Нейтрализация сточных вод из гальванических цехов.

В качестве современного комплексного метода нейтрализации ионов различных металлов и кислот применяется их осаждение раствором цианидферрата и сульфида натрия. Последние в кислых растворах практически нерастворимы, не токсичны и хорошо растворяются в воде. Такой раствор обеспечивает гораздо большую полноту осаждения, чем, например, известь. Расход этих реагентов определяют исходя из допустимых концентраций ионов металлов или кислот в сточных водах согласно санитарно-бытовым нормам (табл. 66).

66. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в водоемах санитарно-бытового водопользования

Наименование вещества	Концентрация, мг/л
Анилин	0,1
Бензол	0,5
Бериллий (Ве2+)	0,0002
Ванадий (V)	0,1
Вольфрам (VI)	0,1
Диэтиламин	2
Кобальт (Со2+)	1
Молибден (VI)	0,5
Мышьяк	0,05
Нитраты (по азоту)	10
Роданиды	0,1
Ртуть (Hg2+)	0,005
Свинец (Рb2+)	0,1
Селен (Se6+)	0,001
Сурьма (Sb3+)	0,05
Теллур (Те2+)	0,01
Уротропин	0,5
Ферроцианиды	0,5
Фтор (F-)	0,2
Цианиды (кроме цианидферратов)	0,1
Аммиак (по азоту)	2
Кадмий (Cd2+)	0,01
Медь (Cu2+)	0,1
Никель (Ni2+)	0,1
Сульфиды	-
Титан (Тi4+)	0,1
Уксусная кислота	0,5
Хлор активный	-
Цинк (Zn2+)	1
Бензин	0,1
Винилсиликонат натрия (ГКЖ-12)	2
Железо (Fe3+)	0,5
Керосин	0,1
Ксилол	0,05
Толуол	0,5
Хром (Cr3+)	0,5
Хром (Cr6+)	0,1
Этилсиликонат натрия (ГКЖ-10)	2

Примечание. При предупредительном санитарном надзоре - предельно допустимую концентрацию каждого вещества, входящего в комплекс, следует уменьшать во столько раз, сколько вредных веществ содержится в водоеме.

На передовых предприятиях гальванические цеха располагают на втором этаже, а станцию нейтрализации - на первом. При этом значительно облегчается поступление и обработка технологических сточных вод без применения дополнительных накопителей и насосов. Кислото- и щелочесодержащие сточные воды поступают по одной, хромсодержащими - по другой, а цианидсодержащие - по третьей отдельной линии.

В большинстве случаев сточные воды из гальванического цеха самотеком поступают в накопитель, представляющий собой железобетонную емкость, футерованную внутри диабазовой плиткой или резиной, а из накопителя - в реактор - монжюс, рассчитанный на работу под давлением. Реактор изготовлен из стали и облицован внутри поливинилхлоридом.

Процесс нейтрализации в реакторе длится 7 - 15 мин (с учетом времени на загрузку и разгрузку) и контролируется по значению рН. Чем выше значение рН сточных вод (кислото- и щелочесодержащих), поступающих на нейтрализацию, тем меньше времени требуется на их обработку. Момент окончания нейтрализации хром-содержащих вод можно определить химическим анализом.

Для нейтрализации хромосодержащих вод применяют бисульфат натрия и серную кислоту. Нейтрализация кислото- или щелочесодержащих вод обеспечивается едким натром, кальцинированной содой или серной кислотой. Едкий натр (жидкий) добавляют в ванну непосредственно из бочек с помощью щелочестойкого насоса, а остальные компоненты - вручную из бутылей или пакетов.

Обезвреженные сточные воды из монжюса направляются в расширитель, представляющий собой стальную, футерованную винипластом или резиной ванну, выполняющую функции предварительного отстойника. Отстой из ванны обычно выбирают 1 раз в квартал. Из расширителя нейтрализованные воды самотеком поступают в отстойники (или сборники), расположенные на прилегающей к гальваническому цеху территории.

Отстойники работают по принципу сообщающихся сосудов. Вода из первого отстойника непрерывно уходит в канализацию, а шлам переходит во второй. Отстойники изготовлены из железобетона. Шлам из последнего отстойника поступает самотеком в бак-приемник, расположенный в вакуумном отделении, находящемся в полуподвальном помещении. Далее шлам поступает на вакуум-фильтр, снабженный вакуум-насосом, обеспечивающим отсос воды или шлама, и кольцевым насосом, служащим для выброса воды в канализацию.

Пастообразный шлам (в виде сырого порошка) автоматически скребками вакуум-фильтра соскабливается в противень, с которого потом удаляется в специальную емкость и вывозится с территории завода.

Отработанные электролиты (кислые или щелочные) нейтрализуют также, как и сточные воды, только для этого используют более концентрированные растворы и в большем количестве. Как правило, отработанные электролиты на станцию нейтрализации поступают периодически.

Одним из прогрессивных методов нейтрализации цианидсодержащих сточных вод или отработанных цианистых элекролитов является электрохимическое их разложение.

Участок обезвреживания цианидов расположен на первом этаже, и сточные воды самотеком поступают в накопитель, представляющий собой стальной бак, облицованный внутри винипластом.

Из накопителя воды периодически направляют в стальные ванны, футерованные винипластом. Количество ванн обусловлено дебитом сточных вод, содержащих цианиды. Ванны снабжены катодными и анодными штангами, бортовыми вентиляционными отсосами, барботерами для сжатого воздуха, а также индивидуальными выпрямителями постоянного тока типа ВАС-600/300. При этом катоды изготовляют из стали 12Х18Н9Т, а аноды - из графита.

Для повышения электропроводности сточных вод перед электролизом вводят NaCl (5 г/л). После этого сточные воды в ванне перемешивают сжатым воздухом в течение 10-15 мин. Режим нейтрализации: i_к = 2÷3 А/дм², S_к=1,5 дм²/л, S_а:S_к = 1:1, напряжение 36 В, температура 15-30°С, продолжительность электролиза 2,5 - 3 ч. Процесс нейтрализации заканчивают при полном отсутствии цианидов. В процессе электролиза на катодах и дне ванны скапливается шлам, который следует удалять 2 раза в год.

Шлам сжигают в электропечи при 1000- 1200°С и в виде порошка, состоящего из смеси металлов (медь, никель и др.), отправляют на заводы по вторичной переработке цветных металлов.

Цианидсодержащие сточные воды или отработанные электролиты обезвреживают путем воздействия хлором, гипохлоритом или хлорной известью. Окисление цианида в сточных водах гипохлоритом протекает в несколько стадий с разложением на СO₂ и N₂.

Обезвреживание циана проводят только в щелочных растворах, при этом выпадают гидраты тяжелых металлов. Поэтому при окончательной очистке эти яды (за исключением цинка) полностью удаляются из сточных вод. Наличие тяжелых металлов наряду с цианидами обусловливает повышенный расход хлора. Положительное действие оказывает введение добавки сульфата окиси железа после обработки хлором.

Для очистки хромовокислых вод применяют ионообменные установки, так как химические методы экономически нерациональны. Для ионной очистки наиболее широко используют синтетическую смолу на основе стиролдивинилбензола. Она характеризуется чрезвычайно высокой стойкостью против кислого щелочного и сильно окисляющего действия и обладает высокой обменной емкостью. Концентрированные растворы, содержащие более 25 - 40% хромовой кислоты, необходимо разбавлять водой перед проведением ионного обмена. При наличии в сточных водах 10%-ной хромовой кислоты можно проводить ~300 процессов обмена. Ионообменник наполнен мелкими зернами (менее 1 мкм), помещенными на дно фильтра в цилиндрическом сосуде, изготовленном из материала, устойчивого против пропускаемой жидкости.

На предприятиях, работающих по регенерации (извлечению из сточных вод) хромовой кислоты с помощью катионного обмена, процесс следует вести при меньшем ее содержании в сточных водах, так как это позволяет делать ионообменник малогабаритным, а эксплуатацию его более экономичной. После накопления в ионном обменнике посторонних металлов его промывают 10%-ной серной кислотой или соляной кислотой.

Непроточную воду из первой промывной ванны, в которой постепенно накапливается хромовая кислота и посторонние металлы, очищают с помощью катионного обменника. Анионный обменник, обогащенный хромовой кислотой, промывают 5- 15%-ным раствором едкого натра. При этом хромовая кислота вначале получается в виде раствора хромата натрия, который пропускают через использованный катионный обменник для удаления металлов.

За рубежом для нейтрализации сточных вод и отработанных электролитов применяют так называемый комплексный метод. Участок нейтрализации находится на 900 мм ниже уровня основного здания. Все ванны для нейтрализации располагают ниже уровня пола. Уровень раствора в ваннах должен быть на 300 мм ниже уровня пола. Таким образом обеспечивается естественный сток отработанных электролитов.

Обработка фторсодержащих отходов осуществляется в ванне из бетона. Раствор перемешивают двумя пропеллерными мешалками, расположенными на одном валу, приводимом во вращение электродвигателем. При этом имеется устройство для контроля рН известковой взвеси, поступающей в ванну самотеком. Известковое молоко превращает растворимые фториды в нерастворимый фторид кальция. Средняя продолжительность пребывания известкового молока в ванне составляет 10 ч. Эффективное удаление фторидов происходит при высоком значении рН и длительной выдержке с использованием интенсивного перемешивания.

Нейтрализация использованных хромовых растворов и электролитов ведется также в бетонной емкости, футерованной поливинилхлоридом. Емкость заполняют электролитом и включают мешалку. Под действием сернистого газа, поступающего в емкость, шестивалентный хром восстанавливают до нерастворимого в щелочи трехвалентного хрома. Конец нейтрализации отмечают по изменению потенциала контрольных электродов специального прибора, погруженных в раствор. При этом сигнал поступает на реле, приводящее в действие насос, перекачивающий раствор из этой ванны в емкость для нейтрализации его кислотности. Наполнение емкости и нейтрализация шестивалентного хрома длится 20 - 30 мин (скорость потока 9 м³/ч).

Для нейтрализации цианистых растворов применяют газообразный хлор. Цианиды окисляются до двуокиси углерода и азота. Так как введение хлора приводит к снижению рН, то для повышения рН до 9 в раствор добавляют едкий натр. Хлор в виде газа поступает из резервуара непосредственно в испаритель, обогреваемый горячей водой, а затем через систему клапанов в нейтрализатор. Диффузоры для ввода хлора находятся на дне этой ванны. Мелкие пузырьки хлора полностью адсорбируются раствором, не достигая зеркала ванны. Затем содержимое ванны перекачивают в емкость для дальнейшей нейтрализации.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.