Физико – химические показатели воды гост 9.314-90, используемой в гальваническом производстве.

Показатели качества воды, мг/л, до	Допустимые значения показателей качества и ингредиентов по категориям
	1	2	3
Сухой остаток	1000	400	5,0
Мутность	2,0	1,5	-
Жесткость, мг-экв/л	7,0	6,0	0,35
РН	6,0-7,0	6,5-8,5	5,4-6,6
Электропроводность, См/м (200С)	2*10-3	1*10-3	5*10-4
Сульфаты	500	50	0,5
Хлориды	350	35	0,02
Нитраты	45	15	0,2
Фосфаты	30	3,5	1,0
Аммиак	10	5,0	0,02
Нефтепродукты	0,5	0,3	-
ХПК	150	50	-
Остаточный хлор	1,7	1,7	-
ПАВ	5,0	1,0	-
Ионы тяжелых металлов:
Суммарно	15	5,0	0,4
Железо	0,3	0,1	0,05
Медь	1,0	0,3	0,02
Цинк	5,0	1,5	0,2
Никель	5,0	1,0	-
Хром трехвалентный	5,0	0,5	-

1 – Промывка деталей в операциях подготовки поверхности к покрытию, кроме 2 и 3.

2 – Приготовление электролитов и промывка деталей во всех случаях, кроме 3.

В ЦНИИ КИВР (комплексного использования водных ресурсов) – Белоруссия - разработаны компактные водоочистные установки типа ЭТО для непрерывной обработки сточных вод гальванопроизводств.

ЭТО представляют собой комбинированные установки с использованием электрохимических методов очистки сточных вод с высоким содержанием взвесей. В установке использован электрогоагулятор Иркутского политехнического института. Производительность - 7 м³/час, U = 12 В, I = 740 А. В электрокоагуляторе 17 электродов площадью 16 м² с межэлектродным расстоянием 20 мм. Габариты установки: 2000 х 1400 х 1100 мм.

ЭТО-Ф-2-25 реализует в одном сооружении целый комплекс обработки хромсодержащих сточных вод с высоким технологическим эффектом: остаточное содержание взвеси - 5 мг/л, Cr⁶⁺ нет, железо - 3 мг/л, влажность осадка – 99,5%.

Разработаны технологические схемы очистных сооружений – самотечные и с насосами.

Накопитель-реактор хромо-

вых и кислых промвод

Выпрямитель

Ц/фуга

Очищенная вода

Рис.9. Схема очистных сооружений с комбинированной установкой типа ЭТО.

Технологическая схема очистных сооружений с комбинированной установкой типа ЭТО предусматривает:

• раздельное поступление в соответствующие резервуары очистных сооружений хромсодержащих промывных вод, кислотно – щелочных промывных вод, щелочных отработанных растворов, а также хромовых и кислых растворов;

• обработку хромовых и кислых растворов железной стружкой (окисление Cr⁶⁺ до Cr³⁺);

• нейтрализацию отработанных хромовых и кислых растворов щелочными растворами;

• возможность подачи (дозировку) хромовых и кислых растворов в усреднитель для совместной электрохимической обработки;

• электрохимическую обработку хромсодержащих промывных вод и растворов;

• автоматическое регулирование величины рН кислотно – щелочных и хромсодержащих промывных вод;

• смешение нейтрализованных кислотно – щелочных и сточных вод, прошедших электрохимическую обработку;

• коагуляцию примесей и их укрупнение в слое взвешенного осадка;

• осаждение примесей в виде нерастворимых гидроокислов металлов методом тонкослойного отстаивания;

• гравитационное уплотнение осадка в осадконакопителях установки ЭТО;

• обезвоживание осадка центрифугированием;

• возврат фугата в усреднитель, в котором происходит выравнивание концентраций примесей и расхода жидкости.

Очистная станция оборудована системами автоматического регулирования дозировки и подачи промвод, автоматического регулирования рН растворов, автоматического включения в работу электролизера и сигнализацией уровней жидкости.

Очистные сооружения работают следующим образом. Хромсодержащие промывные воды из цеха поступают в усреднитель хромовых вод, в котором происходит выравнивание концентраций примесей и расхода жидкости. При достижении в усреднителе рабочего уровня открывается электромагнитный клапан на трубопроводе подачи воды в электролизер установки ЭТО и включается в работу выпрямительный агрегат. При выработке жидкости в усреднителе до минимального уровня автоматически выключается выпрямительный агрегат и закрывается клапан, прекращающий подачу жидкости в электролизер.

Кислотно – щелочные промывные воды в усреднитель кислотно – щелочных стоков, где с помощью системы автоматического регулирования величина рН поддерживается в заданных пределах. Далее кислотно – щелочные сточные воды поступают в установку ЭТО через нижнее водораспределительное устройство. Осадок, скапливающийся в осадконакопителях установки, по мере его накопления подается на центрифугу для обезвоживания. Обезвоженный осадок вывозится на захоронение или утилизацию. Фугат возвращается в усреднитель кислотно – щелочных стоков.

Щелочные отработанные растворы из цеха поступают в бак для щелочи и щелочных отработанных растворов и используются в схеме автоматического регулирования величины рН в усреднителе кислотно – щелочных стоков, что позволяет сократить расход щелочи, которая добавляется в бак только для восполнения недостающего количества отработанных растворов.

Хромовые отработанные растворы из цеха поступают в накопитель – реактор хромовых и кислых промвод. Туда же подаются и кислые отработанные растворы или же кислота для поддержания величины рН  3, после чего в накопитель – реактор опускается корзина с отходами стали (стружкой). В результате происходит растворение стали и восстановление хрома до трехвалентного. После полного восстановления хрома корзина со стружкой поднимается, и в накопитель – реактор подается щелочь (щелочные отработанные растворы) для нейтрализации до рН = 6,5 – 8,5. Образующаяся суспензия поступает непосредственно в центрифугу на обезвоживание.

Опыт эксплуатации очистных сооружений с установками ЭТО показал их высокую надежность и эффективность (компактность установок, простота изготовления и эксплуатации).

Для организации бессточного участка оксидирования стали можно применить многокаскадную трех-четырехступенчатую противоточную промывку:

Восполнение потерь

раствора на испарение Перелив воды Чистая вода

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

Рис.7. Схема многокаскадной противоточной промывки.

Температура рабочего раствора ванны обезжиривания +60⁰С, ванны оксидирования – +135⁰С, и потери рабочих растворов на испарение можно сбалансировать добавлением промывной воды, а также возвратом компонентов раствора из системы вентиляции (для ванны обезжиривания). Кроме того, для корректирования водного баланса в схему системы вентиляции можно включить, кроме каплеотделителя, испарительный аппарат:

Воздух

Чистая вода

Испаритель

Каплеотделитель

Бортовые

отсосы

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

Рис.8. Схема водного баланса.

В ПО “СТАРТ" разработаны и реализованы проекты гальванического оборудования и их отдельные компоненты для предприятий Минатома РФ, Москвы, Пензы и других городов России, а также для Германии, Швейцарии. Впервые представленные технические решения в совокупности с разработанными автором (Алексеев А.Н., ПО СТАРТ) новыми конструкциями транспортирующих устройств, обеспечивающих полную герметизацию рабочей зоны при реализации процессов загрузки – выгрузки и улавливание стекающих с деталей капель электролита (раствора) в процессе транспортировки, позволяют комплексно и наиболее эффективно решить задачу по созданию современного гальванического оборудования, отвечающего самым высоким требованиям.

Разработаны принципиально новые конструкции процессных ванн травления, декапирования, промывки. В частности, разработаны ЭФС (элементы формирования струй) из полиропилена со сформированными в них параллельными рядами сопловых отверстий наиболее эффективного – коноидального профиля. Шахматное размещение их на распределительных коллекторах обеспечивает неразрывность зоны струйной обработки, отсутствие образования "мертвых зон" и зон взаимогашения струй (промывная вода, растворы обезжиривания, травления). Процессы промывки производятся в динамическом режиме – в процессе выгрузки подвески с деталями, что позволяет резко сократить количество промывных вод, а в ряде случаев вообще исключить отдельные ванны промывки.

В ынос раствора при операциях промывки достигает 0,5 л/м². При одной ванне улавливания и двухступенчатой промывке расход воды на промывку составляет 40 – 50 л/м². При установке трехступенчатой промывки расход воды уменьшается на 60%. Однако, при этом наблюдается недостаточная промывка деталей 2-ой 3-ей групп сложности (резьбовые, глухие отверстия, узкие пазы, углубления). На промывку идет не менее 20 сек., существует большая вероятность непроизводительного расхода воды в случае холодной и горячей промывок, длина технологических линий большая. От этих недостатков свободны универсальные методы комбинированной промывки, включающие проведение операций в динамическом режиме, в процессе перемещения деталей или в самой процессной ванне, или после струйной химической обработки. Использование данных методов позволяет обеспечить промывку деталей необходимым и постоянным количеством промывных вод, причем, может использоваться и подвеска, и барабан, и корзина. Массовые числа Фурье 4,4 – 7,8 против 1,7 – 2,2 при декантации. Струйная очистка (промывка, в частности) – наиболее эффективный способ очищающего воздействия за счет за счет механических, физико – химических или химических факторов. При этом механическое воздействие среды на загрязненную поверхность является основным в процессе струйной очистки, а его определяющим параметром является давление очищающей среды.

В ПО СТАРТ разработаны 3 модификации элементов формирования струй (ЭФС) субмиллиметрового режима, включающие непосредственно матрицу непрерывной промывки (МНП), корпус для ее крепления, а также комплект соединительных и крепежных элементов, подсоединение ЭФС к соответствующим трубопроводам.

№ модификации	ncoN=1 шт	Nco шт	Bcoэфф мм	Hcoэфф мм	dcoвых мм	dcoвх мм	q л/с
1	6	10	60	45	0.8	5.0	0.05
2	78	2(1)	200	5	0.7	2.5	0.10
3	78	4(3)	200	8	0.7	2.5	0.20

n – количество сопловых отверстий в одном ряду;

а – ширина зоны струйной обработки;

м – высота зоны струйной обработки;

п – удельный расход при р = 0,2 МПа.

Разработаны новые конструкции МНП для деталей 2-ой 3-ей групп сложности в автоматическом режиме (привод, поворот). В цехе гальваники АО “Электромеханизм” на автоматической линии цинкования (шифр линии МГЛ-423-10.1642.00.000) установлена ванна улавливания, оснащенная такими распределительными коллекторами с ЭФС 2-ой модификации при n^co_N=1 = 78 и N^co = 2 и 1, количество – 8 (по 4 на каждом коллекторе). Структура матриц – двухрядная, однорядная, материал – полистирол. Ширина зоны струйной обработки – 800 мм. Материал коллекторов, соединительных элементов и крепежа – 12Х18Н10Т. Обрабатываются детали 2 группы сложности на подвеске 800 х 850 мм, S = 0,9 м². Напорная система локального вида обеспечивает подачу в распределительные коллекторы воды до 12 м³/час при р = 0,2 МПа. В состав напорной станции входят электронасосный агрегат типа КХМ 50-32-125 (15/20), регулирующие вентили, бак – наполнитель, автоматический пускатель, резинотканый рукав, тележка, соединительная арматура. Сокращены расход воды на промывку в 100 раз и время промывки в 10 раз. Длина гальванической линии стала короче за счет исключения ванн улавливания.

На основе новых конструкций созданы малоотходные, малоэнергоемкие, ресурсосберегающие и высокопроизводительные модули и линии гальванохимической обработки. Исключена необходимость строительства централизованных очистных сооружений.

Режим работы ускоренной струйной промывки (УСП)– дискретный: 3 –4 включения по 8 – 10 секунд на цикл. Отмечена малоэнергоемкость: десятки ватт при установленной мощности электронасосного агрегата 1 кВт.

Наименование исследуемого параметра	1-я ванна проточной промывки в двухкаскадной противоточной промывке	Струйная промывка
		Двухрядные ЭФС	Однорядные ЭФС
Качество промывки	+	+	+
Расход промводы:
Удельный, л/м2	100	7,0	5,1
Удельный, л/с	0,08	1,7	0,9
Часовой, л/ч фактич.	300	21	15
Время промывки, сек.	30 - 60	5,5	5,5
Концентрация отмываемого компонента, г/л (средняя)	0,01 – 0,1	3,3	5,0
	РН = 1,4 для раствора травления в HCl

Технические характеристики:

Время достижения струями полного рабочего напора – 3 сек. при длине соединительного шланга 4 м. Зона струйной промывки кратна 200 мм, разный угол наклона ЭФС.

Количество стекающей воды после окончания струйной промывки и отключения электронасосного агрегата - 1,0 – 1,5 л. Нужны поддоны для улавливания или введение в состав УСП соответствующих исполнительных механизмов (например, двухходовых или трехходовых электромагнитных клапанов для отвода воды в емкость – накопитель).

Конструкция ванны струйной промывки должна обеспечивать быстрый (в течение 1 – 2 минут) и полный слив всей промывной воды, загрязненной отмываемым компонентом, надежное крепление и различную ориентацию коллекторов с ЭФС, экраны для улавливания брызг.

Разработана автоматизированная установка для гальванохимической обработки или горячей промывки.

Разработаны методы и оборудование для локализации и удаления агрессивных испарений, газов и аэрозолей. Для автоматического регулирования потока воздуха на этапе нагрева (остывания) используется самодросселирование потока отсасываемого воздуха в бортовых отсосах автономными элементами с термодеформируемой поверхностью. Это сокращает требуемую мощность вентиляционной системы в 10 раз и увеличивает максимальное снижение вредных примесей.

Разработаны конструкции ванн струйной промывки или химического обезжиривания с возможностью локализации и удаления вредных примесей на этапах загрузки – выгрузки, легко встраиваемые в действующие автоматические линии.

Т

ехпроцессы струйного обезжиривания и промывки могут быть совмещены в одной ванне. Струйное обезжиривание производится моющим раствором неионогенных ПАВ (ОП-7 концентрацией 30 г/л) в течение 40 сек. При струйной промывке детали монтируются на подвесках.

Разработан универсальный метод первичной рекуперации пассивного и активного типов: возврат незадействованной воды в сборник промывной воды происходит при помощи разомкнутых трубопроводов. Ванна промывки погружением оснащается замкнутым противоточным теплообменником. Регенерация растворов может быть произведена путем ультрафильтрации, мембранного разделения растворов обезжиривания и травления.

Разработанный малоотходный модуль гальванохимической обработки универсален и представляет собой новое поколение оборудования. На его основе работает линия бессточной гальванохимической обработки.