2. Расчет массы тяжелых металлов, сбрасываемых в водоем

Определение массы тяжелых металлов, поступивших в смеситель с концентрированными отработанными электролитами ведут по формуле:

М₁ = V · C · n (1.2)

где V – объем ванны, л; С – концентрация ионов металла, г/л; n – число сливов в год.

Определение массы тяжелых металлов, поступивших в смеситель с промывными водами ведут по формуле:

М₄ = ГП · НУ_в · С (1.3)

где ГП – годовая программа, м²; НУ_в – норма уноса электролита с деталями, л/м²; С – концентрация ионов металла, г/л.

Норму уноса электролита с деталями в технике принято брать равной 0,3 л/м².

Пример 2

Провести расчет для ванны травления меди (ванны № 3 линии серебрения), определив массу меди, поступающей за год в смеситель из ванны травления меди объемом 1200 л, а также массу меди в очищенной воде, если степень очистки воды методом известкования составляет 98%. Состав ванны, г/л: серная кислота 800; азотная кислота 70; соляная кислота 1 – 2. Ванна сливается один раз в 2 месяца. Средняя концентрация меди при передаче на очистные сооружения 40 г/л.

Решение

Вычислим массу меди, поступившей на очистные сооружения с концентрированными электролитами

М_{1 =} 1200·40·6 = 288 кг

После очистки медь переходит в осадок в виде гидроксида меди, степень очистки сточной воды равна 98%. Масса меди в осадке:

М₂ = М₁· 0,98 =288·0,98 = 282 кг

Остается в сточной воде после очистки меди:

М_{3 =} М₁ – М₂ = 288 – 282 = 6 кг

Аналогичные расчеты проводятся по всем тяжелым металлам, а также определяется масса кислот и щелочей, отправленных в смеситель на обезвреживание в течение года.

Пример 3.

Провести расчет для промывной ванны (ванна № 4 линии серебрения), определив массу меди, поступающей за год в смеситель из промывной ванны, а также массу меди в очищенной воде, если степень очистки воды методом известкования составляет 98%. Среднюю концентрацию меди за время накопления меди в ванне травления (до максимальной концентрации 40 г/л) принять равной 20 г/л. Годовая программа 10000 м². Норма уноса электролита с промываемыми деталями 0,3 л/м².

Решение

Массы тяжелых металлов, поступивших в смеситель с промывными водами:

М₄ = 10000·0,3·20 = 600 кг

После очистки часть меди переходит в осадок:

М₅ = М₄ · 0,98 =600 · 0,98 = 588 кг

Остается в очищенной воде масса меди:

М₆ = М₄ – М₅ = 600 – 588 = 12 кг

Таким образом, на основе вычислений в примерах 1 – 3 общая масса меди попавшая в водоем из ванн 3 и 4 составляет:

М ₇ = М₃ + М₆ = 6 + 12 = 18 кг

Общая масса меди, перешедшая в осадок:

М₈ = М₂ + М₅ = 282 + 588 = 870 кг

1.3. Расчет массы шлама очистных сооружений

Вследствие сложности состава электролитов, масса шлама имеет сложный химический состав и практически не утилизируется. Для расчета принять во внимание:

а) Массу образовавшихся гидроксидов металлов;

б) Массу образовавшегося сульфата кальция, полученного при нейтрализации серной кислоты, поступившей из ванны с медью.

Пример 4.

Вычислить массу меди, массу в пересчете на гидроксид меди, которая перейдет в твердый осадок после осаждения гидроксидом кальция.

Решение

Медь после осаждения гидроксидом кальция находится в форме гидроксида меди. Общая масса меди (от ванн 3 и 4), перешедшая в осадок составляет 870 кг. После пересчета на гидроксид меди, масса гидроксида меди составляет 1332 кг.

Пример 5.

Вычислить массу сульфата кальция, образующегося при нейтрализации сернокислого электролита гидроксидом кальция, которая перейдет в твердый осадок после осаждения гидроксидом кальция.

Решение

Концентрация серной кислоты в ванне 3 составляет 800 г/л, тогда по уравнению (1.2) масса серной кислоты, поступившей с концентрированными электролитами:

М₉ = V· С· n = 1200 · 800 · 6 = 5760 кг

Масса кислоты, поступившей с промывными водами по уравнению (1.3):

М₁₀ = ГП· НУ_в· С =10000· 0,3· 800 =2400 кг

Общая масса кислоты в смесителе:

М₁₁ = 5760 + 2400 = 8160 кг

Масса образующегося сульфата кальция рассчитывается по химической реакции нейтрализации:

М₁₂ = 11324 кг

На основе результатов решения примеров 4 и 5, суммарное количество шлама, образовавшегося в результате осаждения меди и нейтрализации кислоты:

М₁₃ = М₁₁ + М₁₂ = 1332 + 11324 = 12656 кг

Образующийся шлам после фильтр-пресса имеет влажность 60%. Таким образом, масса шлама составляет:

М₁₄ = 20249 кг