книги из ГПНТБ / Проблемы охраны природных и использования сточных вод межведомственный сборник

работке железным купоросом значительно меньше, чем при обработке сульфитом натрия (рис. 4), так как не требуется подкисление сточных вод.

Таким образом, в случаях, когда величина pH сточ­ ных вод, содержащих хромовые соединения, значительно превышает оптимально необходимые значения для удов-

Г. А. АРЧАКОВА

(ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов)

ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ОЧИСТКИ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ

СТОЧНЫХ в о д

/\ЛЛЛАЛАЛЛА/,\АЛЛЛАЛААЛ/\/\/\АЛАЛАЛЛАЛ/\АЛАЛАЛЛ^\<^У\АЛЛЛАЛЛ/\ЛЛАЛАЛЛААЛЛЛЛЛ

Среди мероприятий по охране водоемов от загрязне­ ния важное значение.имеет разработка новых, более экономичных и совершенных методов очистки и обезвре­ живания сточных вод. В настоящее время электрохими­ ческие методы очистки и, в частности, методы с исполь­ зованием процессов электрохмического растворения металлов получают все более широкое признание [4—7].

В настоящей работе приводятся результаты исследо­ ваний по очистке хромсодержащих стоков цехов гальва­ нопокрытий машиностроительных предприятий электро­ химическим методом, принцип которого заключается в восстановлении шестивалентного хрома нонами двух­ валентного железа, образующимися в процессе анодного растворения стальных электродов. В результате окис­ лительно-восстановительных реакций образуются трех­ валентные железо и хром, которые осаждаются затем в виде соответствующих гидроокисей.

Проводимые в ЦНИИКИВР наблюдения за качест­ вом хромсодержащнх сточных вод ряда машинострои­ тельных предприятий г. Минска показали, что модаль­ ный интервал концентраций шестнвалентного хрома составляет 20—40 мг/л, в то время как среднеарифмети­ ческие значения концентраций достигают в некоторых случаях 70 мг/л. Это свидетельствует об имеющихся на предприятиях случаях залпового сброса отработанных растворов и электролитов в промывные воды. Наиболее вероятные значения концентраций шестивалентного хро­ ма в промывных водах находятся в пределах 10—70

мг/л и pH 4—6 [3].

Оценка эффективности восстановления хрома (VI) исследовалась при pH промывных вод 2—6 и концентра-

165

днях хрома (VI) 15— 120 мг/л. Опыты проводились в ла­ бораторных и полупроизводственных условиях [2].

Исследования показали, что эффект очистки достига­ ет 100%, так как при соблюдении всех условий проведе­ ния реакции (плотности тока и продолжительности элек­ тролиза) происходит количественное восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного.

Плотность тока — один из основных технологических

0,03 а/дм2). При повышении плотности тока до 0,2 а/дм2 эффект очистки увеличивается, позволяя уменьшить раз­ меры электродных пластин и увеличить производитель­ ность установки. Однако повышение плотностей тока не может быть безграничным. Использование плотностей тока выше 1 а/дм2 нецелесообразно, так как значительно возрастают напряжение п расход электроэнергии.

Плотность тока играет значительную .роль в процессе электрохимического растворения электродов, которое включает две основные группы процессов: анодное рас­ творение за счет внешнего тока и самопроизвольное в результате взаимодействия с окружающей средой [1]. Исследования показали, что наиболее интенсивное рас­ творение железа происходит при pH = 2, когда большую роль играют процессы химического растворения. Выход железа по току при рН = 2 и 3 был выше 100%- В этих условиях на растворение железа большое влияние оказы­ вает п концентрация шестивалентного хрома, являюще­ гося сильным окислителем. С повышением pH скорость растворения железа уменьшается, концентрация шести­ валентного хрома уже мало влияет на процесс анодного растворения электродов, соответственно снижается и вы­ ход железа по току, достигая при рН = 6 45—50%.

Эффект очистки промывных вод от хрома находится в непосредственной зависимости от расхода железа. Ис­ следования показали, что расход его на восстановление одной весовой части хрома■ (VI) является величиной постоянной •— составляет в среднем 3 мг Fe2+ на 1 мг хрома.

166

Произведение силы тока на время электролиза, отне­ сенное к единице объема промывных вод, характеризует удельное количество электричества, прошедшее через раствор. В результате лабораторных опытов были най­ дены зависимости между удельным количеством элек­ тричества и остаточной концентрацией хрома (VI) при pH промывных вод 2—6 и начальной концентрации хро­ ма (VI) 30— 120 мг/л (рис. 1). С увеличением удельного количества электричества остаточная концентрация шестивалентного хрома уменьшается, т. е. повышается

ск,нг/л

эффект очистки. Причем при снижении pH уменьшается и удельное количество электричества, требуемое для до­ стижения'того же эффекта очистки (рис. 2). Проведен­ ные полупроизводственные исследования показали, что при соблюдении расстояния между электродами 10 мм найденные в лабораторных условиях значения величин удельных количеств электричества могут быть использо­

вом электричества важное значение имеет и количество потребляемой энергии. Расход электроэнергии зависит

167

от природы электрохимической реакции, условий ее про­ текания п равен произведению количества электричества на напряжение. Напряжение же имеет свое собственное значение в каждом конкретном случае и может изме­ няться в зависимости от условий проведения электрохи­ мической реакции от 3 до 15 в. В идеальном случае, ког­ да рабочий ток изменяется пропорционально площади электродов, сопротивление электролита постоянное и имеется источник со стабилизированным напряжением,

с0,мг/л

Рис. 2. Зависимость оптимальных величин удельных количеств элек тричества от начальной концентрации шестивалентного хрома и p

промывных вод: 1 — pH = 2; 2 — 3; 3 — 4; 4 — 5; 5 — p H= 6

напряжение на электродах будет зависеть только от межэлектродного расстояния. Однако в реальных усло­ виях электролиза напряжение изменяется в результате пассивацнонных явлений, изменения электропроводности промывных вод и увеличения силы тока.

Для достижения более высокого эффекта очистки требуется увеличение расхода электроэнергии.

Полупроизводствеиные исследования метода проводи­ лись на Молодечненском заводе силовых полупроводни­ ковых вентилей. На заводе по проекту предусмотрена самостоятельная обработка хромсодержащих сточных вод с использованием бисульфита натрия. Расход про­

168

мывных вод 45 м3/сут, концентрация шестивалетного хрома в них, по проектным данным, не должна превы­ шать 30 мг/л, pH 6.

Для простоты изготовления в качестве электролизера была выбрана обычная футерованная ванна, в которой смонтированы стальные пластины на растоянии 10 мм друг от друга. Производительность установки при двух­ сменной работе цеха составляла 2,8 м3/час.

Объем электролизера рассчитывается в зависимости от расхода промывных вод Q (м3/час) 'и времени пребы­ вания воды между электродами t, час по формуле

Время пребывания между электродами t принимает­ ся равным 4—6 мин. При расходе промывных вод боль­ ше 400 м31сут следует предусмотреть установку двух электролизеров.

Необходимая величина тока I может быть определе­ на по найденным величинам удельного количества элек­ тричества q (см. рис. 2):

где d — расстояние между электродами, принимаемое в нашем случае равным 10 мм; 5 — толщина 'Пластины, мм; h — принятая полезная высота электролизера.

Полученное значение п округляем до четных целых в большую сторону. По найденной величине тока подби­ раем выпрямитель, который обеспечит требуемое напря­ жение на электродах.

Для изготовления электролизеров можно использо­ вать имеющиеся на предприятиях футерованные ванны, применяемые в гальваническом производстве.

Схема обезвреживания хромсодержащих сточных вод электрохимическим методом может быть представлена следующим образом (рис. 3).

169

Хромсодержащпе сточные воды из гальванического цеха подаются в усреднитель для выравнивания кон­ центрации и расхода стока. Из усреднителя стоки пере­ качиваются в электролизер, где происходит перевод шестивалентного хрома в трехвалентный. Для полного осаждения образующихся гидроокисей железа и хрома сточные воды после электролизера направляются на общую станцию нейтрализации совместно с кислотно­ щелочными стоками. После 2-часового отстаивания в ос-

Рис. 3. Принципиальная схема электрохимической очистки хромс

Образующийся осадок представляет собой хлопья гидроокисей металлов Fe(OH)3 и Сг(ОН)з, которые име­ ют развитую поверхность. Осадки легко взмучиваются и характеризуются высокой влажностью (98—99%). Объ­ ем осадков при электрохимическом методе очистки со­ ставлял 2—7% от объема очищаемого стока, что в 2 раза меньше, чем при использовании бисульфита натрия.

Экономическая оценка электрохимического метода восстановления шестнвалентного хрома в сравнении с реагентным методом выявила преимущества электрохи­ мического метода.

Таким образом, результаты проведенных исследова­ ний показали высокую эффективность электрохимиче­ ского .метода для очистки хромсодержащих сточных вод. Кроме того, экономичность метода и повышение культу­ ры обслуживания очистных сооружений позволяют ре­ комендовать его для внедрения в производство.

170

А. А. БУЛАТОВА, В. В. ЦЫГАНОВА, Е. К. ЛЕЩИЛОВСКАЯ

(ЦНИИ комплексного использования водных ресурсов)

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИОНИТОВ ПРИ КОНТАКТЕ СО СТОЧНЫМИ ВОДАМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ПРОСТЫЕ ЦИАНИДЫ

И ЦИАНИСТЫЙ КОМПЛЕКС ЦИНКА

/WWNAAA/VVVVVAAyXA/VVXAAAAAAA/WWVWXAAA/VVAyy/'TVVXAAA/VXAAAAA/VWWVVVVV

В последнее время чаще стали использоваться очи­ щенные сточные воды, гальванических цехов в системах оборотного водоснабжения. Обработка циансодержащих сточных вод реагентами не всегда удовлетворяет требо­ ваниям, предъявляемым к качеству промывной воды [1]. Одним из методов, позволяющим достигнуть необхомой степени очистки сточных вод от цианидов, является ионообмен.

Имеющиеся в литературе сведения по сорбции циа­ нистых соединений очень разноречивы и относятся глав­ ным образом к сточным водам обогатительных фабрик [2—6], где концентрации цианистых компонентов нам­ ного выше, чем в сточных водах гальванических цехов,, и, кроме того, указывается на трудность десорбции циа­ нистых компонентов с ионита. Исследователи рекомен­ дуют использовать для этих целей в основном сильноос­ новной анионит АВ-17-8 в солевой форме. Разнообразие и разноречивость данных по величинам емкостей сви­ детельствуют о нестабильности процессов сорбции циа­ нидов. Это побудило нас провести исследования по выявлению факторов, влияющих на процессы сорбции цианидов ионитами, и определить возможность примене­ ния ионообменной технологии сорбции к сточным водам гальванических цехов.

.В качестве сорбционных материалов использовали катионит КУ-2-8 в Н+-форме и анионит АВ-17-16 в гид­ роксильной форме. Процессы сорбции изучались в ста­ тических условиях. Исследования проводили по схеме катионит — анионит.

Кинетику сорбции изучали на растворах с "заведомо большой концентрацией цианидов, чтобы можно было

172