Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Реагентная очистка сточных вод от тяжелых металлов. Теоретические основы, материальные расчеты. Учебное пособие
.pdf
61
Наименование параметра
Значение
Время процесса от загрузки до слива суспензии
шлама на фильтрацию, мин
25-30
Температура смеси, °С
50-60
рН среды реакции
8-11
Расход реагентов, кг/м
3
шламма:
- едкий натр;
- сульфат железа (II) семиводный
12...15
30...35
Расход воздуха, м3/м
3
шламма
2,5-3
Потребляемая мощность установкой, кВт
5...6
Основные технологические показатели процесса химической
стабилизации суспензий гальванических шламов представлены в таблице
17 [73].
Таблица 17
Технологические показатели процесса ферритизации
К достоинствам процесса ферритизации относятся:
- высокая эффективность процесса, позволяющая значительно
уменьшить вымываемость ионов тяжелых металлов из шлама, что
позволяет перевести ГШ в отходы 4 класса экологической опасности;
- требуемые технологические показатели, использование недо-
рогих и общедоступных реагентов и энергоносителей, высокая производительность;
- улучшенные технологические свойства получаемого продукта
– ферритизированный, по сравнению с гидроксидным осадком, легко
обезвоживается и имеет большую плотность;
- возможность реализации технологического процесса на пло-
щадях действующей станции нейтрализации гальванических сточных
вод с использованием штатного оборудования и персонала;
- возможность автоматизации процесса ферритизации;
- отсутствие выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окру-
62
жающую среду – выделяющиеся пары и аэрозоли очищаются в общезаводской вентиляционной системе, фильтрат и промывная вода возвращаются на стадию реагентной обработки стоков [71], а продукты
ферритизации можно подвергать компактному захоронению в открытый грунт (выработанные карьеры, полигоны ТБО).
Процесс ферритизации целесообразно применять только для
обезвреживания сложных по составу смешанных шламов с суммарным
содержанием цветных металлов не более 10 %, поскольку однокомпонентные и высококонцентрированные ГШ можно подвергать переработке с получением ценных продуктов.
Однако методы фиксации решают лишь экологические аспекты
проблемы обработки осадков, но не позволяют использовать их в качестве вторичного промышленного сырья.
Вместе с тем шлам не только загрязняет окружающую среду, но
и уносит с собой безвозвратно большие количества таких ценных элементов, как хром, цинк, медь, никель, кадмий и другие металлы, в то
время как требуется их утилизация.
В современных условиях утилизация осадков сточных вод гальванических производств может быть осуществлена в черной, цветной
металлургии и на предприятиях строительной индустрии. Осадки, содержащие в своем составе хром, никель, железо, после соответствующей технологической обработки могут быть использованы в ферросплавном, сталеплавильном производствах. Исключение попадания в
осадки хрома расширяет область их утилизации, например, в цветной
металлургии и на предприятиях строительной индустрии.
Исследования показали, что при производстве кирпича из него
могут интенсивно вымываться тяжелые металлы, особенно хром. Использование специальной обработки осадка может обеспечить более
прочную фиксацию металлов в кирпиче. В то же время, как свидетельствует опыт утилизации осадков на одном из машиностроительных
предприятий, при производстве керамзита наличие хрома в осадке не
влияет отрицательно на технологические показатели продукции. Это
говорит о возможности утилизации осадков сложного химического
состава при производстве керамзита.
Осадки сточных вод гальванического производства после специальной обработки могут быть утилизированы в составе сложных цементно-известковых растворов и бетонов. При этом дополнительно
достигаются повышение прочности изделия, снижение расхода цемента и надежное связывание тяжелых металлов.
63
Гидроксидные осадки могут использоваться также в качестве
пигментов лакокрасочных материалов, облицовочных плиток, декоративного стекла; сырья для производства металлических изделий, полировочных паст, заполнителей дорожных покрытий; сорбента для
очистки сточных вод [59], ферритов, желтых пигментов и магнитных
материалов [76]; катализатора для гидрирования углеводородов [77];
игольчатых кристаллов FeOOH [76]; наполнителей для строительных
материалов [2]; адсорбентов и агрегатирующих агентов [78] и многого
другого.
6 Методика расчета постадийного материального баланса
технологического процесса реагентной очистки сточных вод
и обработки осадков гальванических производств
Традиционная технология реагентной очистки сточных вод гальванических производств включает отдельное обезвреживание хром-,
циансодержащих стоков, их нейтрализацию совместно с кислощелочными сточными водами для осаждения тяжелых металлов в виде
гидроксидов с последующей обработкой и мехобезвоживанием образующегося осадка.
Данная методика предусматривает постадийное проведение материальных расчетов в соответствии с приведенной структурной схемой (рис. 5) и усредненным составом сточных вод гальванических
производств (табл. 18).
Для реализации материальных расчетов в данной методической
разработке в качестве примера используются следующие реагенты:
сульфит натрия – для обезвреживания хрома (VI), хлорная известь –
для обезвреживания цианидов. Учитывая специфику материальных
расчетов, последние проводятся до третьего знака после запятой с последующим округлением до второго знака в сводной таблице.
64
Кислотно-
щелочные стоки
Хромсодержащие
стоки
Циансодержащие
стоки
Подщелачивание
Подкисление
Восстановление
Окисление
Нейтрализация
Отстаивание
Складирование
шлама
Канализация
2 3 1
1
4
5
Уплотнение
Мехобезво-
живание
вреживания сточных вод гальванических производств: 1 – раствор известкового молока; 2 – раствор серной кислоты; 3 – раствор сульфита
натрия; 4 – раствор хлорной извести; 5 – раствор флокулянта
Рис. 5. Структурная схема материальных потоков процесса обез-
65
Усредненный состав сточных вод гальванических про-
Компоненты
Характеристика стоков, мг/л
ПДК,
мг/л
Хромсодер-
жащие
Циансодер-
жащие
Очищенные хром-
и циансодержа-
щие стоки
Кислотно-щелочные
Поступающие
Поступаю-
щие
Посту-
пающие
Очищен-
ные
Хром
(VI)
0,08-16,62
–
0,016-0,09
0,01-0,15
0,001-
0,04
0,05
Хром
(III)
0,06-10,93
0,03-0,06
0,005-
0,04
0,001-
0,02
0,01
Железо
0,38 - 10,12
0,06 - 0,75
- 0,17 1,58
0,07 -
0,36
0,3
Никель
0,64 - 2,25
0,15 - 0,73
0,35 -
1,62
0,01 -
0,13
0,027
Медь
0,08 - 1,12
0,03 - 0,062
0,04 -
0,71
0,015 -
0,09
0,003
Цинк
0,27 - 1,75
0,11 - 0,25
0,18 -
0,71
0,05 -
0,24
0,045
pH 4 6,5 - 7,5
8,5 - 9,5
6,5 - 7,5
8,5 - 9,5
Цианиды
30
0,3
0,3
изводств
Таблица 18
6.1 Материальный баланс узла обезвреживания хром-
содержащих стоков
Обезвреживание хроматов в производственных условиях осу-
ществляется рядом восстановителей (табл. 6) в кислой среде при рН 22,5. Для подкисления используем серную кислоту.
Исходные (производственные) данные:
- производительность – 100 м3/сут;
- рН исходного стока – 4;
- рН стока после подкисления – 2,5;
- начальная концентрация ионов Сr6+ – 100 мг/л;
- конечная концентрация ионов Сr6 – 0,05 мг/л.
66
Количество 100 % серной кислоты, необходимое для подкисле-
9101,
G
G
716
910
215
1
,
,
,
G
1802,
G
G
484
180
215
2
,
,
,
G
ния среды:
G = (C2 – C1)V0, (1)
где V0 – объем стоков, м
3
/сут; С
– концентрация кислоты до и после
i
подкисления соответственно, г/л:
С1 = 10-4∙N; С2 = 10
-2,5
∙N, (2)
(на основании рН = -lg[H+]), где N − г∙экв серной кислоты, равный
49,04 г/л,
G = (0,1569 – 0,0049)100 = 15,2, кг/сут
Для подкисления используется 18 % раствор 91 % технической
серной кислоты (производственные данные).
Количество технической серной кислоты:
в том числе 1,5 кг/сут воды.
Количество 18 % раствора серной кислоты:
в том числе 69,2 кг/сут воды.
Объем 18 % раствора серной кислоты:
, (3)
кг/сут,
, (4)
кг/сут,
67
k
k
G
V
2
0670
1247
484,,
k
V
03
CnG
10057
3
,G
034
VGG
10
4
5
,
G
G
10
75
5
,
G
B
G
V
5
5
, (5)
где ρ
– плотность 18 % раствора серной кислоты, равная 1247 кг/м3
к
[79],
3
м
/сут.
Количество сульфита натрия, необходимое для обезвреживания
1 м3 хромсодержащих стоков:
, (6)
где n – доза сульфита натрия на 1 мг Сr6+, равная 7,5 мг/мг [80]; C0 –
содержание Сr
6+
в исходном стоке, мг/л;
750 г/м
3
= 0,75 кг/м3.
Количество сульфита натрия для обезвреживания хромсодержа-
щих сточных вод:
(7)
G4=0,75∙100 = 75 кг/сут .
Количество 10 % раствора сульфита натрия:
в том числе 675 кг/сут воды.
Объем 10 % раствора сульфита натрия:
, (8)
750 кг/сут,
, (9)
68
где ρ
680
1095
750
5
,V
1000
0
6
kBk
CVVV
G
0050
1000
0506800670100
6
,
,,,
G
6
0
7
1000
C
CV
G
k
99590050
1000
100100
7
,,
G
8918
200
995912378
8
,
,,
G
– плотность 10 % раствора восстановителя, равная 1095 кг/м
в
[79],
м3/сут.
Количество необезвреженных хроматов:
3
, (10)
где С
– остаточная концентрация хроматов в стоке, мг/л,
к
кг/сут
Количество восстановленных хроматов:
, кг/сут, (11)
кг/сут.
Расчет количества прореагировавших реагентов и образующихся
продуктов ведется на основании приведенной ниже реакции (I) по
определенному количеству восстановленных хроматов (G7):
9,995
2СrО3 + 3Na2SO3 + 3H2SO
4 Сr2
(SO4)3 + 3Na2SO4 + 3Н2О. (I)
200,0 378,12 294,18 392,18 426 54,0
Например, количество сульфита натрия, затраченное на восстановление хроматов:
Аналогично проводят расчеты других компонентов, данные обобщены
в табл. 19.
кг/сут.
69
Таблица 19
Компонент
Na2SO
3
H2SO
4 Сr2
(SO4)
3
Na2SO
4 Н2
О
G9-G13, кг/сут
18,89
14,69
19,59
21,29
2,69
Данные по количественному расчету компонентов реакции I
Суммарное количество воды:
G14 = Gк + Gв + G13, (13)
где Gк – количество воды, необходимое для разбавления серной кислоты до концентрации 18 %, кг/сут; Gв – количество воды, необходимое
для разбавления сульфита натрия до концентрации 10 %, кг/сут;
G14 = 69,2 + 675 + 2,69 = 746,89 кг/сут.
Избыток сульфита натрия:
Q1= G4 – G8, (14)
Q1= 75 – 18,89 = 56,11 кг/сут.
Избыток серной кислоты:
Q2 = G – G10, (15)
Q2= 15,2 – 14,69 = 0,51 кг/сут.
Наличие избытка серной кислоты в конце процесса обезвреживания хромсодержащих стоков свидетельствует о правильности выбора величины рН, до которого необходимо подкислять хромсодержащие
стоки при их обезвреживании.
Следует отметить, что при оформлении сводной таблицы материального баланса узла обезвреживания хромсодержащих стоков не
учитывается количество воды (кг/сут), израсходованной на приготовление растворов реагентов, в том числе кислоты:
70
Сводная таблица материального баланса узла обезврежива-
Компоненты
Приход*
Компоненты
Расход*
м
3
/сут
кг/сут
м
3
/сут
кг/сут
1. Хромсодержащий
сток, в т.ч.:
СrО
3
2. Раствор H2SO4, в т.ч.:
H2SO
4
3. Раствор Na2SO3, вт.ч.:
Na2SO
3
100
0,07
0,68
10
15,2
75
Обработанный сток,
в т.ч.:
H2SO
4
Na2SO
4
Сr2(SO4)
3
СrО
3
Na2SO
3
Н2О
реакц
100,75
0,51
21,29
19,59
0,005
56,11
2,69
Итого:
100,75
100,2
0
Итого:
100,75
100,20
ния хромсодержащих стоков (без учета массы воды, исключая реакционную)
*Примечание. При оформлении сводной таблицы значения приводятся
до второго знака после запятой.
6.2 Материальный баланс узла обезвреживания ци-
ансодержащих стоков
Обезвреживание циансодержащих сточных вод осуществляется
хлорной известью при рН = 11. Выбираем для подщелачивания 1,5 %
раствор известкового молока.
Исходные (производственные) данные:
- производительность – 50 м3/сут;
- рН исходного стока – 6,5;
- начальная концентрация цианидов – 30 мг/л;
- конечная концентрация цианидов в стоке после обезврежива-
ния – 0,3 мг/л.
Количество Са(ОН)
ков:
G=(C2 – C1)V0, (16)
Таблица 20
для подщелачивания циансодержащих сто-
2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]