Пречистване на хромсъдържащи отпадъчни води от галванопластика
1. АНАЛИТИЧЕН ПРЕГЛЕД НА МЕТОДИ ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ
1.1. Реактивни методи.
1.2. биохимични методи.
1.3. Електрохимични методи.
1.4. мембранни методи.
1.5. сорбционни методи.
1.6. Комбинирани методи.
2. АНАЛИЗ НА СЪЩЕСТВУВАЩАТА СХЕМА ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ
2.1. Обща информация за предприятието.
2.2. Обектова неутрализационна станция "А".
2.3. Изхвърляне на производствени отпадъци
2.4. Оценка на ефективността на пречиствателните съоръжения.
3. ПРЕДЛАГАНА СХЕМА ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ НА ХРОМОСЪДЪРЖАЩИ
3.1. Описание на технологичната схема.
3.2. Изчисляване на основното оборудване.
3.3. Контрол на процесите.
4. ОРГАНИЗАЦИОННО-СТОПАНСКА ЧАСТ.
4.1. организационна част.
4.2. Икономическа част.
5. БЕЗОПАСНОСТ И ЕКОЛОГИЧНОСТ
7. СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИТЕ ИЗТОЧНИЦИ.
В този дипломен проект е разработена схема за комбинирано пречистване на отпадъчни води от завод "Автоприбор" LLC, съдържащи йони на тежки метали (Cr 6+, Cr 3+, Cu 2+, Ni 2+, Zn 2+, Fe 2+).
Предложената схема за пречистване позволява не само връщането на пречистена вода във водооборота на предприятието, но и изхвърлянето на ценни вещества с цел продажбата им или връщането им в основното производство.
Библия 80, табл. 8, фиг. 5.
Тази дипломна работа включва разработване на схема за йонообменно пречистване, предназначена за избистряне на промишлени отпадъчни води на предприятие ООО „Автоприбор“, съдържащи катиони на тежки метали.
Предложената пречиствателна система позволява не само възстановяване на чистата вода във водния оборот на предприятието, но и оползотворяване на ценни вещества за тяхното рециклиране в основнияпроцес или за тяхната реализация.
Реф. 80, табл. 8, Рис. 5
Галванопластиката е една от индустриите, които сериозно засягат замърсяването на околната среда, по-специално йоните на тежките метали, най-опасните за биосферата. Основният доставчик на токсични вещества в галванопластиката (в същото време основният потребител на вода и основният източник на отпадъчни води) е водата за измиване. Обемът на отпадъчните води е много голям поради несъвършения метод за измиване на части, което изисква голям поток вода (до 2 m 3 или повече на 1 m 2 от повърхността на частите).
В пречиствателните съоръжения най-често срещаният метод за неутрализиране на галванични отпадъчни води е реагентният метод, по-специално утаяването на метали с калциев хидроксид, което не гарантира, че съдържанието на йони на тежки метали в отпадъчните води достига съвременните MPC. Основният недостатък на този метод е голямото количество утайка, съдържаща токсични съединения на тежки метали. Оползотворяването и преработката на получената утайка е много сложно и скъпо производство, а в някои случаи утайката не може да бъде преработена. В такива случаи връщането на химикали и метали в производствения цикъл е практически изключено. Основният метод за обезвреждане на такива отпадъци е заравянето им на специални площадки, ако има такива. Най-често обаче тези утайки или се съхраняват на територията на предприятието, или се изхвърлят неконтролирано в дерета, резервоари, гори и в най-добрия случай на градски сметища. Само част от галваничните утайки се използват в строителството при производството на строителни материали.
Подобен проблем е присъщ на производството на завода Avtopribor LLC. Това предприятие предприема определени мерки за промяна на технологията на галванопластиката (намаляване на замърсяването с цианиди; въвеждане на катафореза,осигурявайки 70% намаление на хромните отпадъчни води. Въвеждането обаче се бави за неопределено време поради необходимостта от големи капиталовложения. Следователно проблемът с пречистването на отпадъчните води остава актуален за това предприятие. В тази статия се решават проблемите с пречистването на съдържащите хром отпадъчни води и извличането на ценни компоненти, тъй като операциите по хромиране също трябва да се извършват с въвеждането на съвременни технологии.
1. АНАЛИТИЧЕН ПРЕГЛЕД НА МЕТОДИ ЗА ПРЕЧИСТВАНЕ
НА ХРОМОСЪДЪРЖАЩИ ОТПАДЪЧНИ ВОДИ ОТ ЕЛЕКТРОННОТО ПРОИЗВОДСТВО
Съществуват голям брой методи за извличане на цветни метали от отпадъчните води на галванопластиката. Най-използваните методи са разделени на:
1.1. РЕАГЕНТЕН МЕТОД
Най-често срещаният метод, който се състои в превръщането на разтворими вещества в неразтворими чрез добавяне на различни реагенти, последвано от тяхното отделяне под формата на утайки.
Калциевите хидроксиди се използват като реактиви и
натрий, натриеви сулфиди, ферохромна шлака, железен (II) сулфат, пирит [2, 6–9]. Най-широко използваният за утаяване на метали е калциевият хидроксид, който утаява метални йони под формата на хидроксиди:
Най-ефективен за извличане на цветни метали
е натриев сулфид, т.к. разтворимостта на сулфидите на тежките метали е много по-ниска от разтворимостта на други слабо разтворими съединения - хидроксиди и карбонати. Процесът на извличане на метали с натриев сулфид изглежда така:
Сулфидите на тежките метали образуват стабилни колоидни системи, поради което се въвеждат коагуланти и флокуланти, за да се ускори процеса на тяхното утаяване.Тъй като колоидните частици на сулфидите имат отрицателен заряд, като коагуланти се използват електролити с многозаредени катиони, обикновено сулфатиалуминий или тривалентно желязо, както и смеси от тях. Желязните соли имат редица предимства пред алуминиевите соли:
а) по-добро действие при ниски температури;
б) по-широк диапазон от оптимални стойности на рН на средата;
в) висока якост и хидравлична финост на люспите;
г) възможност за използване за води с по-широк диапазон на солев състав.
При използване на смеси от Al2 (SO4 )3 и FeCI3 в съотношения от 1:1 до 1:2 се постига по-добър коагулационен резултат, отколкото когато реагентите се използват поотделно. В допълнение към горните коагуланти могат да се използват различни глини, съдържащи алуминий производствени отпадъци, ецващи разтвори, пасти, смеси и шлаки, съдържащи силициев диоксид.
За ускоряване на процеса на коагулация
флокуланти, главно полиакриламид. Добавянето му в количество от 0,01% от теглото на сухото вещество увеличава скоростта на утаяване на метални хидроксиди 2-3 пъти [6].
Методът се прилага в повечето предприятия под формата
1) Широк диапазон от начални концентрации на ITM.
3) Лесна работа.
4) Няма нужда да отделяте водата за измиване
1) MPC за рибарски водоеми не е осигурен.
2) Обемно оборудване.
3) Значителен разход на реагенти.
4) Допълнително замърсяване на отпадъчните води.
5) Невъзможността за връщане към циркулационния цикъл почистен
вода поради високата соленост.
6) Трудност при извличането на тежки метали от утайката
7) Необходимостта от големи площи за депа за утайки
В Съединените щати е предложен метод за производство на неопасни утайки от отпадъчни води, съдържащи тежки метали. Методът се състои в утаяване на тежки метали с фосфорна киселина или нейна сол.Предимството на този метод е, че фосфатите са много по-малко разтворими от хидроксидите и сулфатите на същите метали. Освен това фосфатите не са амфотерни. Процесът на отлагане на метал включва следните стъпки:
1) добавяне на фосфорна киселина или нейна кисела сол към
воден разтвор на базата на мол фосфат на мол тежък метал;
2) понижаване на pH до 3 чрез добавяне на сярна киселина;
3) добавяне на коагулант FeCl3 в концентрация 0,75-1,5
4) повишете pH на разтвора до 8,5 чрез добавяне на хидроксид
калций и получаване на утайка, включително коагулирани метални фосфати;
5) дехидратация на утайката.
Получената утайка леко се излугва. Ако водният разтвор съдържа цианидни йони, те се окисляват до етап 1 чрез добавяне на натриев хипохлорит и натриев хидроксид. Cr(VI) в отпадъчните води се редуцира до Cr(III) с натриев метабисулфит между 2-ри и 4-ти етап. Като флокулант се използва йонен полимер [32].
Също така в Съединените щати беше предложен метод за отстраняване на йони на тежки метали от промишлени отпадъчни води чрез добавяне на 1-2% водна суспензия на FeS2.В резултат на реакцията на обмен тежките метали се утаяват под формата на сулфиди [33]. Друг метод за отстраняване на йони на тежки метали от отпадъчни води, също разработен в САЩ, е утаяването им като сулфид с тритиокарбонат на алкален или алкалоземен метал (Na2CS). Предпочитат се тритиокарбонатите Na, K, Ca; pH на разтвора се настройва в диапазона 6 - 9. За завършване на утаяването се добавя тритиокарбонат в лек излишък спрямо съдържанието на тежки метали в отпадъчните води. Често се изисква предварително третиране на отпадъчни води с окислител или редуциращ агент, например редукция на хром (VI) до хром (III) с хидразин или метабисулфитнатрий. Утаените сулфиди на тежки метали лесно се отделят от водата. От получените утайки по известни методи се получават метали, които се използват повторно в производството [34].
В Германия за отстраняване на тежки метали от отпадъчните води се предлага метод за утаяване с гипс при рН 7-9 на ксантати на тези метали, които са центрове на кристализация. Пречистените отпадъчни води постъпват в съоръжения за биологично третиране, остатъчната концентрация на ксантати е безопасна в хигиенно-токсикологично отношение [35].
Методът, предложен в Уфимския институт (България), включва обработка на отпадъчните води с железен сулфат и сяросъдържащ реагент, последвано от отделяне на получената утайка. За да се увеличи скоростта на процеса при поддържане на висока степен на пречистване, като сяросъдържащ реагент се използва отработена сулфидирана сода каустик - отпадък от десулфуризацията на нефтопродукти и втечнени газове със сода каустик - реагент OSEN [36].