Авторы: Е.В. Фурман,Д.С. Ткач.
Источник: материалы XXIII Всеукраинской научной конференции аспирантов и студентов «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов». — Донецк: ДонНТУ, 2014.
Цех санитарно-технической арматуры ПАО «АЗОЦМ» является производителем санитарно-технической арматуры на основе латунного проката собственного производства завода. Гальваническое покрытие хромом и никелем осуществляется с целью придания товарного вида, для повышения срока эксплуатации изделий и производится на гальванической линии цеха. Покрытие металлами осуществляется в гальванических ваннах. Перед нанесением гальванического покрытия заготовки изделий проходят стадии декапирования раствором серной кислоты и обезжиривания раствором щелочи. В процессе периодического опорожнения ванн гальванической линии образуются следующие виды сточных вод:
Существующая схема очистки предусматривает реагентную очистку сточных вод. Загрязняющие вещества удаляются из воды с помощью известкового молока в виде малорастворимых соединений. Для наилучшего осаждения образующихся взвешенных веществ необходим избыток железа в воде, для чего используется коагулянт FeCl3 с последующим добавлением флокулянта. Очистка от взвешенных веществ осуществляется в пресс-фильтре, откуда сточная вода поступает на доочистку в ионообменный фильтр. Взвешенные вещества в виде шлама передаются третьим лицам на утилизацию.
Анализ схемы выявил следующие ее недостатки на стадии первичной очистки:
Анализ литературных источников показал, что для первичной очистки сточных вод гальванической линии более перспективным является метод электрокоагуляции, так как он имеет ряд преимуществ по сравнению с методом реагентной очистки:
Существуют также преимущества, не связанные с эффективностью очистки от тяжелых металлов, например доступность источника постоянного тока, применяемого в процессе гальванического покрытия. Также следует обратить внимание, что кислород, выделяющийся на аноде электролизера, обладает окислительными и обеззараживающими свойствами, снижая уровень БПК и ХПК воды.
Существующие установки для электрокоагуляции делят на установки с пластинчатыми и насыпными растворимыми электродами. В случае применения последних в качестве электродов применяется металлическая стружка или металлический лом, засыпанный в вертикальные перфорированные кассеты из полимерного материала. Для увеличения массообмена с электродами возможно использование метода, разработанного в США, который заключается в направленном потоке мельчайших пузырьков воздуха к электроду, который разрушает примыкающий к нему диффузионный слой.
В соответствии с вышесказанным возможно использование следующей схемы очистки сточных вод методом электрокоагуляции (рис.1): кислые и щелочные воды подаются вместе с хромсодержащими и никельсодержащими водами в электрокоагулятор 1, куда также подается сульфит натрия из бака 4 для ускорения процесса восстановления хрома (VI). Параметры коагуляции определяются в соответствии с условиями протекания процесса. После электрокоагулятора вода направляется в сборник 2, где идет дальнейшее хлопьеобразование. Затем раствор, объединяясь с осадком из электрокоагулятора, подается в пресс-фильтр 3, после чего фильтрат направляется на доочистку. Питание электрокоагулятора производится от источника постоянного тока 5.
1 — электрокоагулятор, 2 — сборник, 3 — пресс-фильтр, 4 — бак с сульфитом натрия, 5 — источник постоянного тока
Рисунок 1 — Технологический узел электрокоагуляции.
Расход электроэнергии на очистку от тяжелых металлов в электрокоагуляторе с насыпным катодом составляет в среднем 10 кВт на 1 кг тяжелых металлов. Описаны следующие условия протекания процесса: расход воды не более 50 м3/ч, рН 2,5 — 2,7, концентрации никеля и цинка до 100 мг/дм3, хрома до 200 мг/дм3; подаваемое напряжение 12В при плотности тока 1,0–5,0 А/дм2.