Очистка сточных вод гальванических производств

Очистка сточных вод гальванических производств - удаление из сточных вод свободных минеральных кислот и щелочей, цианистых соединений, хромат-ионов, ионов тяжелых металлов (меди, никеля, кадмия, цинка, свинца и др.), органических веществ. По концентрации содержащихся в них растворенных веществ все сточные воды гальванических производств можно разделить на две основные группы: мало-концентрированные, образующиеся в различных промывочных операциях; высококонцентрированных, представляющие собой отработанные технологиями растворы и электролиты. По химическому составу их подразделяют на три основные группы: содержащие цианистые соединения (цианиды); содержащие соединения шестивалентного хрома (хроматы); содержащие свободные минеральные кислоты или щелочи, а также соли тяжелых металлов. Сточные воды каждой из этих групп должны отводиться отдельно. Для очистки сточных вод гальванических производств применяют реагентные, электрохимические, ионообменные и некоторые другие физико-химические способы, преимущественно реагентные, осуществляемые на установках непрерывного и периодического действия и основанные на химическом окислении, восстановлении и осаждении растворенных веществ, а также на нейтрализации свободных минеральных кислот и щелочей. Для обезвреживания циансодержащих сточных вод применяют в основном реагенты-окислители, содержащие активный хлор (хлорная известь, хлорная вода). Химические реакции окисления простых цианидов и комплексных цианидов цинка, меди, кадмия и серебра с образованием цианатов активным хлором протекают с большей скоростью в щелочной среде (рН-10,5... 12), в связи с чем обычно требуется предварительное подщелачивание сточных вод раствором едкого натра или известковым молоком. Необходимое время контакта сточных вод с реагентами при интенсивном перемешивании реакционнной смеси составляет 3—5 минут. Для обработки сточных вод могут использоваться растворы гипохлорита натрия, получаемые на месте электролизом растворов хлорида натрия. Комплексные цианиды железа (гексацианоферраты) окисляются активным хлором только при нагревании сточных вод до 70 С в присутствии катализаторов или без них. Значит, меньшее применение нашли способы очистки циансодержащих сточных вод с помощью других реагентовт окислителей — озона и пероксида водорода. Существует высокоэффективный способ обезвреживания циансодержащих сточных вод с помощью технического кислорода в присутствии катализаторов. Применение этого способа целесообразно при содержании цианидов в очищенной воде до 30 мг/л. Электрохимический способ очистки циансодержащих сточных вод заключается в их электролизе с использованием анодных материалов, не подвергающихся электролитическому растворению. Электрохимическое окисление цианидов на аноде интенсифицируется в случае предварительного добавления к очищенной воде хлоридов, например хлорида натрия. Этот способ целесообразно применять для очистки сточных вод при исходной концентрации в них цианид-ионов более 200 мг/л. Обезвреживание сточных вод, содержащих соединения шестивалентного хрома (хроматы), с помощью химических реагентов обычно осуществляется в две ступени. На первой происходит перевод (химическое восстановление) шестивалентного хрома в его трехвалентную форму; на второй производят химическое осаждение С2 +-иона в виде гидроксида трехвалентного хрома. Нейтрализация свободных минеральных кислот и химическое осаждение ионов тяжелых металлов (железо, цинк, никель, медь и др.) в виде соответствующих гидроксидов, а также основных карбонатов производятся с помощью щелочных реагентов. В нашей стране для этой цели чаще всего применяют водную суспензию гидроксида кальция, содержащую некоторое количество карбоната кальция (известковое молоко). Нейтрализацию кислых сточных вод щелочными реагентами проводят обычно до рН - 8,5...9. Автоматическое дозирование щелочного реагента производится по заданному значению рН обработанной воды. При наличии в сточных водах комплексо-образующих веществ (винная, лимонная и некоторые другие органические кислоты, аммиак) для обеспечения полноты осаждения ионов тяжелых металлов требуется предварительное удаление из воды этих веществ. Для нейтрализации щелочных сточных вод (последние могут содержать анионы амфотерных металлов, например, цинкат- или алюминат-ионы) применяют растворы серной или соляной кислоты. Нейтрализованные сточные воды, содержащие известь гидроксидов и основных карбонатов тяжелых металлов, сульфат и карбонат кальция и другие нерастворимые в воде примеси, подвергают механической очистке с целью их отделения методами отстаивания, флотации, фильтрования. Известен способ очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, основ, на образовании труднорастворимых соединений этих металлов с железом — ферритов (способ ферритизации). Он заключается в обработке сточных вод раствором солей двух- и трехвалентного железа с последующим подщелачиванием реакционнной смеси известковым молоком или раствором едкого натра и ее нагреванием. Образующийся при этом осадок представляет собой смесь оксигидратов железа, гидроксидов тяжелых металлов, магнетита и ферритов и обладает магнитными свойствами. Этот способ обеспечивает практически полное удаление ионов тяжелых металлов из сточных вод. В нашей стране получили значит. распространение электрохимические методы очистки сточных вод гальванических производств, в частности, электролиз сточных вод с использованием стальных анодов, подвергающихся электролитическому растворению с образованием переходящих в воду ионов двухвалентного железа. В этом случае достигается химическое (частично электрохимическое) восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного, а также химическое осаждение гидроксидов трехвалентных-хрома, железа и других металлов в результате повышения значения рН обработанной воды. При этом степень очистки сточных вод от шестивалентного хрома достигает 100%, от трехвалентного — 97—100%, от других ионов тяжелых металлов (цинк, медь, никель, кадмий) — 90—95%. Для доочистки сточных вод от ионов тяжелых металлов практикуется их обработка щелочными реагентами (корректирование значения рН) или дополнит электрохимическая обработка в катодном пространстве диафрагменного электролизера. После отделения дополнительно образовавшихся осадков гидроксидов металлов, сточную воду направляют в анодное пространство электролизера для снижения значения рН. В случае двухступенчатой электрохимической обработки часть очищенной воды повторно используется в производстве. Электрохимический способ восстановления хроматов в сточных водах осуществляется в кислой среде с использованием засыпных катодов из углеродных материалов или гранулированного титана и анодов, не подвергающихся электролитическому растворению. Степень восстановления шестива-лентного хрома до трехвалентного достигает 100%.Обработанную воду нейтрализуют щелочным реагентом с целью химического осаждения гидроксида трехвалентного хрома. В настоящее время разработаны технология и оборудование для очистки сточных вод от шестивалентного хрома и ионов тяжелых металлов с помощью электрогенерированного коагулянта — гидроксида двухвалентного железа, получаемого из отходов металлообработки. Суспензию коагулянта получают в отдельном бездиафрагмовом электролизере. Стальные отходы металлообработки (стружка, мелкие обрезки листовой стали и т.п.), играющие роль засыпного анода, помещают в дырчатые корзины, изготовленного из полипропилена. Катодами являются пластины из углеродистой стали. В качестве электролита используют 3—5-процентные растворы хлорида натрия или некоторые виды отработавших технологических растворов. Очистка сточных вод от шестивалеитного хрома и ионов тяжелых металлов производится в реакторе-отстойнике непрерывного или периодического действия, куда поступают очищенные сточные воды и суспензия коагулянта (концентрация твердой фазы в суспензии в пересчете на железо — 20—25 кг/м ) из сборника (возможно поступление суспензии коагулянта в реактор непосредственно из электролизера). При этом протекают процессы химического восстановления шестивалентного хрома гидроксидом двухвалентного железа, соосаждения гидроксидов трехвалентного хрома, цинка, меди и других тяжелых металлов с гидроксидами двух- и трехвалентного железа, образований смели, кристаллов гидроксидов, сорбции ионов цинка, меди и других тяжелых металлов гидроксидами железа. Не растворимые в воде соединения тяжелых металлов образуются также в результате обменных химических реакций ионов этих металлов с гидроксидом двухвалентного железа. Расход суспензии коагулянта составляет обычно 4—5 л/м сточных вод (3—4 массовые части железа на 1 массовую часть ионов металлов, содержащихся в сточной воде). Установлено, что высокий эффект удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод при их обработке суспензией электрогенериров. коагулянта достигается при одновременном повышении значения рН реакционнной смеси с помощью щелочного реагента (предпочтительно едкого натра) до рH 8,5...9,5. Гальванокоагуляционный способ очистки сточных вод от шестивалентного хрома и ионов тяжелых металлов заключается в пропускании сточных вод через смешанную загрузку из стального скрапа и медной стружки (или измельченного кокса). При этом электролитическое растворение железа происходит в результате образования множества короткозамкнутых гальванических пар без использования внешнего источника электрического тока. Очистка сточных вод осуществляется во вращающемся цилиндрическом реакторе. Обработанные сточные воды затем подвергают механической очистке (осветлению). Степень очистки сточных вод от шестивалентного хрома достигает 100%, от других ионов тяжелых металлов — 95—99,6%. Высококонцентрированные сточные воды гальванических производств (отработанные технологические растворы и электролиты) чаще всего очищают совместно с малоконцентрированными (промывочными) сточными водами, в частности на установках для их реагентной очистки. Сбросы высококонцентрированных сточных вод на очистные сооружения возможны только при надежном контроле и регулировании, не допускающем проскока через них токсичных веществ. Отработанные технологические растворы и электролиты вначале следует направлять в специальные емкости-накопители, из которых небольшими порциями добавлять к малоконцентрированным(промывочным) сточным водам, поступающим на очистку. Во многих случаях более целесообразна отдельная обработка высококонцентрированных сточных вод как с целью их обезвреживания, так и для извлечения ценных химических продуктов с применением реагентных электрохимического, термичического и других методов обработки. Отдельная обработка высококонцентрированных сточных вод, как правило, необходима при создании замкнутых систем недоиспользования в гальванических производствах. Обработка малоконцентрированных (промывочных) сточных вод в таких системах предпочтительна реагентными, не увеличивающими солесодержание обработанные воды (пероксид водорода,озон, гидразин и др.), а также безреагентными (электрохимические, ионообменные и др.) способами.

http://engineeringsystems.ru/o/ochistka-stochnih-galvanicheskih-proizvodstv.php