовки, реализуя комплексный подход к решению проблемы водоочистки и водоподготовки, мы разрабатываем современные технологические схемы водоочистки и водоподготовки, включающие различные ступени водоподготовки или очистки стоков, с расчетом и подбором основного оборудования под конкретные условия проектирования.
Наши проекты основываются только на самых современных технологиях и новейших проверенных методах промышленной водоочистки, полностью соответствующих всем экологическим требованиям и государственным нормам поддержания природопользования и охраны окружающей среды. Наша задача – взять на себя все вопросы, связанные с очисткой воды на Вашем предприятии, и успешно решить их в максимально сжатые сроки с минимальными затратами.Проблема обезвреживания производственных сточных вод гальванических производств является одной из наиболее актуальных, в значительной степени определяющих экологическую обстановку в водных бассейнах России.
Сточные воды гальванического производства, как известно, включают в себя разбавленные стоки (промывные воды) и концентрированные растворы (моющие, обезжиривающие, травильные, циансодержащие и хромсодержащие электролиты).

Мы предлогаем многостадийную схему комплексной очистки сточных вод гальванических производств и традиционные, легко реализуемые, малозатратные методы, такие как:

  • Реагентная обработка, как самый распространенный способ очистки стоков, где двухступенчатой реагентной обработкой осуществляется корректировка рН гальванических стоков для перевода тяжелых металлов в нерастворимую гидроокисную форму. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация и обесцвечивание.
  • Механическая очистка – флотация, отстаивание, фильтрование. Позволяет отделить образовавшиеся нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов.
  • Фильтрация очищаемой воды через напорные осадочные, сорбционные и ионообменные фильтры. На данной стадии из воды удаляются оставшиеся взвешенные частицы, органические соединения, ионы тяжелых металлов, нитраты, сульфаты, хлориды и т.д. Происходит обессоливание воды и ее обесцвечивание.
  • Сбор и обезвоживание шламов. Шлам собирается в полипропиленовые мешки и утилизируется спец. предприятиями по утилизации.

Основная цель предлагаемых методов — снижение содержания тяжелых металлов до значений ПДК, позволяющих осуществлять слив очищенной воды в канализацию или возврат очищенной воды в производство.
Технологическая схема очистки сточных вод гальванического производства

Описание технологической схемы очистки сточных вод гальванического производства

Учитывая наличие в сточных водах гальванических производств широкого диапазона тяжелых металлов и их различные условия высаждения, максимальная очистка от данных примесей осуществляется многостадийно.

I ступень очистки

Исходные промывные воды поступают в сборник-накопитель (Е), куда осуществляется слив промывных вод и порционный ввод отработанных рабочих растворов. Из накопителя насосом (ЦН) усредненный сток подается на электрокоагулятор (ЭК), в котором происходит очистка от примесей тяжелых металлов и восстановление Cr³⁺до Cr⁶⁺. Предварительно из емкости при необходимости дозирующим насосом подаются реагенты растворы щелочи или кислоты для корректировки значения рН.

Сущность электрохимической обработки воды заключается в том, что при подаче напряжения постоянного тока на электроды начинается процесс электролитического растворения стальных анодов при рН>2 образуются ионы Fe²⁺ по следующей схеме:

Fe + OH⁻ ↔ FeOH⁺ + e⁻
FeOH⁺ + OH⁻ ↔ Fe(OH)₂
Fe(OH)₂ ↔ Fe(OH)₂
Fe(OH)₂ ↔ FeOH⁺ + OH⁻
FeOH⁺ ↔ Fe²⁺ + OH⁻

Читайте также:  Установка компьютерной реставрации зубов

Одновременно с этими процессами ионы Fe²⁺, а так же гидроксид железа (II), способствуют химическому восстановлению Cr⁶⁺ до Cr³⁺ по реакциям:

при рН При электрохимической обработке сточных вод происходит их подщелачивание, что способствует коагуляции гидроксидов железа (II) и (III) и хрома (III), а так же гидроксидов других тяжелых металлов, ионы которых могут содержаться в сточных водах. Гидроксиды металлов образуют хлопья, на которых происходит адсорбция других примесей, содержащихся в сточных водах. Прирост величины рН может составлять 1-4 единицы. Степень очистки сточных вод в процессе электрокоагуляции составляет 80% – 95%.

II ступень очистки

Вторая ступень предусматривает доочистку очищаемых вод введением щелочных реагентов с целью повышения рН до рН гидратообразования тяжелых металлов.

Из электрокоагулятора сточные воды поступают в реактор (Р1) куда дозирующим насосом (ДН) подается щелочной реагент 1. При рН 9 — 10.5 ионы тяжелых металлов и анионы сильных кислот (SO4 -2, PO4 -3 , CrO4 -2) переходят в нерастворимый и малорастворимый осадок. Далее из реактора (Р1) водная суспензия для разделения направляется в напорный флотатор (Ф1) (или тнкослойный отстойник).
Флотация сточных вод осуществляется благодаря равнонаправленному движению двух потоков: очищаемой жидкости и пузырьков воздуха. Технология флотации заключается в адсорбировании примесей мелкими пузырьками воздуха и в поднятии их на поверхность, где образуется слой пены. Флотационные установки (флотаторы) используют вместо отстойников или осветлителей со взвешенным осадком, они могут также заменить микрофильтры. Применение флотации позволяет увеличить удельную производительность с площади зеркала воды по сравнению с отстойниками и осветлителями в 2…5 раз, повысить эффект осветления воды.
Из флотатора (Ф1) осветленная вода поступает в реактор (Р2). В реактор (Р2) дозирующим насосом (ДН) подается раствор кислоты (реагент 3), в результате чего происходит корректировка рН очищаемой воды до рН 6-7 и удаление следов щелочного реагента 1 в виде нерастворимых солей. Для дальнейшего осветления воды суспензия из реактора (Р2) поступает в флотатор (Ф2) (или тнкослойный отстойник).
Осадок из электрокоагулятора и флотаторов поступает в емкость-фильтр удаления осадка где частично обезвоживается, и с влажностью до 80-85% направляется на утилизацию.

III ступень очистки

Стадия глубокой очистки и обессоливания:для глубокой очистки и обессоливания до тре-бований ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванического производства» применяются 2 метода очи стки:

  • очистка воды на ионообменных смолах
  • мембранный метод (обратный осмос)

Осветленная вода из флотатора (Ф2) насосом (ЦН) подается на механический фильтр тонкой очистки для доочистки от остаточного количества взвесей и далее на напорные фильтра с ионообменными смолами. Обессоливание воды ионным обменом по одноступенчатой схеме производится последовательным фильтрованием через сильнокислотный катионит в Н-форме и анионит в ОН-форме. При ионообменной очистке из сточных вод гальванических производств удаляются соли тяжелых, щелочных и щелочноземельных металлов, свободные минеральные кислоты и щелочи.
В процессе очистки сточных вод происходит насыщение ионитов катионами и анионами по следующим реакциям:
Катионит nRH + Meⁿ⁺ → RnMe +nH⁺ сорбция
RnMe + nH⁺ → nRH + Meⁿ⁺ регенерация
Анионит nRОH + Anⁿ⁻ → RnAn + nOH⁻ сорбция
RnAn + nNaOH → nRОH + NanAn регенерация
Солесодержание воды, обессоленной таким образом, по показателю «электропроводность» в среднем составит не более – 10 – 45 мкСим/см.

Для глубокого обессоливания используется метод обратного осмоса, предполагающий применение специальных марок высокоселективных обратноосмотических мембран импортного производства. Поверхность мембраны подвергнута специальной обработке, обеспечивающей длительную, стабильную работу на загрязненных стоках.
Мембранный метод (обратный осмос), обеспечивает удаление солей, в т.ч. тяжелых металлов более чем на 95%.
Принцип действия мембраны следующий: под действием рабочего давления исходный поток делится на две части – пермеат, поток, прошедший через мембрану и очищенный от примесей и солей и концентрат, обогащенный ими, который подлежит утилизации.
Осветленная вода из емкости через блок фильтров тонкой очистки насосом (ЦН) подается на первую ступень обратноосмотической мембранной установки, укомплектованной рулонными мембранными элементами. В процессе разделения исходный поток под действием рабочего давления делится на два: фильтрат – очищенная и обессоленная до требуемых показателей вода, которая собирается в емкости для чистой воды, а концентрат, содержащий сконцентрированные извлекаемые примеси в емкости для сбора элюатов и промывных вод.
Очищенная вода из емкости насосом подается на повторное использование на операции промывки и приготовление электролитов, а концентрат с солесодержанием 25- 30 г/л направляется на узел выпаривания.

Стадия обработки концентрата : для уменьшения объема утилизируемого отхода концентрат или элюаты подвергаются дополнительному выпариванию на выпарной установке, что позволяет получить отход в виде утилизируемой соли, а конденсат вторичного пара (дистиллят) направляется в емкость очищенной воды.

Соли с влажностью 50-60% в виде твердого продукта подлежит утилизации.

Комплексная установка укомплектована необходимой системой КИП и А с выводом всех основных показателей процесса на блок визуального контроля, каждый узел работает в автоматическом режиме от уровня воды в исходных емкостях. Предусмотрена аварийная сигнализация. Режим работы установки – полуавтоматический.

Качество получаемых продуктов после предлагаемой установки:

  • очищенная вода – имеет минерализацию не более 0,5 г/л, что позволяет обеспечить замкнутый водооборот с использованием воды повторно в производственном цикле. Степень использования воды достигает не менее 90 – 95%;
  • осадок гидроокислов с влажностью не менее 80%, который подлежит утилизации;
  • твердые отходы в виде продукта смеси минеральных солей с влажностью не более 60%

источник