4. Реагентная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов

На основании изученных литературных данных для очистки сточных вод, образующихся при изготовлении многослойных печатных плат в результате химического и гальванического процессов меднения был выбран реагентный метод очистки. Метод имеет такие достоинства как возможность очистки сточных вод в широких интервалах концентраций тяжелых металлов, универсальность, простота оборудования в эксплуатации, нет необходимости разделения промывных вод и концентратов. Метод находит широкое применение на гальванических предприятиях.

Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов осуществляется путем перевода ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения (гидроксиды или основные карбонаты) при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов (гидроксидов кальция, натрия, магния, оксидов кальция, карбонатов натрия, кальция, магния). В табл. 4.1 представлены значения pH осаждения гидроксидов металлов и остаточные концентрации ионов металлов в сточной воде.

При нейтрализации кислых сточных вод известковым молоком, содержащим значительное количество известняка, а также растворами соды некоторые ионы тяжелых металлов (например, цинк, медь и др.) осаждаются в виде соответствующих основных карбонатов. Последние менее растворимы в воде, чем соответствующие гидроксиды. Поэтому при образовании основных карбонатов происходит более полный переход ионов тяжелых металлов в малорастворимую форму. Кроме того, основные карбонаты большинства металлов начинают осаждаться при более низких значениях pH, чем соответствующие гидроксиды.

Таблица 4.1 Значения величины pH осаждения гидроксидов металлов и остаточная концентрация ионов металлов

Формула гидроксида	Величина pH начала осаждения при исходной концентрации осаждаемого иона 0,01 М	Величина pH полного осаждения (остаточная концентрация менее 10‘5 М)	Величина pH начала растворения	Остаточная концентрация иона металла, наблюдаемая на практике при pH 8,5-9,0, мг/л
Fe(OH)2	7,5	9,7	13,5	0,3-1,0
Fe(OH)3	2,3	4,1	14,0	0,3-0,5
Zn(OH)2	6,4	8,0	10,5	0,1-0,05
Сг(ОН)з	4,9	6,8	12,0	0,1-0,05
Ni(OH)2	7,7	9,5-10,0	-	0,25-0,75
А1(ОН)э	4,0	5,2	7,8	0,1-0,5
Cd(OH)2	8,2	9,7-10,5	-	2,5
Cu(OH)2	5,5	8,0-10,0	-	0,1-0,15

Практикой очистки сточных вод установлено также, что при совместном осаждении гидроксидов двух или нескольких металлов при одной и той же величине pH достигаются лучшие результаты, чем при раздельном осаждении каждого из металлов. При локальном обезвреживании кадмий-, никель-, цинксодержащих потоков в качестве щелочного реагента рекомендуется использовать известь (лучше третьего сорта, содержащую СаСОз). При этом расход извести составляет на 1 весовую часть(в.ч.) кадмия - 0,5 в.ч. СаО, никеля - 0,8 в.ч. СаО, цинка - 1,2 в.ч. СаО.

На рис.4.1 представлена принципиальная схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов. При объемах сточных вод до 30 м³/ч обычно рекомендуется периодическая схема очистки, а при больших - смешанная или непрерывная.

Осаждение образующихся в процессе реагентной обработки нерастворимых соединений осуществляется в отстойниках (предпочтительно вертикальных с нисходяще-восходящим движением воды, можно в тонкослойных полочных отстойниках). Число отстойников принимаете* не менее двух, оба рабочие. Продолжительность отстаивания составляет не менее 2-х часов.

Для ускорения осветления нейтрализованных сточных вод рекомендуется добавлять к ним синтетический флокулянт - полиакриламид (в виде 0,1 %-кого раствора) в количестве 2-5 г на 1 м³ сточных вод в зависимости от содержания ионов металлов (чем меньше суммарная концентрация ионов металлов, тем больше доза флокулянта). Добавление полиакриламида к сточным водам рекомендуется проводить перед, их поступлением в отстойник (после их выхода из камеры реакции).

Влажность осадка после отстойников 98-99,5%. Для снижения влажности осадка рекомендуется дополнительное отстаивание в шламоуплотнителе в течение 3-5 суток. Влажность осадка после шламоуплотнителя 95-97%. Осадок из шламоуплотнителя подается на узел обезвоживания (вакуум- фильтрация, фильтр-прессование, центрифугирование). Влажность осадка после вакуум-фильтра составляет 80-85%, после центрифуги - 72-79%, после фильтр-пресса - 65-70%.

В отдельных случаях перед сбросом очищенных сточных вод в канализацию или при последующем их обессоливании методами ионного обмена или электродиализа требуется снижение

концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Осветление стока в данном случае осуществляется путем фильтрования через фильтры с песчаной или двухслойной загрузкой (песок, керамзит), а также через фильтры с плавающей загрузкой.

Рис.4.1. Принципиальная схема реагентной очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов: 1-реактор-нейтрализатор кисло-щелочных стоков, 2-дозатор щелочного агента, 3-дозатор флокулянта, 4-дозатор раствора кислоты, 5-отстойник, 6-механический фильтр, 7-насос, 8-нейтрализатор очищенной воды.