Проект рационального водопользования промышленного предприятия

2H2CrO4+6FeSO4+7H2O+6H2SO4=Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+15H2O (25)

2H2CrO4+Fe+6H2SO4=Cr2(SO4)3+8H2O(26)

При выборе реагентов необходимо знать количество образующегося шлама при последующей нейтрализации трёхвалентных соединений хрома.

Для обезвреживания хроматов путём перевода их в труднорастворимые соединения чаще всего используют соединения бария. В качестве реагентов применяют твёрдый карбонат бария, гидроокись бария или раствор хлорида бария. Получающийся в результате реакции хромат бария BaCrO4 легко осаждается в нейтральной или слабокислой среде и хорошо отдаёт воду при обезвоживании. Этот метод обезвреживания хроматов применяется сравнительно редко из-за высокой стоимости реагентов.

При выборе метода обезвреживания хроматов и обезвреживающих реагентов очень важно знать увеличение солесодержания сточных вод и количество образующегося шлама. Значительное повышение содержания солей в сточных водах наблюдается при обезвреживании хроматов путём восстановления двухвалентными солями железа. В этом случае целесообразно использовать бисульфит натрия, несмотря на то, что в 2 раза больше образуется нерастворимых соединений [3].

1.4 Обработка осадков сточных вод гальванического производства

Шламы гальванических производств очень опасны для окружающей среды. Это обусловлено наличием ионов тяжелых металлов (до 30 %), которые обладают высокими токсичными, канцерогенными и мутагенными воздействиями на живые организмы.

После того как в 1994 году приняли Международное соглашение о запрещении захоронения отходов в море основными направлениями переработки гальваношламов являются: утилизация при изготовлении строительных материалов и дорожных покрытий; связывание инертными веществами или остеклование высокими температурами с целью предупреждения проявления ими своих токсичных свойств при складировании на обычных полигонах ТБО; складирование (захоронение) на специальных полигонах для токсичных отходов и переработка с получением полезных компонентов.

Однако, только последнее направление решает вопрос обезвреживания токсичных гальваношламов и рециркуляции полезных компонентов. В 1992 - 1993 гг. специалисты фирмы «Лотос-Прим» разработали и запантетовали технологию переработки гальваношламов с выделением металлов и сплавов, на основе которой был создан перерабатывающий комплекс непрерывного действия.

Предварительно обезвоженных гальваношлам из накопителя поступает в реактор, где он сушится и происходит десульфурация. Отходящие газы обрабатываются до получения сульфата кальция, который является сырьем для производства гипса. Высушенный и десульфурированный шлам подвергается восстановлению в электропечи до образования нетоксичного металлосодержащего концентрата. В процессе обработки цинк и кадмий выделяются в чистом виде из шламов. Нетоксичный концентрат переплавляют методом электрошлака, в результате чего выделяются металлы или их сплавы и шлаки. На производстве шламы обезвреживаются в шахтных печах, с ёмкостью загрузки до 60 кг шлама. Нетоксичный металлосодержащий концентрат переплавляют в печи, разработанной специалистами фирмы. Металлы и шлаки при выпуске из печи разливаются в формообразующие изложницы с дальнейшим получением готовых изделий [12].

Гальваношламы могут использоваться как наполнитель для бетона.

Машиностроительные, приборостроительные и другие предприятия широко применяют различные гальванические процессы, которые заключаются в значительном потреблении чистой воды и образовании большого количества жидких отходов (сточных вод, отработанных электродитов и т.д)

При их переработке реагентным, электрокоагуляционным и другими способами образуются токсичные твёрдые отходы - гальванические шламы (ГШ), представляющие собой смесь труднорастворимых гидроксидов, карбонатов, редко сульфидов тяжелых металлов, соединений кальция и железа.

В соответствии с СанПиН 3183-84 размещение ГШ на полигонах твердых бытовых отходов недопустимо [20]. Для захоронения этих отходов требуются специальные полигоны, исключающие вынос ионов тяжёлых металлов (ИТМ) в окружающую среду. Поскольку в России ежегодно образуется около 80 млн. т ГШ, а специальных полигонов не хватает, возможность размещения данных отходов на территории предприятий практически исчерпана. Острота проблемы обусловлена также отсутствием рентабельных способов переработки ГШ и экологически безопасных методов их утилизации.

Однако самым эффективным способом обезвреживания шламов гальванических производств является метод ферритизации. Он заключается в образовании на поверхности частиц гидроксидов металлов прочно адгезированного слоя смешанных оксидов ИТМ и железа - ферритов (с общей формулой 3M2O3•5Fe2O3, где М - двух- или трёхвалентный металл).

Процесс ферритизации ГШ протекает в щелочной среде (рН = 9 - 11), содержащей ионы Fe2+, при температуре выше 50 °С.

Затем смесь окисляют кислородом воздуха, в результате образуются ферриты тяжелых металлов. Кристаллическая решетка ферритов относится к шпинельному типу, они практически нерастворимы в воде и слабокислых средах. Существует возможность подвергать ферриты компактному захоронению в открытый грунт (выработанные карьеры, полигоны ТБО), однако они имеют ценные компоненты, которые можно использовать в дальнейшем.

Известно, что растворимость ионов тяжелых металлов из ФГШ меньше в 30-50 раз в водных и в сотни раз в кислых вытяжках по сравнению с исходными шламами.

Установлено, что длительная обработка ФГШ водой (до 40 дней) не приводит к увеличению концентрации ИТМ в вытяжке. ФГШ относятся к к мало-токсичным отходам (IV класс опасности). Они рекомендованы к к захоронению в открытый грунт, при этом желательно принимать противофильтрационные меры (уплотнять шлам, прокладывать водонепроницаемые слои).

В городе Ульяновске на одном из предприятий разработали и внедрили технологию для обезвреживания ГШ. Она заклячается в смешении суспензии шлама с раствором соли железа(II), подщелачивании смеси до рН = 9 - 10, нагреве до 60-70 °С, барботаже и последующем обезвоживании получаемых ФГШ. Производительность установки обезвреживания ГШ 1,5 м3/ч.

Процесс ферритизации наиболее выгодно применять для обезвреживания сложных по составу смешанных шламов с суммарным содержанием цветных металлов не более 10 %, так как однокомпонентные и высококонцентрированные ГШ можно подвергать переработке с получением ценных продуктов.

Были проведены лабораторные исследования технологических вариантов утилизации ГШ с регенерацией тяжёлых цветных металлов, Cr и Fе, которые основаны на сочетании различных гидрометаллургических операций, таких как: выщелачивание металлов из осадков; селективное осаждение соединений металлов; цементация металлов (селективная н суммарная); электролиз.

При использовании выщелачивания гальваношламов серной кислотой при комнатной температуре, в раствор переходят железо, хром и цветные металлы, в твердой фазе остается гипс. Гипс используют для получения алебастра.

Раствор, который содержит Fe, Cr и цветные металлы, обрабатывают содой до определенного значения рН, из - за чего выделяется железо в виде Fe(OH)3. Гидроксида железа(Ш) отделяют фильтрацией и используют для получения пигмента - порошка Fe2O3. При запуске полного технологического цикла из фильтрата действием катодного осадка цементируют медь. Извлечение меди в цементах составляет 99,5 %. После фильтрации полученный медный порошок используют как компонент при получении сплавов цветных металлов.

Однако, с помощью соды из фильтрата выделить Cr в виде чистого Cr(ОН)3 невозможно из-за соосаждения меди. Поэтому перед осаждением Cr(ОН)3 удаляют из раствора Cu (II), что достигается путем цементации ее цинком.

Zn (II) и Ni (II) оставшиеся в фильтрате осаждают совместно действием соды в виде основных карбонатов. Отфильтрованный осадок используют для получения цинк-никелевого электролита действием серной кислоты. Полученный электролит содержит, г/л: Ni -15,3; Zn - 7,5 (рН = 5). Фильтрат после нейтрализации серной кислоты направляется на сброс как соответствующий требованиям санэпидемстанции.

При электролизе цинк-никелевого электролита используют свинцовый анод и медный катод. В результате Zn (II) и Ni (II) восстанавливаются.

Известно, что с гидрометаллургических операций можно разделить все металлы, которые входят в состав ГШ. Однако, это нецелесообразным с экономической точки зрения. Наиболее выгодно получение их комбинаций.

Целесообразно выделять Cr и Fe и направлять на специализированное предприятие для получения феррохрома. Тяжелые цветные металлы выделяют путем цементации и электролиза в виде различных комбинаций меди и никеля для производства сплавов типа мельхиора; Cu, Ni, Zn - для производства сплавов типа нейзильбера, а также других, например Pb, Sn.

Полученные композиции тяжёлых цветных металлов перерабатывают на сплавы или чистые металлы на соответствующих предприятиях цветной металлургии.

Экономически выгодно организовать всю утилизацию ГШ на специализированном предприятии, куда ГШ должны поступать из нескольких регионов, а не в каждом регионе. Чтобы снизить транспортные расходы ГШ подсушивают.

Выбор конкретной технологической схемы утилизации должен базироваться на организационных и экономических факторах. В любом случае она должна осуществляться на серийном оборудовании с использованием доступных и недорогих реагентов при невысоких энерго- и трудозатратах [13].

1.5 Oрганизация oбoрoтнoгo водоснабжения на гальванических производствах

В процессе химической и электрохимической обработки изделия многократно промываются водой, чтобы отмыть их поверхность от растворов реагентов и предотвратить занесения нежелательных веществ в последующие растворы [3].

Чтобы извлечь ценные компоненты рабочей ванны, дополнительно применяют ванны улавливания с непроточной водой. Ванны улавливания наполняют водой такого же качества, как и рабочие ванны. Растворы из ванн улавливания используют при корректировке рабочих ванн или их утилизируют.

Однако, технико-экономический анализ экологических мероприятий показывает, что для экономии воды наиболее выгодно использовать каскадно-противоточную промывку (рисунок 6) [4], нежели одинарную, с возвратом воды в производство с помощью физико-химических методов концентрирования [5].

Рисунок 6 - Двухступенчатая противоточная промывка с одной ванной улавливания [14]:

1, 2 и 3 - ванны рабочие, улавливания и промывки; Q1 - расчётный расход воды, дм3/ч [14].

В сложных процессах обработки изделий, когда промывка играет решающую роль, практикуется автоматическое регулирование подачи воды в зависимости от концентрации электролита в промывочной ванне (рисунок 7). B этом случае на выпускном патрубке размещается датчик, измеряющий плотность воды по её производимости. С помощью регуляторов расхода и автоматической задвижки на выпускном патрубке устанавливают необходимую подачу воды, обеспечивающую заданную концентрацию электролита [3].

Расход воды уменьшают при многократном использовании воды на гальванической линии (рисунок 8) [4].

Расход воды - один из основных факторов, влияющих на загрязнение окружающей среды и экономические показатели технологии гальванопокрытий.

Организация систем оборотного водоснабжения необходима на гальванических производствах, где образуется большое количество сточных вод, которые содержат высокотоксичные вещества. Эта система позволяет резко сократить объём стоков. Обычно на гальванических заводах создают локальные установки для очистки промывных вод с применением обратноосмотического или ионообменного обессоливания. Обеccоленная вода возвращается в промывные ванны, а концентрат солей направляется на обезвреживание осадительными методами. Также в локальных системах очистки промывных вод используют вакуумные выпарные аппараты, которые позволяют вернуть в производство как обессоленную воду (конденсат), так и концентрат солей в виде электролита.

Рисунок 7 - Автоматическое дозирование промывной воды [15]:

1 - подача промывной воды; 2 - подача сжатого воздуха; 3 - автоматическая задвижка; 5 - датчик для измерения плотности воды; 6 - сброс промывной воды [15].

Рисунок 8 - Cхема промывки деталей [15]:

1 - ванна активации; 2, 5 - ванны промывки; 3 - ванны улавливания с водой 3-й категории; 4 - ванна нанесения покрытий; 6 - обдув сжатым воздухом или центрифугирование; 7 - сушка (термосушка) [15].

Снижение водопотребления можно обеспечить также с помощью мероприятий, которые не требует дополнительных капитальных затрат, но которые значительно рационализируют существующие в цехе системы промывки. К этим мероприятиям относятся относятся сокращение выноса раствора из технологических ванн, использование охлаждающей воды, интенсификация промывки, подпитка технологических ванн водой из ванн улавливания. В гальваническом производстве около 90-95 % воды используется на промывочные операции, при этом удельный расход воды зависит от применяемого оборудования и колеблется в широком диапазоне от 0,2 до 2,3 м3 на 1 м2 обрабатываемой поверхности.

Чтобы сократить вынос раствора из технологических ванн применяют оптимальные конструкции подвесок, барабаны и детали, устройства между технологическими и промывными ваннами козырьков с наклоном в сторону технологических ванн, выдерживают детали над поверхностью ванны максимально возможное время и т.п. Только увеличение времени выдержки деталей над ваннами с 4 до 16 с сокращает вынос раствора в 3 раза [6].

2. Анализ существующей схемы обработки сточных вод и предложения по ее реконструкции

Предприятие находится в г. Челябинске. В цехе покрытий предприятия осуществляется два основных технологических процесса: гальваническое производство; производство печатных плат.

Технологических процесс включает следующие основные операции: подготовительные (обезжиривание, травление); нанесение гальванических покрытий (никелирование, цинкование, меднение и др.); промывка изделий.

Сточные воды гальванического цеха формируются из кислых и щелочных промывных вод, хромсодержащих вод, а также периодически сливаемых отработанных электролитов. Все воды, кроме хромсодержащих, смешиваются друг с другом в смесителе - накопителе без учета рН, что приводит к тому, что кислотность смешанных вод изменяется от кислой до щелочной. Сточные воды, содержащие хром выделены в отдельную линию, производится их локальная очистка, после чего этот вид сточных вод присоединяется к кислотно - щелочным сточным водам для дальнейшей очистки. Общий расход сточных вод составляет 100 м3/сутки.

В настоящее время очистные сооружения гальванического производства основаны на реагентном методе очистки с использованием соды и бисульфита натрия. После смешения с реагентами в реакторах объемом 3,2 м3 стоки подаются в вертикальный отстойник диаметром 6 м. Далее обработанная сточная вода сбрасывается в горколлектор.

На данном производстве для осаждения используют соду, ее можно заменить на гидроксид кальция, который лучше подходит для удаления ионов тяжелых металлов из сточных вод. Также он является очень дешевым реагентом.

Вертикальный отстойник, необходимо оборудовать тонкослойными модулями для большей эффективности.

Осадок следует подвергать уплотнению. Обезвоживание уплотнённого осадка следует проводить путём центрифугирования.

Для очистки воды от тонкодисперсных и коллоидных примесей, органических веществ, ионов тяжёлых металлов следует использовать ультрафильтрацию. В данном случае применение ультрафильтрации необходимо в качестве ступени предочистки перед установками нанофильтрации. После нанофильтрации гальванические стоки необходимо подвергать упариванию.

3. Специальная часть

В данном производстве сточные воды формируются из кислотно - щелочных (рН 2 - 3) и хромсодержащих вод. Содержание хрома (VI) - 10 % от общего стока.

Реагентная схема: расход воды 100 м3/сут; Cr (VI) - 10 мг/л; рН = 2,5.

90 м3/сут; Сu 2+ - 8 мг/л; Zn 2+ - 6 мг/л; Fe(общ) - 9 мг/л; Ni 2+ - 3 мг/л; SO4 2- - 162 мг/л.

Ni2+ + Са(ОН)2 = Fe(ОН)2 + Ca2+ (32)

СаSO4

М Са(ОН)2 = 31,7 мг/л

М СаSO4 = 44,3 мг/л

М Сu(ОН)2 = 12,3 мг/л

М Zn(ОН)2 = 9,1 мг/л 34,7 мг/л

М Fe (ОН)2 = 8,6 мг/л

М Ni (ОН)2 = 4,7 мг/л

М = 90 * 1,1 * 31,7 = 3138,3 г

М(СаО) = = 2,4 кг

Разводим в соотношении 1:3 (СаО : Н2О)

М(СаОтехн) = 5 кг

М(Н2О) = 15 кг

Масса осадка:

М = * (34,7 * 10-3) = 34,7 * 10-3 кг/м3

34,7 * 10-3 * 90 = 3,1 кг/сутки (сухого осадка)

103 кг/сутки (осадка) = 4,3 кг/ч = 0,0043 м3/ч

Влажность осадка 97 %.

3.3 Вертикальный отстойник оборудованный тонкослойными модулями

Для данного гальванического производства необходим тонкослойный остойник.

На сайте компании «Валдай» подобрали типовой блок отстаивания [25].

Блоки отстаивания «ВАЛДАЙ» серии ОТ (далее - отстойники) применяются для осветления сточных вод в качестве промежуточной ступени очистки либо самостоятельных сооружений. Отстойник представляет собой сварную металлическую конструкцию прямоугольную в плане, с установленными в нее тонкослойными модулями, выполненными в виде пакетов тонких пластин из полимерных материалов.

Расстояние между пластинами тонкослойного модуля варьирует в пределах 40 -100 мм. Небольшая высота осаждения частиц обеспечивает увеличение эффективности отстаивания сточных вод и сокращение площадей для размещения оборудования. Угол наклона пластин составляет 60о, что обеспечивает более эффективное продвижение осадка к накопительной части тонкослойного отстойника. 

Отстойник работает по противоточной схеме удаления осадка - осветленная вода движется в направлении снизу вверх. Осадок сползает по наклонной поверхности пластин, накапливается в осадочной части и направляется на обезвоживание. Отстойники оснащаются задвижками с электроприводом для слива накопленного осадка в автоматическом режиме. Сброс осадка производится по сигналу от датчиков уровня осадка либо по таймеру. Эксплуатация отстойника включает плановое техническое обслуживание (промывка тонкослойных блоков и др.)

Для данного производства, где расход сточных вод составляет 5 м3/ч, необходим блок отстаивания типа ВАЛДАЙ - 5 - ОТ, Q = 5 м3/ч; длина - 3000 мм;

ширина - 1100 мм; высота - 3760 мм; масса оборудования - 6550 кг.

Рассчитали остаточные концентрации после тонкослойного отстойника:

Для

Для

Для

Для

Для

Концентрация взвешенных веществ - 100 мг/л.

Эффективность тонкослойного отстойника - 80 %.

m = 0,08 кг/м3 * 100 = 8 кг/смену;

Мосадка = 2,43 + 8 + 3,1 = 13,5 кг.

13,5 - 3 %

у - 100 %, у = 451 кг/смену = 56 кг/ч

451/1000*1,1 = 0,41 м3/смена (образуется осадка).

Взв. вещества - 20 мг/л.

3.4 Расчёт уплотнителя осадка и центрифуги для обезвоживания осадка

Обычно перед обезвоживанием осадок подвергается уплотнению. Продолжительность пребывания осадка в уплотнителях колеблется от 4 до 6 ч до нескольких суток на станциях небольшой пропускной способности. Наиболее эффективно уплотнение осадка при медленном перемешивании, в процессе которого разрушается его пространственная структура с выделением свободной воды. Влажность уплотнённого осадка составляет 91 - 94 %. В качестве осадкоуплотнителей используютс я вертикальные секционные отстойники с размерами секций в плане 99 м и глубиной зоны уплотнения h = 3,8 м.

Примем продолжительность пребывание осадка в уплотнителе 6 ч.

Исходная влажность суспензии: 97 %.

Примем объём суспензии: 0,0043 м3/ч = 0,034 м3/смена = 0,1 м3/сутки.

Q = 10 м3/сут = 0,12 л/с

Влажность уплотнённого осадка 93 %.

Необходимая площадь осадкоуплотнителя при скорости v = 0,0001 м/с определяется по формуле 3.3

F = Q/v (3.3)

F = 0,12/0,0001 = 1200 м2

Вода из уплотнителя направляется в отстойник. Оставшаяся суспензия в центрифугу.

Центрифуга

C целью достижения высокой производительности оборудования и для отделения сточных вод, не содержащих осаждаемые вещества, добавим флокулянтPraestolв размере 1,25 кг на 1 тонну сухого вещества в осадке [17].

Объём суспензии: 0,004 м3/ч. Влажность суспензии: 93 %. Свз.в = 100 мг/л = 0,1 г/л.

Объём сухого вещества в час:

V сух. вещ. = 0,004 м3/ч • (100 % - 93 %) / 100 = 0,0054 м3/ч. Что составляет 7 % от объёма суспензии.

Необходимая доза флокулянта:

Dфлок. = 1,25 кг/т • 0,0054 т/ч = 0,0067 кг / ч = 6,7 г/ч

Объём раствора флокулянта:

Vфлок. = 6,7 г/ч • 100 % / 0,5 % = 1340 г/ ч = 1,34 л/ ч = 11 л/смена.

Количество фугата:

Vфугата = 0,004 м3/ч • 93 % / 100 % = 0,072 м3/ч = 1.7 м3/сутки = 72 кг/ч =

= 1.7 * 10-6 т/сутки

Объём обезвоженного осадка влажностью 65 %:

Vос = 0,004 м3/ч • 100 % / (100 % - 65 %) = 0,015 м3/ч ? 15 кг/ч ? 120 кг/смена.

Стандартная рабочая смена - 8 часов в сутки. Оптимальное время одного рабочего цикла принимаем 2,5 часа (40 мин - подача суспензии в центрифугу, 1 час - центрифугирование, 40 мин выгрузка обезвоженного осадка и отвод фугата). Тогда оптимальная вместимость обезвоживателя:

0,004 м3/ч • 8 ч / 2,5 ч = 0,24 м3/ фильтроцикл.

На основании проведённых расчётов выбираем установку со следующими технологическими характеристиками:

- тип: UCD 205;

- производительность: 1-3 мі/час;

- соотношение L / D: 4.0

- размеры корпуса: 2750 x 850 x 1600 мм

- вес: 700 кг.

Осадок относится к IV классу опасности, и его можно применять для всех типов асфальтобетонных смесей при строительстве автомобильных дорог, в качестве добавок при производстве пигментов а также использовать в качестве сырьевых добавок в производстве бетонных изделий. К рассчитанным количествам природных известняка и глины, необходимым для производства цемента, добавляют 5-35 мас.% осадка сточных вод взамен рассчитанного количества глины с эквивалентным суммарным содержанием алюминия, железа и хрома.

3.5 Расчёт установки ультрафильтрации

Расход сточных вод поступающих на очистку составляет:

Qуф. = 100 м3/ч - 0,004 м3/ч = 99,9 м3/ч,

где 100 м3/ч - расход сточных вод, поступающих в отстойник, 0,004 м3/ч - количество суспензии после отстаивания.

В соответствии с производительностями ультрафильтрационных установок, размещёнными на сайте производителя «Центр Водных Технологий (ЦВТ)», представляющего на российском рынке оборудование водоподготовки крупнейших зарубежных производителей и собственной сборки, выбираем соответствующий типовой блок ультрафильтрации со следующими техническими характеристиками:

- модель: UF 20/4

- площадь фильтрующей поверхности м2: 1100;

- производительность, м3/час: 50 - 100;

- габаритные размеры, мм: 4000х1600х2950;

Эффективность работы установки ультрафильтрации и представлена в таблице 17.

Таблица 17 - Эффективность работы установки ультрафильтрации

Эффективность работы установки ультрафильтрации, %
Тяжёлые металлы	95 - 99
Хлориды	0
Сульфаты	0
Нитраты	0
Механические примеси	94 - 99

Рассчитаем эффективность очистки сточных вод по среднему значению эффективности работы установки. Результаты представлены в таблице 18.

Таблица 18 - Эффективность очистки сточных вод ультрафильтрацией

Состав сточной воды	Концентрация загрязняющих веществ, мг/л
	После тонкослойного отстойника	После ультрафильтрационной очистки	Степень очистки, %
Cr(VI)	0	0	-
Cu2+	0,029	0,00087	97
Ni2+	0,46	0,0138	97
Zn2+	0,00011	0,0000033	97
Fe	0,00018	0.0000054	97
Cl-	101	101	0
SO42-	162	162	0

В процессе эксплуатации периодически один раз в 30 - 60 минут проводится обратная промывка мембран пермеатом.

Расход пермеата на промывку мембраны:

Qпромыв = Qэлюаты = 100* 10 % / 100 % = 10 м3/ч.

Поскольку данная установка не предусмотрена для задержания солей промывка кислотой и щёлочью не требуется, поэтому один-два раза в сутки дополнительно будем проводить только санобработку раствором гипохлорита натрия. Для этого в воду для обратной промывки добавляют гипохлорит натрия.

Таким образом, на нанофильтрацию поступит:

QНФ = 100 - 10 = 90 м3/ч.

3.6 Расчёт установки нанофильтрации

Селективность нанофильтрационных мембран представлена в таблице 19.

Таблица 19 - Селективность мембранных элементов нанофильтрации [22]

Ион / Показатель	Селективность, %
Ca2+	86
Na+	50
SO42-	97
Cl-	60

Расход сточных вод поступающих на очистку составляет 90 м3/ч.

В соответствии с данными представленными на сайте производителя [22] выбираем соответствующий типовой блок ультрафильтрации со следующими техническими характеристиками:

- модель: Альтсофт РОсист-90-НФ,НН,ВС/П;

- производительность, м3/час: 90;

- степень очистки воды, %: 84 - 99,7;

- энергопотребление, кВт: 55,0 - 111,0

- габаритные размеры, мм: 7,3 х 2,2 х 2.8.

Рассчитанная эффективность очистки сточных вод представлена в таблице 20.

Таблица 20 - Эффективность очистки сточных вод нанофильтрацией

Состав сточной воды	Концентрация загрязняющих веществ, мг/л
	После НФ	Степень очистки, %
Cr(VI)	0	-
Cu2+	0,0000261	97
Ni2+	0,000414	97
Zn2+	0,9*10-8	97
Fe	1,6*10-8	97
Cl-	40.4	60
SO42-	0,68	97

Кроме этого нанофильтрационная мембрана способна удалять ионы Ca2+, которые поступают в очищаемую воду при доведении pH до определённого значения.

В процессе эксплуатации периодически один раз в 30 - 60 минут проводится обратная промывка мембран пермеатом [22].

Расход пермеата на промывку мембраны:

Qпромыв = Qэлюаты = 90* 30 % / 100 % = 27 м3/сут.

Дополнительно один-два раза в сутки проводят обработку раствором кислоты.

Очищенный сток в размере 70 % от поступившего, т.е. 63 м3/ч возвращаются в производство. При этом, по физико - химическим показателям данная вода соответствуют воде 1 - й категории используемой в гальваническом производстве (таблица 21).

Таблица 21 - Сравнение показателей очищенной воды с нормами для воды используемой в гальваническом производстве [4].

Наименование показателя	Норма для воды 1-й категории, мг/л	Норма для воды 2-й категории, мг/л	Концентрация после НФ, мг/л
Cr(VI)	-	-	0
Cu2+	1,0	0,3	0,3*10-5
Ni2+	5,0	1,0	0,000414
Zn2+	5,0	1,5	0,9*10-8
Cl-	350	35	40.4
SO42-	500	50	0,68
pH	6,0 - 9,0	6,5 - 8,5	9,0

Заключение

В данном проекте проведена реконструкция существующей схемы очистки сточных вод гальванического производства.

Обоснована схема обезвреживания и очистки сточных вод гальванического производства с финишной обработкой на установке нанофильтрации, обеспечивающей возможность применения оборотного водоснабжения.

Выполнен укрупнённый расчёт аппаратов очистки сточных вод и расчет балансовой схемы очистки сточных вод.

Библиграфический список

Феофанов, В.А. Электрохимическое восстановление хромат-ионов / Г.Г. Вдовкин, Л.П. Жданович, Б.С. Луханин // Способы очистки сточных и кондиционирования оборотных вод и использование гидротехнических сооружений. Сб. науч. трудов. Алма-Ата. - 1985. -№28. - С. 96-103.

Алексеев, В.И. Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточных вод с использованием элементов компьютерных информационных технологий: учебное пособие / В.И. Алексеев, Т.Е. Винокуров, Е.А. Пугачёв. - М.: Изд-во АСВ, 2003. - 176 с.

Иванов, В.В. Повторное использование воды при производстве аккумуляторных батарей / А.К. Самсонов, О.П. Чернова // Экология и промышленность России. - 2000. - С. 6-8.

Будиловский, Ю. Основные методы очистки промышленных стоков / Ю. Будиловский, Л. Будкина, А. Медведев, С. Шкундина // Информационный бюллетень № 2 «Печатные платы и покрытия». -2011. - С. 37-41.

Размещено на Allbest.ru