книги из ГПНТБ / Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений

Применение соответствующей системы автоматиче­ ского 'регулирования .процесса окисления цианидов, со­ держащихся в сточных водах, зависит от принятой тех­ нологии обработки сточных вод.

Так же, ікак и при нейтрализации сточных вод, на склонность регулирующей системы влияет характер про­ текания сточных вод через устройства станции. В слу­ чае периодической работы реакционных резервуаров применяемые системы регулирования более простые,

ния основаны на электрометрических методах измере­ ния реакции и концентрации цианидов. Как уже упоми­ налось, протекание реакции окисления цианидов зави­ сит от реакции реакционной среды.

В наиболее часто применяемом методе химической обработки сточных вод сначала окисляют цианиды до

Как показали соответствующие исследования, вели­ чина pH реакционной среды влияет не только на кине­ тику и направление реакции окисления цианидов, но также и на наблюдаемый потенциал измерительного электрода. На величину этого потенциала значительное влияние оказывает также и температура, при которой проводят замер. Поэтому, применяя электрометрический метод измерения концентрации цианидов в сточных во­ дах, для получения правильных результатов следует при каждом замере сохранять строго одинаковые физи­ ко-химические условия или применять соответствующую компенсацию. Практически поступают так, чтобы реак­ ция окисления цианидов осуществлялась при постоян­ ном значении pH, а влияние температуры на замеряе­ мый потенциал 'снимают соответствующей системой компенсации.

Наиболее часто применяемый для измерения датчик состоит из каломельного компенсационного электрода и серебряного амальгамированного измерительного элект­ рода. Такой датчик характеризуется линейными измене­ ниями потенциала в широком диапазоне концентраций цианидов (рис. 63). Для поддержания правильных ло­

182

казаний серебряный электрод необходимо покрывать ртутью один раз в неделю.

Как было отмечено, применение .соответствующей си­ стемы автоматического регулирования процесса химиче­ ского обезвреживания сточных вод, содержащих соеди­ нения цианидов, зависит от характера работы реакцион­ ных резервуаров, а также от заданною протекания хи­

нических отделений наиболее часто применяют третий метод обработки цианистых сточных вод [40, 71—73]. Гидролиз цианатов до солей аммония преимущественно проводят, добавляя к сточным водам соответствующее количество кислоты или кислых сточных вод, например содержащих соединения хрома (Сг3+). На рис. 64 приве­ дена система автоматического регулирования обработки указанных сточных вод в условиях периодической рабо­ ты реакционных резервуаров, а на рис. 65 — при непре­ рывном протекании сточных вод.

В условиях периодической работы реакционных ре­ зервуаров необходимо предусмотреть соответствующий резерв времени между временем, необходимым для про­ ведения всех операций в реакторе, и средним временем его наполнения. Таким образом, при непрерывном при­ токе сточных вод необходимы по крайней мере два ре­ актор а, причем каждый из них должен иметь идентич­ ный набор измерительно-регулиірующей аппаратуры.

Для применяемых систем автоматического регулиро­ вания характерным является работа pH-метра, регули­ рующего реакцию сточных вод ло отношению к измери­ телю концентрации ионов цианидов, а также дозирова-

183

Рис. 64. Система автоматического регулирования химического обезвреживания цианистых сточных вод в условиях периоди­ ческой работы реакционных резервуаров:

Рис. 65. Система автоматического регулирования химического обезвреживания цианистых сточных вод в проточных устрой­ ствах:

/ — окисление цианидов до цианатов; 2 — гидролиз цианатор до солей аммония; 3 — подвод сточных вод; 4 — отвод сточ­ ных вод

ние окислительного 'вещества (например, раствора NaOCl). Это следует понимать таким образом, что до­ зирование окисляющего вещества может начаться толь­ ко после достижения реакционной .средой заданной ре акции (например, р Н = 10,5). Для предупреждения об разования избытка окислителя его дозирование осуще­ ствляют прерывисто, благодаря применению соответст­ венно запрограммированного часового реле, действие которого блокируется в момент, когда концентрация цианидов в растворе будет меньше заданной. Тогда ре­

184

гулятор, соединенный с датчиком цианидов, может при­ вести в действие систему регулирования окисления ре­ акционной среды для проведения гидролиза цианатов.

В условиях непрерывного протекания сточных вод система регулирования соответственно изменена таким образом, чтобы она могла поддерживать заданные тех­ нологические параметры. В частности, на выходе -сточ­ ных вод из камеры окисления цианидов 1 ('рис. 65) уста­ навливают добавочный датчик цианидов, приводящий в действие аварийное дозирование окислителя в доба­ вочную реакционную камеру 2 в случае, когда концент­

соответствующего количества соединений основнаго ха­ рактера, -преимущественно в виде известкового молока.

Индивидуальная нейтрализация хромистых сточных вод (после восстановления Сг6+) не является интеграль­ ной частью процесса их обработки, так как наиболее часто это связано с конечной корректировкой реакции смешанных сточных вод.

Система автоматического управления протеканием процесса восстановления Сгб+ до Сг3+ подобна системе, -рассматриваемой при окислении цианидов.

Как -в одном, так и в другом случае первой операци­ ей является установление оптимальной для данной ре­ акции кислотности сточных вод, после чего проводят химическую реакцию, контролируя ее протекание -соот­ ветствующими датчиками, соединенными с регулятора­ ми, управляющими работой дозаторов реагентов.

Концентрацию Сг6+ в сточных -водах определяют на основе измерений окислительно-восстановительного по­ тенциала реакционной среды, применяя для этой цели

185

датчик, состоящий из стеклянного и золотого электрода. Для получения правильных результатов необходимо при измерении обезопасить электроды от осаждения на них загрязнений и, кроме того, осуществлять их чистку по крайней мере один раз в неделю.

Некоторые технические решения предусматривают также активацию электрода из золота с помощью тока деполяризации, протекающего между этим электродом и добавочным платиновым электродом. Встречаются также и измерители, соединенные с датчиком, состоя­ щие из каломелевого и платинового электродов.

6. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ХИМИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ОТДЕЛЕНИЙ

Сточные воды, образующиеся при гальванотехниче­ ских процессах, преимущественно обезвреживают хими­ ческими методами. С технологической точки зрения их подразделяют на три группы: цианистые, хромовые и кислые с основными. Цианистые и хромистые сточные воды перед смешиванием с кислыми и основными сточ­ ными водами подвергают соответствующей химической обработке, имеющей целью обезвредить содержащиеся

ний в виде ионов тяжелых металлов реакция смешан­ ных сточных вод должна быть слегка основной (рН = г = 8-4-9), что достигается введением в сточные воды со­ ответствующего количества кислоты или гидроокиси.

Часто встречаемые станции химической очистки сточ­ ных вод гальванических отделений, ів которых реакци­ онные резервуары работают по периодическому циклу, можно автоматизировать (рис. 66). Характерной чертой этой -системы является применение соответствующей системы блокировок, обеспечивающих поочередную ра­ боту реакционных -резервуаров.

7. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАБОТОЙ ИОНИТОВЫХ КОЛОНН

Среди современных методов очистки сточных вод гальванических и травильных отделений особое место занимает метод, основанный на применении ионообмен-

186

ных материалов. С .помощью йонообімѳна можно из про­ мывных ів о д утилизировать концентрированные электро­ литы и чистую воду, пригодную для повторного исполь­ зования в технологических процессах.

Подвергая обработке сточные воды одного вида, можно получить раствор концентрированного электро­ лита, пригодного для доливки основной ванны.

187

Системы автоматического управления работой ионйтовых колонн подобны тем, которые применяют .в стан­ циях деминерализации воды.

Полный цикл работы ионитовой колонны состоит из процесса обмана, регенерации и промывки. После окон­ чания процесса обмена, о чем сигнализируют соответст­ вующие датчики, ионитовую колонну выключают из по­ тока протекающих сточных вод и подвергают ее регене­ рации, а затем промывке.

Регенерированная ионитовая колонна снова включа­ ется в поток сточных вод.

Управление процессом регенерации и промывки осу­ ществляется с помощью программных регуляторов или группы часовых реле.

Применяемые в этих системах измерители, усилите­ ли и регуляторы идентичны с ранее упоминаемыми, а сборка и;х в соответствующие регулирующие блоки за­ висит от принятой технологии обработки сточных вод.

Глава VIII

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНЦИЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Эксплуатацию станций очистки сточных вод обычно рассчитывают на несколько лет, а иногда и несколько десятков .лет. За это время характер и структура про­ дукции травильного или гальванического отделений мо­ жет значительно изменяться. Поэтому от правильного проектирования и постройки станции очистки сточных вод зависит не только решение актуальных проблем водного 'режима данного предприятия, но и возможность соответствующих изменений его продукции в будущем. Это указывает на необходимость гибкого решения тех­ нических проблем, обеспечивающих одновременно воз­ можно минимальные эксплуатационные расходы. Прини­ мая во внимание, что стоимость строительства станций очистки сточных вод, а также и эксплуатационные рас­ ходы зависят от принятой технологии очистки, очень важно в каждом конкретном случае сделать правиль­ ную оценку стоимости капиталовложений и эксплуата­ ционных расходов, причем эксплуатационные расходы не должны рассматриваться отдельно от общих эксплуа-

188

тацион-ных расходов травильного или гальванического отделения.

Технический проект станции очистки сточных иод должен состоять из следующих разработок:

1) технологической части; 2) строительно-архитек­ турного проекта; 3) монтажного проекта устройств и трубопроводов; 4) проекта электромонтажа; 5) сметы.

Основной разработкой, за которой следуют рабочие чертежи, является технологическая часть, включающая целый комплекс информации, необходимой для пуска и эксплуатации станции.

Технологическая часть должна включать:

іі. Введение— а) основания для разработки проекта; б) данные, характеризующие учреждение, финансирую­ щее стройку;

2. Исходные данные проекта— 1) технико-производ­ ственная характеристика объекта, из которого поступа­

вторное использование очищенных сточных вод; 5) -ме­ сто отвода очищенных -сточных -вод и удаления осадков; б) предполагаемое размещение (компоновка); 7) дан­ ные о транспорте и -складах; 8) информация об энерге­

сточных в-од от отдельных устройств; 2) химический со­ став сточных -вод; 3) классификация сточных ©од по группам, характеристика их химической структуры -и ин­ тенсивности протекания; 4) выбор метода очистки -сточ­ ных -вод; 5) технический расчет и -выбор устройств; 6) размещение (компоновка) -станций; 7) нужное коли­ чество носителей энергии; 8) технология очистки сточ­ ных вод; 9) состав бригады -для обслуживания стан­ ций; 10) система контроля и-сигнализации; 11) инструк­ ция по эксплуатации станций очистки сточных вод.

Из приведенного перечня -вопросов будут рассмотре­ ны наиболее важные.

1. ВЫБОР МЕТОДА о ч и с т к и с т о ч н ы х в о д

Для правильного выбора метода очистки сточных вод -необходим подробный анализ -отдельных технологиче­ ских операций, во -время которых образуются сточные воды.

189

Такой анализ должен определить способ труіпп-иров- ки первичных сточных вод и целесообразность повторно­ го использования воды после очистки сточных вод. Кроме того, необходимо определить способ работы стан­ ций очистки сточных вод — периодический или непре­ рывный. Выбор способа зависит прежде всего от места расположения предприятия, а часто и от возможности закупки соответствующего оборудования. Обычно при­ нимают, что при малой интенсивности протекания сточ­ ных вод (до 5 м3/ч) и без повторного их использования экономичнее периодический способ очистки. 'При боль­ шой же интенсивности протекания сточных вод более эффективны устройства непрерывного типа (проточные).

Меньше трудностей возникает при выборе соответст­ вующего метода очистки сточных вод, образующихся

.при травлении стальных заштовок кислотами.

Рассмотрим методы, которыми ограничиваются в этих случаях.

1. Химическая нейтрализация общих сточных вод с выделением взвесей в отстойнике. Этот метод простой и самый старый, но, к сожалению, до сих пор предусмат­ риваемый даже для очистки сточных вод крупных тра­ вильных отделений.

Определенной модификацией этого метода является повторное использование осветленных сточных вод для промывки изделий после травления. Оба метода .приме­ няют лишь для нейтрализации сточных вод, содержа­ щих дешевые кислоты (например, серную и соляную). 2. Химическая нейтрализация промывных вод путем уда­ ления из них продуктов травления. При этом наиболее часто применяют физико-химические методы, в частно­

створа и промывных вод, содержащих фосфорную кис­ лоту. 4. Электрохимическая очистка травильного раство­ ра, содержащего хромовую -кислоту. 5. Электрохимиче­ ская очистка травильных растворов на основе серной кислоты, при которой получают -серную кислоту и ме­ таллическое -железо, а также очистка промывных -вод методом электродиализа.

Труднее установить правильную технологию очистки гальванотехнических сточных вод, так как в каждом конкретном случае необходимо учитывать условия рабо­ ты объекта.

190

Рассмотрим методы, наиболее часто встречающиеся. 1. Химическая нейтрализация трех трупп сточных вод периодическим способом. Это наиболее распространен­ ное техническое решение. Дозирование реагентов и конт­ роль процесса .проводят на основании химических ана­ лизов или с помощью соответствующих измерительных

приборов.

Очищенные сточные воды после нейтрализации и удаления взвеси поступают в водоем-

2.Ионитовая очистка хромовых сточных івод с по­ вторным использованием полученной хромовой -кислоты

ихимическим обезвреживанием остальных -видов сточ­ ных вод.

3.Ионитовая очистка цианистых сточных вод с выде­ лением солей тяжелых металлов и концентрированного раствора цианидов, .подвергаемого в дальнейшем элект­ рохимииеокомуобезвре живанию.

В результате ионитовой очистки цианистых сточных

вод получается также чистая вода, поступающая для иовторно-го и-спользования.

Этот метод часто .дополняется ионитовой очисткой хромистых сточных вод и химическим обезвреживанием остальных сточных вод.

Тенденция развития технологии очистки сточных вод ■идет -в направлении непрерывной очистки. Интенсив­ ность протекания сточных вод регулируется автомати­ чески и но-сит постоянный характер.

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

ИВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ

Косновным технологическим расчетам относятся подсчеты расхода сточных вод и емкости устройств. Кроме того, необходимы расчеты расхода реагентов и емкостей дозаторов. Затем определяют количество и производительность насосов.

Методика выполнения технологических расчетов

•станций очистки -сточных вод полностью еще не разра­ ботана, поэтому встречаются различные решения одних и тех же проблем.

Особое значение имеет расчет усреднительных ре­ зервуаров. Устройства автоматического управления со­ ответствующими реакциями или процессами работают в оптимальном режиме только в определенной области

191