Очистные сооружения для сточных и промывных вод гальв. 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.

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

scheme

 

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⁻

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

при рН< 5.5 Cr₂O₇²⁻ + 6 Fe²⁺ + 14H⁺ → 6 Fe³⁺ + 2 Cr³⁺ + 7H₂O
при рН≥ 5.5 Cr₂O₇²⁻ + 3 Fe(OH)₂ + 4H₂O → 3Fe(OH)₃ + 2Cr (OH)₃ + 2OH⁻

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 очистки:

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

Ионообменная очистка

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.

Мембранная очистка

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.

Система КИП и А

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%