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

Это уравнение для ванн, образующих каскадную систему, можно записать в общем виде

Количество промывных сточных вод

Как было отмечено, образующиеся в гальванических цехах сточные воды можно вообще разделить на кон­ центрированные и разбавленные. Концентрированные сточные воды образуются периодически, при смене отра­ ботанных технологических растворов на свежие. Наиболе^часто смене подлежат быстро истощающиеся или бы­ стро загрязняющиеся растворы для химического обез­ жиривания, травления и нейтрализации. Другие ванны сменяются редко, так как исходя из их стоимости более экономно применять различные методы для их очистки и регенерации.

Обычно принято ванны для обезжиривания и травле­ ния поддерживать добавкой их составляющих, но не больше двухкратной их величины, после чего раствор следует заменить свежим. Исходя из низкой стоимости этих растворов их регенерация не оправдывается, а про­ ведение технологических операций в истощенных чрез­ мерно загрязненных ваннах часто является причиной плохого качества нанесенных гальванопокрытий. В сред­ нем замену проводят через два — три дня и не реже чем один раз в неделю. Объем отработанного раствора с од­ ной ванны может достигать от нескольких сот до нес­ кольких тысяч литров.

К разбавленным сточным водам, сливаемым из галь­ ванических отделений, относят все промывные воды, об­ разующиеся при процессах химической или электрохими­ ческой обработки заготовок, а также все сточные воды от устройств, служащих для очистки отсасываемого воз­ духа.

Для каждого гальванического отделения, при полном использовании технологических установок, количество сливаемых сточных вод является характерной величиной, мало изменяющейся в количественном отношении. При этом следует отметить, что гальванические отделения равной производительности и с одинаковой программой могут отличаться между собой по количеству и характе­ ру «производимых» сточных вод, в результате различ-

22

яых применяемых методов и технологии промывки обра­ батываемых заготовок. Из-за влияния многих разнород­ ных факторов невозможно установить единый показа­ тель расхода воды для всех гальванических отделений независимо от применяемых технологических процессов, установленного оборудования и производственной прог­ раммы. Рекомендуется для каждого гальванического от­ деления составлять оптимальные технически обоснован­ ные нормы расхода воды на основании анализа сово­ купности применяемых технологических процессов.

Из уравнения (5) следует, что расход воды для про­ мывания уменьшается по мере увеличения количества ванн, работающих по каскадно-последовательной схеме. Практика эксплуатации показывает, что применение кроме регенерационной ванны еще двух ванн каскадно­ последовательного действия позволяет снизить расход воды в среднем на 3—8 % по сравнению с расходом в од­ ной проточной ванне. Эта величина в среднем в два-три раза больше расчетной. На нее влияют изменения дав­ ления воды в трубопроводах, перерывы в работе ванны, неодинаковая поверхность задаваемого в ванны металла и т. п. Наиболее правильным способом, обеспечивающим поддержание расхода промывной воды на обоснованно техническом уровне, является применение автоматичес­ кого регулирования ее подачи.

Предложенные системы регулирования основывают­ ся на контактных и бесконтактных методах измерения электропроводности электролитов. В большинстве слу­ чаев предложенные устройства с электродными датчика­ ми непригодны для условий гальванических ванн вслед­ ствие постепенного загрязнения или коррозии электро­ дов, что приводит к неправильным показаниям прибо­ ров. Значительно лучшие эксплуатационные качества — у приборов с емкостными или индукционными датчиками [9, 10]. Сконструированный, например, в ЧССР регуля­ тор «Меоіа» с индукционным датчиком [11, 12] отвечает основным эксплуатационным требованиям, особенно по своей чувствительности, сопротивлению коррозии и по простоте обслуживания. Действие и применение этого регулятора более подробно рассмотрено в главе VI.

Сточные воды, сливаемые с отдельных гальваничес­ ких ванн, объединяются в группы на основе качествен­ ных характеристик. Из условий Бюро проектирования металлургической промышленности и применяемых ме­

23

тодов очистки сточных вод в гальванических отделениях существуют три группы сточных вод, условно обозначен­ ных как цианистые, хромовые и различные. Значительно реже встречается деление сточных вод лишь на две груп­ пы: цианистые и хромовые. В больших современных гальванических отделениях имеется большое количество групп сточных вод, например когда применяют регене­ рацию отдельных видов гальванических растворов или получают из сточных вод определенные химические сое­ динения. Однако в любом случае сточные цианистые во­ ды нельзя сливать вместе с кислыми сточными водами.

Количественное соотношение между отдельными группами сточных вод может значительно изменяться, так как оно зависит от применяемой технологии и про­ изводственного профиля данного гальванического отде­ ления.

Исходя из анализа производительности, гальваничес­ кие отделения можно разделить на три группы: 1) круп­ ные (8%); 2) средние (60%); 3) мелкие (32%).

Доля отдельных групп сточных вод гальванических отделений в общем объеме сточных вод гальванических отделений оценивается следующим образом: 28%— кру­ пные гальванические отделения, имеющие объем слива­

мелкие Гальванические отделения, имеющие объем сли­ ваемых сточных вод меньше 1,5-10~3 м3/с.

Более подробные данные о структуре этих сточных вод приведены в табл. 3.

2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СТОЧНЫХ ВОД

Вид и концентрация загрязнений в сточных водах гальванических отделений изменяются в широком диапа­ зоне в зависимости от характера производства и приме­ няемых технологических операций. Структура загрязне­ ний смешанных сточных вод значительно отличается от структуры первичных сточных вод, несмотря на то, что после смешивания образуется один вид сточных вод.

Основными составляющими загрязнений сточных вод, несмотря на их разнообразие, являются неорганические соединения высокой токсичности, вызываемой прежде всего ионами тяжелых металлов и цианистыми соедине­ ниями.

24

Таблица 3

Примерная структура сточных вод гальванических отделений

Концентрированные сточные воды

Под концентрированными сточными водами обычно подразумевают отработанные технологические растворы ванн или промывные воды отдельной технологической операции.

Некоторые технологические растворы заменяют на свежие через несколько дней, в то время как другие сменяют через два месяца. Наиболее редко меняют тех­ нологические растворы ванн, служащие для электрохи­ мического нанесения металлических покрытий, так как время их эксплуатации увеличивают путем очистки ра­ створов.

Состав технологических растворов, наиболее часто применяемых в гальванотехнических процессах, приве­ ден в табл. 4.

Химический состав использованных растворов, напра­ вляемых в сточные желоба, отличается от химического состава нормальных растворов присутствием различных примесей и меньшей концентрацией основных составля­ ющих.

. 25

26

t l родолжение табл. 4

Часто использованные технологические растворы пе­ ред их сливом подвергают предварительной (частичной) нейтрализации, например регулированием значения pH, а также с помощью выделения труднорастворимых сое­ динений, окисления цианидов и т. п. Это помогает сохра­ нить средние условия очистки сточных вод, предупре­ дить резкое увеличение концентрации соединений, кото-

27

рыё необходимо удалить из сточных вод. Резкое колеба­ ние концентраций загрязнений в очищаемых сточных водах нежелательно, так как процесс очистки происхо­

дит в условиях непрерывного протока сточных вод через камеры реакции.

Использованные технологические растворы сливают в сточные желоба периодически, а промывные воды об­ разуют основную структуру сточных вод гальванических отделений.

С технико-экономической точки зрения необходимо стремиться к минимальному количеству сточных вод, сливаемых из гальванического отделения. Этого можно

рации агрегаты для каскадной промывки с автоматичес­ кой регулировкой подачи воды. С целью рационального использования производственной площади обычно при­ нимают компромиссное решение, позволяющее достичь минимальных эксплуатационных расходов, подсчитыва­ емых вместе для гальванического отделения и станции очистки сточных вод.

Количество образующихся сточных вод (при условии сохранения одинаковой степени промывки заготовок) оп­ ределяется количеством и типом промывочных уст­ ройств.

Если принять расход воды для промывки обрабатыва­ емых заготовок в одной моечной ванне с проточной во­ дой за 100%, то для одной ванны периодического дейст­ вия и одной ванны с проточной водой расход воды сос­ тавит 18%.

Если промывочное устройство состоит из одной моеч­ ной ванны периодического действия и двух ванн с про­ точной водой, расположенных по каскадной схеме, рас­ ход воды составит всего 1,2%.

Наиболее часто после основных операций используют: а) одну моечную ванну с проточной водой; б) одну мо­ ечную ванну периодического действия и одну моечную ванну с проточной водой; в) одну моечную ванну перио­ дического действия и две моечные ванны с проточной во­ дой, установленные по каскадной схеме.

Из приведенных данных следует, что концентрация загрязнений будет наименьшей в сточных водах, слива­ емых из одной моечной ванны, а наибольшей в сточных водах, сливаемых с группы каскадных моечных ванн.

28

Применение моечной ванны периодического действия

позволяет снизить массу загрязнений в сточных водах в среднем на 70—80%.

Следует отметить, что при сохранении однородности производственного процесса масса загрязнений в сточ­ ных водах, отводимых с определенной технологической операции, приблизительно постоянна. Применение лишь отдельных моечных ванн с проточной водой приводит к чрезмерному разбавлению сточных вод и создает ряд трудностей при их очистке.

Смешанные сточные воды

Из гальванических отделений сливают преимущест­ венно три отдельных потока сточных вод, условно назы­ ваемых цианистыми, хромовыми и разными. Значитель­ но реже в полнопрофильных гальванических отделениях встречаются два потока сточных вод — цианистые и хро­ мовые. В этих случаях разные сточные воды отсутству­ ют, так как первичные кислые сточные воды соединяют с хромовыми сточными водами, а щелочные с цианисты­ ми сточными водами. Иногда в некоторых гальваничес­ ких отделениях с очень узким технологическим профи­ лем образуется только один вид сточных вод — разные сточные воды.

В классической схеме трех групп сточных вод, отво­ димых из гальванических отделений, применяют много способов взаимного смешивания первичных сточных вод при условии несоединяемости цианистых сточных вод с кислыми.

Применяя химические способы нейтрализации сточ­ ных вод гальванических отделений стремятся к достиже­ нию очень высоких концентраций цианистых и хромис­ тых соединений в соответствующих категориях сточных вод, ограничивая до минимума их разбавление другими сточными водами.

С первичными цианистыми сточными водами смеши­ вают преимущественно сточные воды после обезжирива­ ния в щелочных ваннах, что увеличивает основность сме­ шанных сточных вод и облегчает протекание реакции окисления цианидов.

В то же время с первичными хромистыми сточными водами обычно смешивают кислые сточные воды после травления, которые, подкисляя реакционную среду,

29

облегчают протекание реакции восстановления Сг6+ до Сг3+.

Разные сточные воды образуются при соединении ме­ жду собой всех остальных сточных вод, не содержащих цианистых и хромистых соединений.

Реакция этих сточных вод зависит от концентрации кислот и щелочей, соединяемых между собой в первич­ ных сточных водах.

Из наблюдений следует, что разные сточные воды на­ иболее часто имеют кислую реакцию.

В габл. 5 приведен состав сточных вод гальваничес­ ких отделений, наблюдаемый в типовых гальванических отделениях ПНР. При этом надо иметь в виду, что внед­ рение новой технологии нанесения гальванических пок­ рытий или проведение вспомогательных процессов приво­ дит к очень заметным изменениям в структуре сточных вод. В гальваническом отделении целесообразно внед­ рять многоступенчатую каскадную промывку или полную регенерацию составляющих, содержащихся в гальвани­ ческих ваннах.

В течение последних лет наблюдается увеличение концентрации детергентов в очищаемых сточных водах после обезжиривания. Это затрудняет процесс отделе­ ния масла из сточных вод, а их удаление требует приме­ нения специальных методов.

30