3 .1 Предлагаемая схема реконструкции станции очистки гальванических стоков предприятия

Основной источник вредного воздействия гальванического производства на окружающую природу — большое количество сточной воды, образующейся при промывке деталей.

Поэтому основной задачей повышения экологической безопасности гальванического производства, является сокращение сброса воды, содержащей токсичные компоненты.

Эта задача может быть решена различными методами:

— использование обессоленной или деионизированной воды (кат. 2 или 3 ГОСТ 9.314);

— использование прогрессивных схем промывки деталей;

— установка оборудования для очистки общего стока гальванических линий, позволяющего повторно использовать очищенную воду.

Гальванические стоки могут быть очищены различными способами. Классификация способов очистки гальванических стоков зависит от выбранного критерия. Общепринятой считается классификация по способу очистки гальванических стоков:

- механическая;

- реагентная;

- электрохимическая;

- ионообменная;

- мембранная и т.п.

Гальванические стоки, как правило, содержат не только механические, но и химические загрязнения. Поэтому механическая очистка гальванических стоков без какой-либо химической (или иной) очистки практически не используется.

Каждый из известных способов очистки гальванических стоков имеет свои преимущества и свои недостатки.

Гальванические стоки имеют в своем составе различные компоненты, удаление которых вызывает необходимость сочетать различные способы очистки.

О чистка гальванических стоков от ионов шестивалентного хрома и тяжелых металлов производится обычно реагентным или электрохимическим методами. Эти методы не позволяют очищать воду до необходимых требований по содержанию вредных компонентов, поэтому в сочетании с ними применяются другие методы.

Для сокращения количества гальванических стоков, подлежащих очистке на очистных сооружениях, используются системы локальной очистки гальванических стоков. Для локальной очистки используются ионообменные и мембранные методы. Гальванические стоки, прошедшие локальную очистку, используются повторно для промывки деталей.

При проектировании систем водообеспечения гальванических производств возникают проблемы оптимального подбора оборудования, технологии очистки воды, ее структуры, методов очистки.

Наиболее прогрессивным представляется сегодня создание безотходных и безводных технологических процессов, внедрение мембранных и электрофлотационных технологий очистки сточных вод. Для реализации вышеуказанных задач, целью которых является минимальный сброс в водные объекты загрязняющих веществ с промышленными сточными водами, специалистами РХТУ им Д.И. Менделеева разработаны и внедряются автоматизированные очистные сооружения сточных вод на базе новых технологий очистки воды производственных предприятий.

Поскольку состав сточных вод гальванических производств и производств печатных плат различен, разнообразны и требования к их очистке перед сбросом в водные объекты, либо возвратом на повторное использование. В данном разделе мы представляем наиболее эффективные и, в то же время, рентабельные технологические схемы очистки сточных вод с комбинированием электрофлотационного, фильтровального, сорбционного и мембранного оборудования.

Для достижения наилучших технико-экономических показателей при проектировании и строительстве систем очистки промышленных сточных вод на химических предприятиях тщательно прорабатываются следующие вопросы:

М аксимальное внедрение безреагентных мембранных и сорбционных технологий;

Использование гальванических ванн каскадной промывки в технологических процессах с целью получения наименьшего объема загрязненных сточных вод, для обезвреживания которых можно подобрать эффективные локальные очистные сооружения;

Регенерация отработанных растворов электролитов, в том числе кислот, щелочей и солевых концентратов с использованием извлекаемых продуктов в качестве вторичного сырья.

Рисунок 2 - Очистные сооружения - комбинирование электрофлотации и ионного обмена

Е – накопительные емкости и усреднители сточных вод; Р – реактор флокулятор; Н – насосы; Д/НД – системы дозирования реагентов; ЭФ – электрофлотатор; КФ – механический фильтр тонкой очистки воды; ФП – фильтр пресс; ИФ – сорбционный и/или ионообменный фильтры.

Система очистки сточных вод гальванических производств включает в себя несколько стадий обработки промывных вод и отработанных концентрированных растворов электролитов. При наличии нескольких потоков сточных вод: кислотно-щелочные, хромсодержащие, циансодержащие, фторсодержащие – для обработки и обезвреживания каждого потока предусматривает отдельная первая стадия с усреднением сточной воды и концентрата в накопительной емкости, соответствующей обработки в реакторе и последующем смешивании потоков в реакторе флокуляторе для дальнейшей глубокой очистки.

У среднение промывных вод в накопительных емкостях и пропорциональное дозирование отработанных концентрированных растворов для отсутствия залпового сброса и обработка флокулянтом (Суперфлок А-100) в реакторе для более эффективной очистки сточных вод;

Высокоэффективная очистка сточной воды от тяжелых металлов, предварительно переведенных в фазу гидроксидов в электрофлотаторе с получением пенного продукта относительно низкой влажности » 96%;

Обезвоживание пенного продукта флотации (шлама) на рамном фильтр прессе до 70%. Обезвоженный шлам может использовать в качестве вторсырья в строительном производстве;

Тонкая фильтрация воды на керамических мембранах 0,1 мкм для очистки от остаточных взвешенных и коллоидных частиц до норм ПДК.

Данная технология очистки воды от тяжелых металлов, ПАВ, нефтепродуктов и взвешенных веществ является наиболее бюджетной и рекомендуется специалистами Технопарка РХТУ им. Д.И. Менделеева к внедрению в регионах РФ с жесткими требованиями ПДК по сбросу в водные объекты.

Сорбционная очистка сточных вод от ионов хрома

Данный метод используют для удаления из воды органичес­ких и неорганических примесей, в том числе ионов тяжелых металлов из низкоконцентрированных растворов. Сорбционная очистка имеет ряд существенных преимуществ перед другими физико-химическими мето­дами и может быть технически целесообразной и экономически выгод­ной при создании замкнутых систем водопользования промышленных предприятий и в том числе цехов гальванопокрытий.

П ри очистке общего стока ионы калия, натрия, кальция, а также хлориды, нитраты, сульфаты и фосфаты практически не сорбируются на активированном угле (АУ), а ионы магния, цинка, железа, алюми­ния, хрома сорбируются АУ в небольших количествах.

Практика показывает, что сорбционный метод очистки доста­точно эффективен при очистке хромсодержащих стоков. Например, при применении АУ типа БАУ сорбционная емкость достигает 24 мг/г, при использовании угля марки КАД или сорбента на основе бурого угля их сорбционная емкость по шестивалентному хрому достигает 62 и 93 мг/г соответственно.

Весьма эффективно осуществляется извлечение бурыми углями и буроугольными полукоксами типа АБД ионов тяжелых и редких металлов из низкоконцентрированных стоков.

Очистка сточных вод гальванических цехов сорбцией должна рассматриваться как вспомогательная обработка, необходимая для последующей глубокой очистки стоков ионным обменом или элект­родиализом. Выбор сорбента должен основываться на результатах лабораторных испытаний и технико-экономическом анализе.

Обессоливание воды методом ионного обмена.

Суммарное солесодержание воды после одного цикла очистка сточных вод составляет 1268 мг/л, а после каждого цикла повторного использования воды будет увеличиваться на 718 мг/л.

Вода с таким большим содержанием солей не может быть использована на технологические нужды. По ГОСТ 9.314-90 максимальное солесодержание воды, используемой в операциях промывки, не должно превышать 1000 мг/л. Для обеспечения удаления растворенных солей и возврата воды на технологические нужды в проекте предусматривается обессоливание воды методом ионного обмена.

Производительность установки обессоливания воды (30 м³/ч) выбрана с таким расчетом, чтобы количество солей, выводимых из системы в результате обессоливания воды, приближенно было равно количеству солей, попадающих в систему после одного цикла. Установка ионообменного обессоливания включает катионообменные фильтры и анионообменные фильтры первой и второй ступеней.

У даление катионов осуществляется в фильтрах, заполненных катионитом КУ-2-8. Устанавливаются четыре фильтра ФИПа 1-1, 0-0, 6-н из которых три рабочих и один резервный.

С целью экономии воды вторая половина отмывочной воды промывочной воды катионитовых фильтров в количестве 4 м³ (12 м³/сут) используется повторно: 2,9 м³ используется для взрыхления загрузки перед регенерацией, 1,1 м³ поступает в отстойники для восполнения потерь воды в системе.

Удаление анионов сильных кислот осуществляется в фильтрах заполненных слабоосновным анионитом АН-31. Удаление анионов слабых кислот - в фильтрах, заполненных сильно основным анионитом АВ-17-8. Для этой цели устанавливается по четыре фильтра типа ФИПа1-1, 0-0, 6-Na, из которых по три рабочих и по одному резервному.

Вторая половина отмывочной воды анионитовых фильтров используеся: 2,88 м³ для взрыхления загрузки анионитовых фильтров 1 ступени перед регенерацией, избыток этой порции 5,12 м³ направляется в отстойники для восполнения потерь в системе.

Продуктами регенерации фильтров являются элюаты - растворы кислот и щелочей содержащие извлекаемые из ионитов компоненты. Элюаты и первые порции отмывочной воды являются наиболее концентрированными по извлекаемым компонентам. Эти сточные воды, а также вода после взрыхления загрузки фильтров поступают на реагентную очистку совместно с отработанными концентрированными технологическими растворами из процессных ванн.