Требования к качеству воды и промывки в гальваническом производстве. Вода гальваника

Качество воды и промывки в гальванике. Тербования

 Октябрь 20, 2016

Источник: Виноградов С.С. “Организация гальванического производства. Оборудование, расчет производства, нормирование.”, 2005 г.

В гальваническом производстве при нанесении покрытий детали обрабатываются поочерёдно в нескольких растворах, имеющих, как правило, отличающиеся друг от друга составы с чёткими границами интервалов концентраций веществ.

При вынимании деталей из технологической ванны вместе с деталью на её поверхности выносится тонкая плёнка раствора (“нельзя выйти сухим из воды”), который (если бы не было промывки), попадая в следующую по ходу техпроцесса технологическую ванну, загрязняет её, что в большинстве случаев приводит к появлению брака. В то же время вынесенный деталями раствор из последней технологической ванны при их сушке образует тонкий налёт сухих веществ, которые при эксплуатации изделий растворяются в конденсирующейся на поверхности деталей влаге (обычное явление в реальных условиях эксплуатации) и образуют раствор, способствующий коррозии покрытия и основы и нарушению функциональных характеристик покрытий. Поэтому промывка деталей предназначена для предотвращения загрязнения технологических растворов и обеспечения чистоты поверхности готовых деталей. Следовательно, требования к составу промывной воды в гальваническом производстве определяются предельной концентрацией примесей в технологических растворах и свойствами и назначением покрытий.

Эффективность работы электролитов и качество получаемых осадков в значительной степени определяется чистотой растворов с точки зрения наличия или отсутствия посторонних неорганических и органических загрязнений. Загрязнения растворов далеко не всегда вызывают видимые невооружённым глазом дефекты, часто брак оказывается “скрытым” и выявляется на последующих стадиях эксплуатации. Например, нередки случаи, когда никелевые покрытия, удовлетворяющие требованиям по внешнему виду, не обладают паяемостью, являются хрупкими, пористыми, имеют повышенное переходное сопротивление, не обеспечивают получение качественных сварных швов и т.п. Различные электролиты могут быть в большей или меньшей степени чувствительны к загрязнениям, но суть заключается в том, что во всех случаях загрязнения сказываются на свойствах покрытий. Для наиболее распространённых растворов и электролитов в табл. 1 приведены предельные концентрации вредных примесей, влияющих на качество обработки поверхности и наносимых покрытий.

В процессе эксплуатации растворов содержание в них примесей колеблется в очень широких пределах, различающихся на 3-4 порядка в зависимости от состава электролита, материала обрабатываемых деталей, условий электролиза, случайных факторов. Многие металлические примеси соосаждаются совместно с основным металлом, некоторые вещества разрушаются на электродах, поэтому их концентрация в растворе постоянно уменьшается. Если такие примеси поступают от какого-то постоянного источника в концентрации ниже допустимой, то можно считать такой источник загрязнений не существенным. Однако некоторые примеси не захватываются покрытием и не разрушаются на электродах; такие примеси, даже поступая в концентрации гораздо ниже допустимой, при длительной эксплуатации раствора постоянно накапливаются, их концентрация в растворе стремится к значению концентрации в источнике загрязнений. Одним из главных источников загрязнений, причём постоянным во времени, является промывная вода. Таким образом, концентрация вредных примесей в промывной воде должна быть ниже предельной концентраций вредных примесей в электролитах.

Таблица 1

Предельные концентрации вредных неорганических примесейв технологических растворах и электролитах

Тогда легче предотвратить попадание в электролиты и накопление в них примесей, чем организовывать их удаление. При этом многие примеси удаляются с большим трудом (хлор-ионы), а есть практически не удаляемые, например, примеси аммония и силикат-ионов.

Из вышеизложенного вытекает главный принцип определения качества воды для промывки: качество промывной воды должно определяться не только и не столько составом раствора, после которого осуществляется промывка деталей, сколько составом раствора, перед которым проводится промывка. Например, зачем отмывать деталь от хлоридов перед хлоридным электролитом? Качество воды в последней промывной ванне перед сушкой готовых деталей должно определяться свойствами и назначением покрытия. Так, например, после фосфатирования под окрашивание перед сушкой струей горячего воздуха промывку можно не проводить, в то же время детали с декоративными и функциональными покрытиями требуют перед сушкой тщательной промывки.

Категории воды для гальванических производств

Используемая для промывки деталей вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отношении и химически инертной к покрытию.

В соответствии с ГОСТ 9.314-90 в гальваническом производстве может использоваться вода трёх категорий: вода 1-й категории по своим физико-химическим показателям соответствует питьевой воде, а вода 3-й категории – дистиллированной воде (табл. 2). Причём по данному ГОСТу перед многими операциями для промывки регламентируется применение воды только 3-й категории (табл. 3).

Вполне естественно, что чем чище промывная вода, тем лучше промываются детали и тем качественнее получаются покрытия. Однако, учитывая экономические возможности заводов, а также практику работы гальванических цехов, можно с большой долей уверенности утверждать, что применение дистиллированной воды для промывки деталей желательно, но во многих случаях излишне.

Об этом говорит не только практика работы гальванических цехов. Действительно, зачем промывать детали в такой чистой воде (3-й категории) перед меднением и хромированием, не говоря уж о применении столь чистой воды для промывки перед осветлением и пассивированием коррозионностойких сталей? Непонятно также, почему вода 1-й категории (питьевая) может применяться лишь для промывки в операциях подготовки поверхности к покрытию, и то не всегда.

Таблица 2

Физико-химические показатели воды

Показатели качества воды, ингредиенты	Допустимые значения показателей качества и ингредиентов по категориям:
	1 кат. ГОСТ 9.314	питьевая вода СанПиН 2.1.4.107 4-01	2 кат. ГОСТ 9.314	3 кат. ГОСТ 9.314	дистил-лиро-ванная вода ГОСТ 6709
Сухой остаток, мг/л	1000	1000	400	5,0	5,0
Мутность, мг/л	2,0	1,5	1,5	–	–
Жесткость, мг-экв/л	7,0	7,0	6,0	–	–
pH	6,0-9,0	6,0-9,0	6,5-8,5	5,4-6,6	5,4-6,6
Удельная электрическая проводимость, См/м, (при 20°С)	2×10-3	2×10-3	1×10-3	5×10-4	5×10-4
Сульфаты, мг/л	500	500	50	0,5	0,5
Хлориды, мг/л	350	350	35	0,02	0,02
Нитраты, мг/л	45	45	15	0,2	0,2
Фосфаты, полифосфаты (по PO43-), мг/л	30	3,5	3,5	1,0	–
Аммиак и аммонийные соли, мг/л	10	–	5,0	0,02	0,02
Нефтепродукты, мг/л	0,5	0,1	0,3	–	–
ПАВ (анионоактивные), мг/л	5,0	0,5	1,0	–	–
ХПК, мг/л	150	–	50	–	–
Окисляемость перманганатная, мг/л	–	5,0	–	–	0,08
Остаточный хлор (своб./связ.), мг/л	1,7	0,3-0,5	1,7	–	–
		0,8-1,2
Ионы тяжелых металлов суммарно, мг/л	15	–	5,0	0,4	–
Железо (Fe), мг/л	0,3	0,3	0,1	0,05	0,05
Медь (Cu, суммарно), мг/л	1,0	1,0	0,3	0,02	0,02
Цинк (Zn2+), мг/л	5,0	5,0	1,5	0,2	0,2
Кадмий (Cd, суммарно), мг/л	–	0,001	–	–	–
Никель (Ni2+), мг/л	5,0	0,1	1,0	–	–
Хром (Cr6+), мг/л	–	0,05	–	–	–
Хром (Cr3+), мг/л	5,0	0,5	0,5	–	–
Свинец (Pb, суммарно), мг/л	–	0,03	–	–	0,05
Алюминий (Al3+), мг/л	–	0,5	–	–	0,05
Кремний (Si), мг/л	–	10,0	–	–	–

 

Таблица 3

Области применения воды в соответствии с ГОСТ 9.314-90

Категория воды	Область применения	Дополнительные указания
1	Промывка деталей после операций подготовки поверхности к покрытию, кроме операций, где используется вода категорий 2 и 3.	–
2	Приготовление электролитов и промывка во всех случаях, кроме перечисленных для воды 3-й категории.	Вода, использованная на промывку, может быть применена повторно как вода 1-й категории.
3	Приготовление электролитов и промывка перед обработкой в электролитах, составленных на воде 3-й категории, а  также при специальных требованиях к качеству и внешнему виду, для особо ответственных деталей.	Вода, использованная на промывку, может быть применена повторно как вода 1 и 2-й категорий.

Использование воды различного качества в гальванике

Учитывая, что назначение промывки заключается в предупреждении загрязнения раствора следующей ванны, а также то, что реально в гальванические цеха подаётся только питьевая водопроводная вода, можно предложить следующие рекомендации по использованию воды различного качества:

1. Для приготовления технологических растворов необходимо использовать дистиллированную воду в тех случаях, когда на это указано в технологической документации; в остальных случаях следует использовать конденсат или питьевую водопроводную воду.

2. Для промывки в проточных ваннах перед всеми технологическими ваннами можно использовать обычную питьевую водопроводную воду. Когда предельная концентрация какого-либо вещества в технологическом растворе меньше, чем нормируемая концентрация данного вещества в питьевой воде, то в этом случае потребляемая водопроводная вода подвергается анализу на содержание в ней этого вещества и, в случае необходимости, очистке именно от этого вещества. Одним из наиболее часто встречающихся случаев в практике работы гальванических цехов является высокое содержание в водопроводной воде железа, что может негативно сказаться на качестве многих, особенно никелевых и хромовых, покрытий. В этом случае перед подачей воды на промывку перед ванной нанесения покрытий необходимо подвергать воду очистке от железа любым из доступных методов, например, аэрацией с последующей фильтрацией. Для промывки в непроточных ваннах дистиллированную воду необходимо использовать лишь в том случае, когда промывная вода из этих ванн улавливания служит для подпитки технологической ванны, раствор в которой готовился на дистиллированной воде. Например, ванны улавливания после никелирования и хромирования заполняются дистиллированной водой, так как промывную воду из этих ванн улавливания постоянно подливают в ванны соответственно никелирования и хромирования для компенсации потерь растворов на испарение и унос в вентиляцию. Вместо дистиллированной воды можно использовать конденсат, образующийся в системе подогрева растворов насыщенным или перегретым паром.

3. Дистиллированную или обессоленную воду для промывки используют в технологических процессах, в которых это особо оговаривается (микроэлектроника, радиотехника и т.п.).

Качество промывки деталей в гальванике

Что касается качества промывки, то и здесь главным требованием является исключение критического (свыше допустимого) загрязнения технологических растворов и обеспечение надлежащего качества поверхности готовых деталей. Однако здесь рассматривается вклад в загрязнение последующего технологического раствора не только компонентами, содержащимися в исходной воде, применяемой для промывки, но и компонентами, вынесенными поверхностью деталей из предыдущей технологической ванны. При промывке в ванне непроточной промывки раствор, вынесенный из технологической ванны с деталями, и растворённые в нём вещества полностью с поверхности деталей не удаляются, а лишь снижается их концентрация путём разбавления промывной водой. Самая первая партия деталей промывается чистой водой, а последующие – водой, загрязнённой веществами, смытыми с поверхности предыдущих деталей. Таким образом, в промывной воде постоянно увеличивается концентрация компонентов раствора из предыдущей ванны. При отсутствии постоянного или периодического обмена загрязнённой промывной воды на чистую может наступить такой момент, когда состав раствора в промывной ванне сравняется с составом раствора предыдущей технологической ванны и промывная ванна полностью прекратит выполнять своё назначение. Поэтому загрязнённая промывная вода должна частично или полностью обмениваться на чистую. Скорость обмена промывной воды должна быть такой, чтобы вынесенное поверхностью деталей количество компонентов предыдущего технологического раствора не повлияло на работу последующего технологического раствора, т.е. в промывной ванне необходимо поддерживать концентрацию компонентов предыдущего технологического раствора меньше предельной. Для окончательной промывки готовых деталей предельная концентрация компонентов раствора в последней ступени промывки определяется назначением и свойствами покрытия.

В табл. 4 представлены предельные концентрации отмываемого вещества (компонента предыдущего технологического раствора) в промывной воде в последней по ходу движения деталей ступени промывки для большинства встречающихся на практике случаев.

На качество промывки после некоторых операций влияет температура воды. Так, например, щелочные растворы плохо смываются с деталей, и поэтому после химического и электрохимического обезжиривания, травления алюминия и т.п. промывку ведут в горячей воде (70-90°С). В тоже время после обработки в горячем растворе щелочного оксидирования стальные детали нежелательно промывать в горячей воде, так как промывная вода может вскипеть вследствие опускания в неё горячих деталей (нагретых до 140°С). Если после горячей промывки следует активация, то перед этой операцией необходимо предусмотреть промывку в холодной воде, что исключает быстрое высыхание деталей после промывки в горячей воде и окисления, а также перетравливания горячей поверхности деталей в ванне активации.

В соответствие с ГОСТ 9.314-90 горячая вода (выше 59°С) применяется после операций обезжиривания, травления и снятия травильного шлама в щелочных растворах, при наличии на поверхности значительного количества масел или смазок, перед химическим обезжириванием или перед одновременным обезжириванием-травлением, перед нанесением покрытий в тёплых и горячих растворах, перед сушкой. Горячая вода не рекомендуется к применению после операций хроматирования по цинковому и кадмиевому покрытиям и химического оксидирования стали, алюминия и его сплавов.

Таблица 4

Предельные концентрации отмываемых веществ в промывной воде

Наименование основного* отмываемого компонента или иона технологического раствора	Наименование операции или тип электролита, используемого в этой операции, перед которой производится промывка	Предельная концентрация отмываемого вещества в последней ступени промывки, cn, г/л
Общая щелочность в пересчете на NaOH	Щелочной электролит	0,800
	Кислый или цианистый электролит	0,100
	Анодирование алюминия	0,050
	Сушка	0,100
	Промывка в мыльной воде	0,200
Кислота в пересчете на h3SO4	Кислый электролит	0,100
	Щелочной электролит	0,050
	Цианистый электролит	0,010
	Наполнение, сушка	0,010
CN– общ.	Межоперационная промывка, сушка	0,010
Cr6+, Zn2+, Pb2+, Sn2+ Sn4+	Межоперационная промывка, сушка	0,010
CNS–, Cd2+	Межоперационная промывка, сушка	0,015
Cu2+, Cu+	Никелирование	0,002
	Другие операции, сушка	0,010
Ni2+	Меднение	0,020
	Хромирование, сушка	0,010
Соли драгоценных металлов в пересчете на металл	Сушка	0,001
Fe2+	Межоперационная промывка, сушка	0,300
Красители	Межоперационная промывка, сушка	0,005

*За основной отмываемый компонент (ион) данного технологического раствора принимают тот, для которого кратность разбавления является наибольшей.

Тёплая вода (40-59 °С) применяется после операций обезжиривания, хроматирования, травления лёгких сплавов, снятия шлама, анодного окисления, перед и после химического оксидирования чёрных и цветных металлов. В остальных случаях рекомендуется применять для промывки деталей холодную воду.

kvantmineral.com

Гальванические стоки - очистка | Сточные воды гальваники? Мы знаем что делать!

Сточные воды гальванического производства следует разделять на два потока: хромсодержащие и кислотно-щелочные.Хромсодержащие сточные воды содержат токсичные соединения шести- и трехвалентного хрома, цинка, железа, сульфаты, нитраты и хлориды. На гальваническом участке хромсодержащие сточные воды формируются из промывных вод после операции оксидации и обработки магния, снятия шлама, пассивации в растворе хромпика, пассивации кадмия, меди, цинка, электро-полирования, и хромирования.Кислотно-щелочные сточные воды содержат кислоты, щелочи, минеральные соли, а также ионы таких металлов, как железо, цинк и др. Присутствуют также примеси: жиры, масла, нефтепродукты и взвешенные вещества. Кислотно-щелочные сточные воды формируется из всех остальных потоков, кроме хромсодержащих.Величина уноса и концентрации химических веществ, в промывных и сточных водах имеет значение для организации последующих систем очистки сбрасываемой воды. Промывными водами называют воду, сбрасываемую из промывных ванн после какой-либо одной технологической ванны. Сточными водами называют суммарный сброс промывных вод из ванн промывки после нескольких технологических ванн, объединенных либо по месту расположения (линия, участок, отделение, цех) либо по типу содержащихся в них веществ (кислотно-щелочные, хромсодержащие, цианистые, и т.п.). Состав сточных вод определяет тип и параметры очистных сооружений. Особое значение имеет величина концентрации отмываемых веществ в непроточных ваннах промывки – она определяет периодичность замены воды в ваннах улавливания.Если промывка осуществляется только в ваннах проточной промывки (в отсутствии ванн улавливания), то концентрация отмываемых веществ – С (г/л) определяется отношением скорости приноса компонентов раствора из технологических ванн – m (г/ч) к расходу промывной воды – Q (л/ч):

С = m/Q

При определении концентрации какого-либо вещества в промывной воде величина скорости его приноса пропорциональна удельному уносу раствора из предыдущей технологической ванны.

m=q•F•Co

Необходимо, так же, не забывать про суммарный принос вещества из всех технологических ванн, где оно присутствует, и суммарный расход воды на промывку для соответствующего гальванического участка (цеха) или типа растворов (кисло-щелочных, хромсодержащих, цианистых и т.п.).Если промывка осуществляется в ваннах проточной промывки с одной ванной улавливания, то при определении концентрации какого-либо вещества в промывной воде необходимо из количества вещества, уносимого из технологической ванны, вычесть количество вещества, накапливающегося в ванне улавливания и разность разделить на расход воды на промывку.

Характер изменения концентрации компонентов электролита в промывной воде — экспоненциальный, при устоявшейся работе технологической ванны можно считать, что:

m=0,4 q·F·CОдним из главных факторов, определяющих расход воды, является удельный вынос раствора – q из ванны с поверхностью деталей, который зависит от сложности профиля детали, состояния поверхности и времени стекания раствора. При расчетах принимают максимальные значения величины удельного выноса, представленные в таблице:

Максимальные значения величины удельного выноса

Вид обработки	Время стекания не менее, с	Норма удельного выноса, л/м2
		Кислые растворы	Щелочные и хромсодержащие растворы
На подвесках	6	0,2	0,3
В барабанах	15	0,4	0,6
В корзинах и сетках	15	0,5	0,75

Сточные воды, образующиеся в промывочных операциях, в основном содержат компоненты технологических растворов и электролитов, используемых для обработки металлов и сплавов, т.е. имеют аналогичный качественный химический состав. Однако в некоторых случаях в результате сильного разбавления этих растворов и электролитов и изменения величины рН происходят реакции гидролиза солей тяжелых металлов, разложение некоторых комплексных соединений, образование осадков гидроксидов металлов и т.п. Это означает, что химический состав промывных вод претерпевает изменения. При смешивании сточных вод, образующихся в различных технологических процессах, еще до осуществления процессов их очистки могут происходить различные химические реакции между содержащимися в них веществами (взаимная нейтрализация свободных кислот и щелочей, образование труднорастворимых гидроксидов и солей металлов и т.д.), что приводит к изменению химического состава сточных вод.

Очистка хромсодержащих сточных вод.

• Область применения: Обезвреживание хромсодержащих сточных, вод в широком диапазоне концентраций.
• Основные процессы: Сульфитными реагентами-восстановителями являются гипосульфит (тиосульфат) натрия (Na2S2O3) или бисульфит натрия (NaHSO3).

1-й этап. Восстановление Cr6+ до Cr3+ происходит по следующим реакциям:восстановление гипосульфитом натрияСr2O72- + S2O32- + 4Н+ → 2Cr3+ + 2SO42- + 2h3O;восстановление бисульфитом натрияСr2O72- + 3HSO3- + 5Н+ → 2Сr3+ + 3SO42- + 4Н2O.Реакции восстановления Cr6+ до Cr3+ протекают в кислой среде, при этом наибольшая скорость и полнота данных реакций достигается при оптимальном рН 2,5 – 3,0, для чего сточные воды подкисляют 10 – 15 % раствором h3SO4, с интенсивным перемешиванием раствора в реакторе.Для сокращения времени реакции до 5 – 7 мин используются сточные воды с концентрациями Cr6+ ≥ 100 мг/л, что может быть достигнуто применением противоточной (каскадной) системы промывки деталей.2-й этап. Осаждение Cr3+ происходит в щелочной среде. Для нейтрализации используют NaOH, в некоторых случаях соду и известковое молоко. Образование Сr(ОН)3 происходит по реакции:

Сr3+ + ЗОН- → Сr(OH)3 ↓.

Оптимальные для осаждения Сr(ОН)3 значения рН 8,5 – 9,0. При выходе за эти пределы растворимость Сr(ОН)3 увеличивается и, как следствие, ухудшается полнота его извлечения из сточных вод. При рН ≥ 12 амфотерная гидроокись Сr3+ в избытке щелочи образует растворимые хроматы:

Cr(ОН)3 + NaOH → NaCrO2 + ЗН2O.

Рекомендуется соблюдать строгую дозировку реагентов и интенсивное перемешивание обрабатываемого раствора в реакторе при помощи электромеханической мешалки или насоса (по байпасной линии). Необходим периодический качественный контроль (химический анализ) состава обработанной сточной воды на отсутствие шестивалентного хрома.Оборудование. Применяются два вида технологического оборудования — системы периодического и непрерывного действия.В установках периодического действия на 1-м этапе хромсодержащие сточные воды поступают в усреднитель-накопитель, а затем в реактор, куда после доведения рН до 2,5 – 3,0 подается 10 % раствор реагента-восстановителя.Рекомендуется применять схему двухреакторной обработки, при которой после обезвреживания шестивалентного хрома стоки подают в общий усреднитель-накопитель, а затем в реактор для осаждения Сr(ОН)3 (2-й этап).Отработанные концентрированные растворы электролитов, содержащие шестивалентный хром, сбрасываются в накопитель, а затем дозируется в реактор, где нейтрализуются.Очистка кислотно-щелочных сточных вод.

Сточные воды гальванического производства содержат щелочи, кислоты и соли металлов. Очистка общего потока сточных вод состоит в нейтрализации содержащихся в них кислот, щелочей и переводе ионов металлов в труднорастворимые соединения с последующим извлечением дисперсной фазы. Как правило, после усреднения сточные воды имеют кислую реакцию (pH < 7), поэтому для перевода ионов металлов в труднорастворимые соединения сточные воды необходимо обработать щелочным реагентом. На практике применяются следующие щелочные реагенты: известь (известковое молоко), карбонат натрия (сода), едкий натр (гидроксид натрия) и др.Как показывает опыт эксплуатации очистных сооружений, применение извести связано с определенными трудностями. Так, при нейтрализации известью сточных вод, содержащих свободную серную кислоту и ее соли, образуется малорастворимый сульфат кальция, который при достижении определенной концентрации (2 г/л) выпадает в осадок, что приводит к образованию «зарастанию» стенок труб и аппаратов, а также к значительному увеличению объема твердых отходов. Кроме того, для дозирования данного реагента требуется более дорогостоящее оборудование. Сложность приготовления известкового молока заключается в том, что известь содержит большое количество недожженного и пережженного известняка и пустой породы, образующих крупнодисперсный шлам, который может засорять проходные отверстия дозирующих устройств и трубопроводов. Даже самые совершенные дозаторы не могут работать на известковом молоке, не освобожденном от тяжелого шлама хотя бы простым отстаиванием. Поэтому известь целесообразно использовать только для очистки сточных вод, содержащих фторид-ионы, а также концентрированных технологических растворов, содержащих сульфат-ионы.На основании уравнений нейтрализации можно рассчитать необходимое количество щелочных реагентов для осаждения ионов металлов и нейтрализации кислот. Данные представлены в таблицах приведенных ниже.Как видно из таблиц теоретический расход соды на нейтрализацию кислот и перевод ионов металлов в труднорастворимые соединения на 15 — 25% больше, чем расход едкого натра. Это связано с тем, что в большинстве сточных вод предприятий наряду с ионами цинка, меди, никеля, железа, хрома присутствуют ионы кальция и магния, которые также взаимодействуют с содой, при этом образуя труднорастворимые соединения соответствующих карбонатов металлов.

Расход щелочных реагентов, необходимых для нейтрализации кислот (с концентрацией 100% масс.)

Щелочь	Кислота
	h3SO4	HCl	HNO3
Ca(OH)2	0,6	1,01	0,59
Na2CO3	1,08	1,45	0,84
NaOH	0,82	1,1	0,64

Расход щелочных реагентов на осаждение металлов.

Ион металла, (кислота)	Расход щелочного реагента, г на 1 г металла
	NaOH	Na2CO3
Zn2+	1,26	1,67
Ni2+	1,73	2,20
Cr3+	1,22	1,62
Sn2+	1,31	1,82
Fe3+	2,15	2,85
Fe2+	1,43	1,90
Cu2+	2,31	3,06

Необходимо учитывать, что при взаимодействии соды с кислотами происходит выделение углекислого газа, который вызывает обильное пенообразование и коррозию оборудования. Кроме того, осадки, образующиеся при обработке сточных вод кальцинированной содой, уплотняются плохо, так как очень слабо выражены ее флокулирующие свойства.Таким образом, едкий натр (NaOH) является наиболее эффективным реагентом. Осадки, полученные с его использованием, относительно чисты, легче обезвоживаются и эффективно разделяются при осветлении сточных вод. Поэтому для достижения наилучших показателей очистки сточных вод рекомендуется использовать в качестве щелочного реагента едкий натр.Расход реагентов определяется из условия полной нейтрализации содержащихся в сточной воде кислот и перевода ионов цинка, хрома, железа, никеля в труднорастворимые соединения.Реакции химической нейтрализации и осаждения металлов протекают по нижеприведенным уравнениям:

Fe2+	+	2NaOH	⇒	Fe(OH)2¯	+	2Na+
Zn2+	+	2NaOH	⇒	Zn(OH)2¯	+	2Na+
Cr3+	+	3NaOH	⇒	Cr(OH)3¯	+	3Na+
Cu2+	+	2NaOH	⇒	Cu(OH)2¯	+	2Na+
Sn2+	+	2NaOH	⇒	Sn(OH)2¯	+	2Na+
Cd2+	+	2NaOH	⇒	Cd(OH)2¯	+	2Na+
Mn2+	+	2NaOH	⇒	Mn(OH)2¯	+	2Na+
Fe3+	+	3NaOH	⇒	Fe(OH)3¯	+	3Na+
Ni2+	+	2NaOH	⇒	Ni(OH)2¯	+	2Na+
Pb2+	+	2NaOH	⇒	Pb(OH)2¯	+	2Na+

Таким образом, при наличии в сточных водах кислотных и щелочных компонентов в первую очередь протекают реакции взаимной нейтрализации, приводящие к потере характерных свойств соединений и к образованию новых химических веществ.Общий кислотно-щелочной поток, образованный из кислотно-щелочных сточных вод и обработанных хромсодержащих сточных вод подается в реактор. В реакторе происходит усреднение качественного и количественного состава сточных вод. Дозированием раствора щелочи (едкого натра) в реакторе устанавливают pH среды в диапазоне 9.3 — 9.8 для образования труднорастворимых гидроксидов тяжелых металлов. Следует учитывать, что вследствие неравномерности сброса промывных вод (кислых и щелочных), возможны отклонения pH сточной воды и «проскок» ионов тяжелых металлов через системы очистки. Причем крайне нежелательно как понижение pH ниже 9.0, так и повышение pH выше 10.0.Сточные воды из реактора поступают на очистку от дисперсных веществ в установку ультрафильтрации. После тонкой очистки производится процесс коррекции pH. Очищенная вода соответствует требованиям по сбросу в систему канализации и требованиям к подаче на установку обратного осмоса (в случае создания системы оборотного водоснабжения гальванического производства).Глубокая очистка сточных вод на установке ультрафильтрации

Ультрафильтрация — мембранный процесс, находящийся между микрофильтрацией и нанофильтрацией. Ультрафильтрационные мембраны имеют диаметр пор 0,005-0,2 мкм и позволяют задерживать высокодисперсные и коллоидные частицы, макромолекулы с нижним пределом молекулярной массы до нескольких тысяч.Сточные воды с pH 9,5 из накопительной емкости насосом подаются на установку ультрафильтрации, состоящую из требуемого количества модулей с полимерными рулонными мембранами, пропускной способностью 50 КДа. Фильтрация осуществляется в тангенциально режиме: часть жидкости, пройдя через керамические мембраны, поступает в линию фильтрата. Остальная часть жидкости содержащая концентрат взвеси гидроксидов с помощью пневматического клапана периодически сбрасывается в емкость отстаивания. Отношение фильтрата к концентрату, примерно 20:1В процессе ультрафильтрации образуются фильтрат, содержащий растворимые соли, и концентрат, содержащий дисперсные вещества и коллоидные частицы.Чтобы осадка на мембранах было меньше (и, соответственно, период работы ультрафильтрационных аппаратов был больше), проводится регенерация мембран путем периодического (импульсного) перекрытия линии фильтрата. Частота и время промывок, определяются в процессе пусконаладочных работ.

Глубокая очистка сточных вод на установке обратного осмоса

Обратный осмос – мембранный процесс, характеризуемый почти полным освобождением воды от ионов поливалентных металлов и достаточно полным (до 98%) снижением концентрации моновалентных солей. Снижение индекса SDI (мутности) достигает 100%, т.к. проникновение через мембрану обратного осмоса возможно, только в виде истинных растворов.Сточные воды предварительно доводятся до слабокислого либо нейтрального pH (6,5-7) и подаются на установку обратного осмоса в тангенциальном режиме. Соотношение концентрата сточных вод к фильтрату составляет 1:20.Отфильтрованная таким образом вода соответствует 2 категории воды для гальванических производств ГОСТ 9.314.90, что позволяет применять ее как оборотную воду для процессов приготовления электролитов и каскадных промывок.

www.galvanostok.ru

Очистные сооружения гальваники - проектирование

Очистка сточных вод гальванического производства (проектирование)

       Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования значительного объёма сточных вод, содержащих вредные примеси тяжелых металлов, высокотоксичных соединений, неорганических кислот, щелочей, поверхностно-активных веществ и других а также большого количества твердых отходов, содержащих тяжелые металлы в малорастворимой форме.    В гальваническом производстве вода используется на хозяйственно-бытовые, противопожарные и технологические нужды. Технологические нужды включают в себя: приготовление технологических растворов, промывка деталей, охлаждение оборудования (выпрямители) и растворов (ванны), прочие нужды (промывка фильтров, профилактика оборудования). Расход воды на приготовление технологических растворов определяется объемом ванн и составом растворов. Расход воды на охлаждение выпрямителей определяется их типом и мощностью и указывается в технической документации (паспорте). До 90-95% воды в гальваническом производстве используется на промывочные операции, причем удельный расход воды зависит от применяемого оборудования и колеблется в широком диапазоне от 0,2 до 2,3 м3 на 1 м2 обрабатываемой поверхности. Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, оказывают вредное воздействие на экосистему. Например, соединения меди и кадмия даже в малых концентрациях оказывают резко выраженное токсическое действие на рыб и другие водные организмы. 

    Операции обработки поверхности и нанесения покрытий разделяются друг от друга операциями промывки, вследствие чего гальваническое производство неразрывно связано со сбросом отработанных промывных вод. Объем, количественный и качественный состав стоков зависит от расхода воды на промывку и применяемой схемы промывки, а также от составов технологических растворов и степени сложности профиля деталей. Таким образом, рационализация водопотребления через выбор применяемого оборудования и схем промывки, определяют объем, количественный и качественный состав промывных и сточных вод и состав очистного оборудования, эффективность его работы.     Разнообразный ассортимент применяемых гальванических покрытий обуславливает многообразие загрязнений, находящихся в сточных водах. Исходя из фазового состояния вещества в растворе, все загрязнения можно подразделить на четыре группы: 

• взвеси в виде тонкодисперсных суспензий и эмульсий; • коллоиды и высокомолекулярные соединения; • органические вещества, растворенные в воде; • соли, кислоты, основания, растворенные в воде.        Для каждой из групп загрязнений существуют свои методы очистки. Так, для очистки воды от веществ первой группы загрязнений наиболее эффективны методы, основанные на использовании сил гравитации, флотации, адгезии. Для второй группы – коагуляционный метод. Загрязнения третьей группы наиболее эффективно извлекаются из воды в процессе адсорбционной очистки, а загрязнения четвертой группы, представляющие собой электролиты, удаляют из воды переводом ионов в малорастворимые соединения, используя для этого реагентный метод или методы обессоливания.       При проектировании систем водоснабжения современных гальванических производств чаще всего возникает необходимость резкого сокращения промышленных сточных вод, поступающих в водные объекты. В зависимости от состава исходных сточных вод, региональных нормативов приема промышленных сточных вод в городские канализационные сети, решаются вопросы применения комплексных методов очистки воды.        Для реализации вышеуказанных задач, целью которых является значительное снижение или полное исключение сброса в водные объекты загрязняющих веществ с промышленными сточными водами, внедряются автоматизированные очистные сооружения на базе новых технологий очистки воды производственных предприятий. Наиболее прогрессивным представляется сегодня создание производств с замкнутым циклом водоснабжения, внедрение мембранных, ионообменных и электрофлотационных технологий очистки сточных вод, регенерация отработанных растворов электролитов, в том числе кислот, щелочей и солевых концентратов с использованием извлекаемых продуктов в качестве вторичного сырья.       Гальванические производства имеют, два вида сточных вод: 

• концентрированные отработанные растворы гальванических ванн и ванн химической обработки; 
• промывные воды ванн горячей и холодной промывки. 

            

       Методы очистки можно разбить на семь групп: 

1) механические; 2) химические; 3) коагуляционно-флотационные; 4) электрохимические; 5) сорбционные; 6) мембранны; 7) биологические. 

        Однако ни один из указанных методов самостоятельно не обеспечивает в полной мере выполнение современных требований: 

• очистка до норм ПДК, особенно по ионам тяжелых металлов; 

• возврат 90-95% воды в оборотный цикл; невысокая себестоимость очистки; 

• малогабаритность установок, утилизация ценных компонентов (кислот, щелочей, металлов). 

   При больших объемах производства на локальных установках очистки целесообразно использовать электрохимические и мембранные методы (электролиз, электродиализ, электрофлотация), а централизованные очистные сооружения основывать на сочетании нескольких методов: реагентный, электрофлотация и ионообмен. 

        При небольшом объеме производства предпочтение следует отдать электрохимическим и мембранным методам. Электрохимические методы очистки имеют ряд преимуществ перед химическими способами: упрощенная технологическая схема и автоматизация при эксплуатации производственных установок; меньшие производственные площади, необходимые для размещения очистных сооружений; возможность обработки сточных вод без их предварительного разбавления; уменьшение количества осадков после обработки сточных вод. 

Реагентная очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов

       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). При нейтрализации кислых сточных вод известковым молоком, содержащим значительное количество известняка, а также растворами соды некоторые ионы тяжелых металлов (цинк, медь и др.) осаждаются в виде соответствующих основных карбонатов, которые менее растворимы в воде, чем соответствующие гидроксиды. 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 рН, чем соответствующие гидроксиды. 

 

Обезвреживание циансодержащих сточных вод

       Технологические сточные воды в гальванических процессах цинкования, кадмирования, меднения и серебрения содержат высокотоксичные простые и комплексные соединения циана (цианиды): NaCN, KCN, CuCN, Fe(CN)2, - простые цианиды; [CU(CN)2]-, [CU(CN)3]2-, [CU(CN)4]3-, [Zn(CN)4]2-, [Cd(CN)4]2-,[Fe(CN)6]3-, [Fe(CN)6]4-, [Ag(CN)2]- - комплексные цианиды. Количество цианидов в сточных водах гальванических цехов варьируется в широких пределах: при наличии ванн улавливания - 2-30 мг/л, без ванн улавливания - до 150-300 мг/л. Для обезвреживания циансодержащих сточных вод используются различные модификации реагентного метода, основанные на химическом превращении высокотоксичных цианидов в нетоксичные, легко удаляемые продукты: окисление цианидов в щелочной среде до цианатов с последующим их гидролизом до карбонатов и аммония. 

 

Реагентная очистка сточных вод от шестиваленгного хрома

    Соединения шестивалентного хрома – хромовая кислота и ее соли применяются при нанесении хромовых покрытий, при химической обработке (травление, пассивирование), при электрохимической обработке (анодирование), при электрополировке стальных изделий.         Сточные воды обрабатываются в две стадии: • восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного; • осаждение трехвалентного хрома в виде гидроксида. В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты – сульфит (Na2SO3), бисульфит (NaHSO3), пиросульфит ((Na2S2O5).

       Восстановление Сг6+ до Сг3+ происходит по реакциям: восстановление сульфитом натрия Сг2О72- + 3S032- + 8Н+ ––> 2Cr3+ + 3S042- + 4Н2O восстановление бисульфитом натрия Сг2О72- + 3HSO3– + 5Н+ ––> 2Сг3+ + 3S042– + 4Н2O восстановление пиросульфитом натрия 2 Сг2О72- + 3S2052– + 10Н+ ––> 4Cr3+ + 6S042– + 5Н2О 

 

Электрофлотация

    Основным техническим узлом системы очистки является электрофлотатор, включающий в себя блок нерастворимых электродов, систему сбора шлама, источник постоянного тока и вытяжной зонт. Работа аппарата основана на электрохимических процессах выделения водорода и кислорода за счет электролиза воды и эффекта флотации. Установка работает, как в непрерывном, так и в периодическом режимах и обеспечивает извлечение взвешенных веществ, нефтепродуктов, ПАВ, ионов тяжелых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+ Ca2+, Mg2+ и др. в виде гидроксидов и фосфатов.       Безреагентный электрохимический модуль предназначен для очистки сточных вод от ионов тяжелых цветных металлов. Модуль состоит из электрокорректора рН, двухсекционного электрофлотатора, вспомогательных емкостей для промывной и очищенной воды, дозиоующих насосов. Работа модуля основана на процессах образования дисперсной фазы нерастворимых гидроксидов тяжелых металлов и их электрофлотации. Промывная вода, содержащая ионы Cu2+, Ni2+, Zn2+, Сг3+, Fe3+, Cd2+ индивидуально или в смеси, подается в катодную камеру электрокорректора рН, где за счет электролиза воды выделяется водород и происходит подщелачивание среды до рН гидратообразоваиия тяжелых металлов. В анодной камере, отделенной от катодной мембраной, происходит накапливание анионов SO42-, С1- и других, за счет чего происходит обессоливание воды. В электрофлотационной камере происходит электрофлотация гидроксидов металлов в виде флотошлама. Очистка от ионов Сг6+ производится после восстановления до Сг3+. Очистка циансодержащих стоков осуществляется после окисления циана. Установка работает в непрерывном режиме и обеспечивает извлечение ионов металла в виде гидроксида, доведение рН до оптимальных значений, получение анолита для переработки флотошлама. Флотошлам удаляется из электрофлотатора пеносборным устройством. При локальной очистке сточных вод возможно повторное использование извлеченного гидроксида металла на корректировку и приготовление электролита основной ванны или для переработки электролизом на металл.      Технологическая схема очистки сточных вод: Е1, Е2, Е3 –накопительная ёмкость; Н1, Н2 – насос; Д1, Д2, –ёмкость приготовления раствора реагента; НД1, НД2, НД3 – дозирующий насос; Р1 – реактор смешения; ЭФ – Электрофлотационный модуль; ИПТ – источник питания электрофлотационного модуля; ФП – фильтр пресс; КФ – кварцевый фильтр; ИФ – ионообменный фильтр. 

 

Ионообменная очистка

     При ионообменной очистке из сточных вод гальванических производств удаляют соли тяжелых, щелочных и щелочноземельных металлов, свободные минеральные кислоты и щелочи, а также некоторые органические вещества. Очистку сточных вод производят с помощью синтетических ионообменных смол, представляющих собой нерастворимые в воде гранулированные полимерные материалы. В составе молекулы ионита имеется подвижный ион (катион или анион), способный в определенных условиях вступать в реакцию обмена с ионами аналогичного знака заряда, находящимися в сточной воде.Ионный обмен происходит в эквивалентных отношениях и в большинстве случаев является обратимым. Реакции ионного обмена протекают вследствие разности химических потенциалов обменивающихся ионов. В общем виде эти реакции можно представить следующим образом: mA + RmB ↔ mRA + В      Целесообразность использования ионного обмена как метода очистки и возвращения 85-95% промывных вод ограничивается приростом содержания солей от 1 до 5 мэкв/л (50-250 мг/л). Это следует учитывать при определении или разработке режима водопользования в гальваническом производстве. Очевидно, при каскадно-противоточной промывке, в связи с высокой концентрированностью промывных вод, метод ионного обмена нецелесообразен.      Ионообменный фильтр финишной очистки требуется для достижения региональных предельно допустимых концентраций ПДК вредных веществ по ионам тяжелых металлов, таких как Cu2+, Ni2+, Zn2+. Схема предусматривает обработку кислотно-щелочных и хромсодержащих сточных вод в самостоятельных технологических цепочках. Схема обеспечивает глубокую очистку воды от тяжелых металлов до уровня 0,01 мг/л, взвешенных веществ и нефтепродуктов до 0,1–0,5 мг/л. Рекомендуется для вновь строящихся очистных сооружений в регионах с жесткими требованиями ПДК. 

 

Мембранные установки

        Процессы обратного осмоса и ультрафильтрации основаны на способности молекул воды проникать через полупроницаемые мембраны. При приложении к раствору давления, превышающего осмотическое давление, возникает обратный поток воды через полупроницаемую мембрану. При этом с противоположной стороны мембраны можно получить очищенную воду. Этот механизм справедлив как для обратноосмотических (гиперфильтрационных), так и для ультрафильтрационных установок. Отличие заключается в практической реализации этих методов. При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых сравнимы с размерами молекул воды (диаметр частиц 0,0001-0,001 мкм). В обратноосмотических установках используют полупроницаемые мембраны толщиной 0,1-0,2 мкм с порами 0,001 мкм под давлением 6-10 МПа. При ультрафильтрации размер отделяемых частиц на порядок больше (диаметр частиц 0,001-0,02 мкм). В ультрафильтрационных установках применяют полупроницаемые мембраны с порами 0,005-0,2 мкм под давлением 0,1-0,5 МПа. Рулонные мембранные элементы для установок обратного осмоса работают по принципу тангенциальной фильтрации. В процессе обессоливания, она разделяется на два потока: фильтрат (обессоленная вода) и концентрат (раствор с высоким солесодержанием). Разделяемый поток воды движется в осевом направлении по межмембранным каналам рулонного элемента, а фильтрат спиралеобразно по дренажному листу в направлении отвода фильтра. Концентрат выходит с другой стороны мембранного модуля обратного осмоса. Сегодня обратноосмотические мембранные элементы рулонного типа являются наиболее распространенными и наименее дорогостоящими.         Процесс мембранного разделения зависит от давления, гидродинамических условий и конструкции аппарата, природы и концентрации загрязнений в сточных вод, а также от температуры. Увеличение концентрации раствора приводит к росту осмотического давления растворителя, повышению вязкости раствора и росту концентрационной поляризации, т.е. к снижению проницаемости и селективности.            Обратный осмос рекомендуется использовать при следующей концентрации стоков: для одновалентных солей - не более 5-10 %; для двухвалентных - 10-15 %; для многовалентных - 15-20 %. Для уменьшения влияния концентрационной поляризации организуют рециркуляцию раствора и турбулизацию прилегающего к мембране слоя жидкости, применяя увеличение скорости движения жидкости вдоль поверхности мембраны.           С повышением давления удельная производительность мембран увеличивается, так как растет движущая сила процесса. Однако при высоких давлениях происходит уплотнение материала мембран, что вызывает снижение проницаемости, поэтому для каждого вида мембран устанавливают оптимальное рабочее давление. 

 

Выпарные установки

     Выпарные аппараты в гальванике, как правило, применяются для упаривания промывных вод при многоступенчатой (каскадной) промывке, а также воды из ванн улавливания. Использование вакуумных выпарных установок на очистных сооружениях позволяет вернуть в технологические процессы ценные компоненты и снизить либо полностью исключить сброс сточных вод, содержащих токсичные соединения тяжелых металлов: меди, цинка никеля, хрома, свинца и пр. При использовании данной технологии значительно сокращаются эксплуатационные затраты на очистку сточных вод.       Концентрирование сточных вод с последующим выделением растворенных веществ используется для обессоливания сточных вод. Процесс состоит из двух стадий: концентрирования сточных вод и выделения сухого остатка (кристаллизацией, сушкой, сжиганием в печах). Метод позволяет использовать как полученную обессоленную воду в основной технологии, так и выделенные твердые вещества - соли.      Для концентрирования растворов в промышленности наиболее распространены выпарные установки: одноступенчатые и многоступенчатые с выпарными аппаратами различной конструкции.           При производительности до 2 м3/ч сточной воды можно использовать выпарные аппараты с паровым нагревом и перемешиванием, кипение в них происходит в большом объеме. Они имеют следующие недостатки: небольшая производительность, низкий коэффициент теплопередачи, большая металлоемкость, а также необходимость периодических остановок для очистки поверхности нагрева от накипи. Для концентрирования средне и высокосоленых стоков перспективны аппараты с вынесенной поверхностью нагрева и принудительной циркуляцией при скорости потока 2—3 м/с. При таких условиях значительно уменьшается отложение солей на поверхности нагрева.           В последнее время для организации оборотного водоснабжения на предприятиях получили распространение аппараты с вынесенной зоной испарения и естественной или принудительной циркуляцией. В этих аппаратах раствор подогревается в трубах, а испарение происходит вне поверхности нагрева. Для равномерного подвода пара к трубкам между корпусом и крайними трубками имеется кольцевое пространство. Дистиллят отводится из корпуса в корпус из нижней части греющей камеры. В сепараторе капли отделяются в ловушках с наклонными жалюзи. Для более глубокой очистки пара от солей в первых двух корпусах аппарата установлены барботажные тарелки. Могут быть использованы также пленочные выпарные аппараты: вертикально-трубчатые с нисходящей и восходящей пленками, горизонтально-трубчатые с растекающейся пленкой и роторные.

Запросить коммерческое предложение и цены

kspr.ru

Нейтрализация сточных вод гальванических производств

Сейчас трудно представить, что какое либо предприятие по механической обработке металлов, радиоэлектроники, изготовлению метиз и других товаров, обходиться без цехов гальванических покрытий. Даже если таких цехов нет, то уж наверняка есть цеха подготовки металла и нанесения защитных покрытий (травление, обезжиривание, горячие цинкование).  Все эти предприятия рано или поздно (на стадии проектирования или уже на стадии эксплуатации) сталкиваются с проблемой утилизации сточных вод.

Типовые “Советские” и зарубежные схемы очистки сточных вод гальваники и подготовки металла включают в себя обычно стадии реагентной обработки , нормализации pH и отстаивание сточных вод. Такая схема совсем не плоха, но уже не обеспечивает очистку воды до ужесточившихся норм сброса, предъявляемыми местными водоканалами, из-за достаточно плохого отстаивания мелкодисперсных взвесей оксидов и гидроксидов металлов и устаревших подходов в реагентной очистки.

Для решения этих проблем разработаны достаточно современные схемы очистки воды.  Но у многих из них наблюдается ряд недостатков:

— при использовании гальвано-коагуляторов, это большое содержание железа в сточных водах, и большое количество отходов,

— при использовании флотационных методов, это сравнительно низкая допустимая нагрузка по взвешенным веществам на входе в аппарат (не более 100 мг/л, включая гидроксиды и фосфаты металлов), что подразумевает, во многих случаях, дополнительные  очистные сооружения перед подачей воды на флотацию,

— при использовании тонкослойных отстойников, это не достаточная степень очистки воды и громоздкость самого основного оборудования,

— при использовании выпарных установок, это высокие капитальные и эксплуатационные затраты на 1м3 очищенной воды,

— при использовании обратного осмоса, это не высокий выход очищенной воды и жесткие требования по качеству входящей воды, и все это при весьма скромном сроке службы ОО мембран, при такой усиленной нагрузке,

— при использовании ионного обмена, это необходимость утилизации промывных вод (концентратов), и сравнительно невысокая возможная фактическая концентрация солей на входе в аппарат, этот метод более пригоден на финишной стадии доочистки.

Для комплексного устранения этих проблем, нами был разработан метод, лишенный перечисленных недостатков, и обладающий пожалуй одним основным недостатком – он в 1,5 – 2 раза дороже некоторых из выше приведенных решений.

Из несомненных плюсов данного метода можно отметить:

— высокое качество очистки сточных вод,

— низкие эксплуатационные и энергетические затраты,

— высокая удельная производительность очистных сооружений на единицу площади,

— полное исключение проскока (что не гарантируют все известные методы, кроме выпаривания),

— полная автоматизация процесса за исключением разгрузки влажных осадков из фильтр-пресса или гравитационного фильтра.

Чтобы стала понятна суть этого метода, разберем подробно, как происходит очистка сточных вод гальваники и металлообработки в нашем варианте:Кислотно-щелочные (КЩ) промывные воды и отработанные растворы КЩ электролитов поступают в усреднитель. Автоматическим дозированием серной кислоты и раствора каустика в усреднителях поддерживается необходимый pH. В усреднителе КЩ поддерживается pH гидроксидообразования тяжелых металлов (около 8,5-9 ед.). Усреднители оборудованы перемешивающими устройствами, датчиками pH и Rx (для контроля полноты прохождения реакции). Промывные воды, смешиваются с КЩ водами и подаются на ступень ультрафильтрации, где происходит извлечение нерастворимых взвесей гидроксидов и оксидов металлов. Далее очищенная вода нормализуется по pH раствором серной кислоты и сбрасывается либо в канализацию, либо поступает на ступень обратного осмоса, для возврата в производство.

Шлам оксидов и гидроксидов металлов с ультрафильтрации отводиться в отстойник, в него же дозируется раствор извести. Происходит уплотнение и укрупнение осадка. Далее осадок пневматическим насосом подается на фильтр-пресс, где происходит его обезвоживание. Вода стекшая с фильтр-пресса, содержит небольшое количество дисперсной фазы, и направляется в усреднитель КЩ, в голову очистных сооружений. Очищенная вода соответствует как нормам по сбросу в городскую канализацию, так и требованиям к подаче на установку обратного осмоса с целью удаления растворимых солей при создании на предприятии оборотного водоснабжения.

Твердый отход влажностью 80-75% после выгрузки из гравитационного фильтра сдается на утилизацию региональным предприятиям по переработке твердых отходов. Основным технологическим узлом ОС является установка ультрафильтрации и обратного осмоса на основе рулонных полимерных мембран с размером пор 50кДа. Установка ультрафильтрации работает под давлением 2-4 бар в непрерывном режиме тангенциальной фильтрации. На мембранах задерживаются практически все остаточные взвешенные вещества и коллоидные частицы.

Система ультрафильтрации гальванических сточных вод для промышленного применения

Установка оборудована электромагнитными клапанами, которые управляются контроллером. В соответствии с настройками контроллера периодически производится сброс УФ концентрата в накопитель. Для поддержания производительности производится периодическое перекрытие линии фильтрата мембран во время циркуляции жидкости в установке. Фильтрат УФ содержит растворимые соли, такие как Na2SO4, NaCl, (NaNO3 при исходном наличии ионов NO3-), и собирается в промежуточной емкости для корректировки pH перед подачей на ОО установку.

Полимерные рулонные мембранные УФ и ОО элементы имеют срок службы до 4 лет, и обладают повышенной химической и износостойкостью. Для контроля уровня жидкости и управления насосами накопители и реактора оборудуются датчиками уровня. Для контроля расхода жидкости и управления потоками основные трубопроводы оборудуются ультразвуковыми расходомерами. Для контроля величины pH и RX накопительные емкости и реактора оборудуются датчиками pH и RX.

Вот видео-пример фильтрации и полного засорения мембран гидроксидов тяжелых металлов, вследствие неправильного подбора мембран.