Гальваническое производство получило свое название от электрохимического метода нанесения механических и химических покрытий на различные материалы для придания им твердости и износостойкости, а также антикоррозионных, декоративных и защитно-декоративных свойств.

На гальваническом производстве может выполняться цинкование, химическая пассивация нержавеющих сталей, анодирование алюминия, химическое оксидирование сталей, химическое оксидирование алюминия и т.д. Появление сточных вод обусловлено необходимостью промывки деталей в процессе подготовки и нанесения гальванопокрытий.

Состав сточных вод гальванических цехов

В состав сточных вод гальванического производства обычно входят промывные воды (разбавленные стоки) и концентрированные растворы (травильные, моющие, обезжиривающие, хромсодержащие и циансодержащие электролиты).

Наибольший вред окружающей среде наносят соединения металлов, которые выносятся сточными водами гальванического производства. Например, циансодержащие стоки содержат свободный цианид натрия (калия), комплексные цианидные соли цинка, кадмия, меди и других металлов, а также соли щелочных и щелочноземельных металлов. Концентрация циана может колебаться в пределах 5-300 мг/л, а кислотность превышает отметку «7».

Хромсодержащие сточные воды гальванических цехов содержат шестивалентный и трехвалентный хром, ионы железа, меди, никеля, цинка, а также серную кислоту.

Соединения кадмия даже в относительно небольших количествах оказывают резкое негативное влияние на рыб и других обитателей водоемов. Хорошо изучено воздействие и других тяжелых металлов. Они могут попадать в организм человека через системы водоснабжения и продукты питания, после чего вызывают патогенез болезней печени, сердца, мозга и даже раковые опухоли.

Способы очистки сточных вод гальванического производства

Основной целью методов очистки сточных вод гальванических производств является снижение содержания тяжелых металлов до предельно допустимых концентраций. Это позволяет или сливать очищенную воду в канализацию, или возвращать ее назад в производство. Поскольку гальванические стоки содержат широкий диапазон тяжелых металлов, каждый из которых требует различных условий осаждения, на практике прибегают к многостадийной обработке. Растворенные ионы тяжелых металлов переводятся в нерастворенные химические соединения, после чего осуществляется отделение и обезвоживание твердой фазы.

В общем случае процесс очистки по технологии «Барьер» состоит из следующих этапов:

  1. Нейтрализация. Процесс, который необходим для химического осаждения металлов. Он заключается в выравнивании уровня рН до определенного значения с помощью гидроксидов натрия и кальция.
  2. Флокуляция – образование макрофлокул за счет добавления органических флокулянтов.
  3. Осаждение – отделение твердой фазы. На этой же стадии также обезвоживают шлам.
  4. Доочистка фильтрацией, сорбцией или ионным обменом.

Несмотря на все достижения, ионообменные, реагентные и коагуляционные методы не позволяют в полной мере решить вопрос обеспечения эффективной и экономичной очистки, а также рационального использования водных ресурсов. Кроме того, при применении указанных методов очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов образуются так называемые гальваношламы. Данные вещества не могут размещаться на свалках, предназначенных для твердых бытовых отходов. Захоронение гальваношламов требует наличия специальных полигонов, количество которых ничтожно мало. Поэтому большинству предприятий приходится складировать такие отходы на собственной территории или создавать временные шламохранилища.

Ионообменные и реагентные методы очистки, использующие традиционное оборудование, очень длительны и трудоемки, требуют больших затрат реагентов, имеют большую металлоемкость, характеризуются громоздким оборудованием, хотя и обладают наилучшими показателями очистки.

Технология «Барьер»

Анализируя интенсифицирующие факторы, имеющие место в аппаратах «Барьер», можно предположить, что на процессы очистки сточных вод могут оказывать существенное влияние:

  • электрохимические факторы, электромагнитная обработка и активация веществ в электрореактре;
  • диспергирование фаз;
  • геометрические параметры и режим работы флотационного слоя, его гидродинамические факторы, которые обеспечивают интенсивное перемешивание обрабатываемых сред.

Проведенный анализ очистных сооружений очистки сточных вод гальванического цеха от тяжелых металлов с помощью БМВК «Барьер» дал положительный результат. В качестве реагента-восстановителя использовались ионы железа (и сернокислотное железо FeSO4). Восстановление трех- и шестивалентного хрома за счет реагента проводилось в щелочной среде, для чего в воду вводилось известковое молоко Ca(OH)2, возможно введение других щелочей.

Поскольку в щелочной среде в качестве восстановителя дополнительно выступает гидроокись железа, в подкислении стоков нет необходимости. В очищаемую воду объемом 0,5 л было добавлено 10 мг 10%-го раствора сернокислого железа.

Для обработки применялись ферромагнитные частицы длинной 20 мм и диаметром 1,8 мм (общий вес 200 г). Время обработки составило 3 с.

В таблице 1 приведены результаты процесса очистки сточных вод гальванического цеха от тяжелых металлов с помощью БМВК «Барьер», а также сравнение полученных данных с исходными значениями и предельно допустимыми концентрациями, действительными для стран Европейского Союза.

 

Таблица 1

Результаты процесса очистки сточных вод гальванического цеха от тяжелых металлов с помощью аппарата вихревого слоя АВС-100

Наименование параметра Значение параметра Предельно допустимая
концентрация (Европейский Союз)
До очистки После очистки
1 рН 1,55 6,74 6,5-8,5
2 Fe, мг/л 9,7 2,77 2-20
3 Cu, мг/л 20,1 0,65 0,1-4
4 Ni, мг/л 6,9 <0,02
(не обнаружен)
0,5-3
5 Cr+6, мг/л 18,0 <0,005
(не обнаружен)
0,1-0,5

 Из проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1) Применение БМВК «Барьер» в процессах очистки сточных вод гальванических цехов позволяет снизить концентрацию тяжелых металлов до значений, не превышающих предельно допустимые концентрации, действующие на территории Европейского Союза. В случае никеля и шестивалентного хрома удалось добиться полного отсутствия данных веществ в очищенной воде. Это говорит о перспективе использования аппаратов вихревого слоя в странах, где действуют более жесткие требования в отношении концентраций шестивалентного хрома и никеля.

2) Очистка воды происходит быстро и не требует перерасхода используемых реагентов.

3) Процесс отстаивания осадка происходит намного быстрее, чем при использовании аппаратов с мешалкой.