Прессовый комплекс ПБ 8841 имеет в своем составе гидравлический горизонтальный пресс с индивидуальным приводом, закалочное устройство, пуллер, правильно-растяжной агрегат, отрезной станок и печь старения. Прессовые комплексы Р-150, Р-280 управляются современными промышленными компьютерами и имеют в своем составе гидравлический горизонтальный пресс с индивидуальным приводом, закалочное устройство, пуллер, правильно-растяжной агрегат, отрезной станок и печи старения.

С места хранения слитки перемещаются на разгрузочный стол пресса. Слитки подаются по одному в газовую печь нагрева, где они нагреваются до температуры 450-480⁰С. От слитка отрезается заготовка горячими ножницами и подаётся в контейнер пресса.

В прессе заготовка выдавливается через прессовую фильеру, образую профиль.

Изделие нужной формы на закалочном столе охлаждается до температуры окружающей среды.

Изготовленный профиль распиливаются на мерные длины и укладывают в тары. Тары с профилем подвергаются термообработке в газовых печах старения.

В печи старения профиль нагревается до 190 ⁰С и выдерживается при такой температуре 5-8 часов.

Состаренный профиль отправляется на участок полимерно-порошкового покрытия [12 - c.11].

2.2.3 Цех полимерно-порошкового покрытия

Окраска профиля производится методами полимерно-порошкового покрытия и анодирования на современных автоматических линиях. Весь технологический процесс от подготовки профиля до нанесения защитной пленки на лицевые поверхности профилей позволяет получать высококачественные покрытия всей гаммы цветов системы RAL, соответствующие требованиям ГОСТ 9.410 и ГОСТ 22233-2001 [29].

Анодирование производится на немецкой линии анодирования «LUDI Гальванотехник» производительностью 50000 м² в месяц. Используются шесть основных цветов окраски, от бесцветного до черного.Покраска профиля полимерно-порошковым осуществляется следующим образом:

1. Предварительная подготовка поверхности профиля к окрашиванию.

2. Полимерно-порошковое покрытие осуществляется на двух автоматических линиях:

- производительность линий 260 000 м² в месяц;

- возможность окраски в любой цвет по каталогу RAL;

- покрытие полиэфирной краской фирмы «TEКNOS» (Финляндия).

3. Формирование (закрепление) покрытия на изделии в конвективных

печах с температурой 200 ⁰С [12 - c.13].

2.2.4 Упаковка и складирование

Складирование продукции, упаковка и комплектование заказов производится в корпусе участка полимерно-порошкового покрытия. Участок упаковки, оснащенный кондукторами, упаковочными столами, пилой для резки брусков, полуавтоматами для упаковки изделий в стрейч-пленку, позволяет упаковывать до 50 тонн изделий в смену.

На предприятии внедрены следующие виды упаковки:

- в горфокартонные коробки габаритами от 200*200 мм, 600*600 мм, максимальным весом коробок 1,5 т;

- в стрейч-пленку, небольшими партиями;

- в стяжки, рассчитанные на перевозку алюминиевых профилей на близкие расстояния;

- в полиэтиленовую пленку, с максимальным весом упаковки 30 кг, для профилей с порошково-полимерным покрытием.

Готовые изделия протираются обтирочным материалом, скрепляются в одной упаковке по несколько штук стальной лентой с использованием деревянных брусков. С целью сохранения потребительских свойств (предотвращение царапин и других повреждений) профиль упаковывается предварительно в горфкартон по всей длине профиля, затем оборачивается полиэтиленовой стрейч-пленкой и упаковывается в горфкартон или в деревянные ящики.

Для изготовления деревянных ящиков закупается мерный деревянный брус и используется стальная лента. При изготовлении деревянных ящиков нестандартного образца (5-6 ящиков в месяц) осуществляется торцовка в размер дисковой пилой. Пила оборудована отсосом с брезентовым мешком для сбора деревянных опилок [12 - c.14].

3. Предприятия как источник техногенного загрязнения

3.1 Воздействие предприятия на атмосферный воздух

На территории площадки предприятия расположены следующие цеха и участки, загрязняющую атмосферу: цех изготовление профилей, цех полимерно-порошкового покрытия, цех механической обработки, автохозяйство, стоянки автотранспорта, покрасочный участок.

К основным источникам загрязнения атмосферы на предприятии относятся:

- печи нагрева заготовок, работающие на газе;

- печи старения, работающие на газе;

- сварочные аппараты;

- ванны травления, осветления, фосфатирования;

- печь полимеризации;

- дисковые пилы;

- отрезные пилы и станки;

- металлообрабатывающие станки;

- автомобили при заезде и выезде с автостоянок.

В процессе производственной деятельности ООО «УК Татпроф» от 30 источников выбросов в атмосферу выбрасывается 93,897935 тонн вредных веществ 35 наименований.

Печи нагрева и старения работают на газе. Через дымовые трубы выбрасываются: оксиды азота, оксид углерода. Выброс организованный.

Сварочные посты производят электросварку штучными электродами типа: УОНИ, вольфрамовые, МР-3, МР-4. Выброс организованный и неорганизованный. Воздух выбрасываются: оксиды железа, соединение марганца, фтористые соединения, азота диоксид, углерода оксид, пыль неорганическая.

При нанесении полимерно-порошкового покрытия выбрасываются взвешенные вещества, выброс организованный.

От гальванического производства в атмосферный воздух поступают: натрия карбонат, едкий натр, азотная кислота, ортофосфорная кислота. Выброс от ванн травления, осветления, фосфатирования организованный.

При работе дисковых пил для дерева выделяется пыль древесная, которая после прохождения через рукавный фильтр выбрасывается в рабочую зону, а затем через неплотности оконных и дверных проемов в атмосферу. Выброс неорганизованный.

При производстве окрасочных работ выделяются следующие загрязняющие вещества: ксилол, толуол, спирт н-бутиловый, спирт этиловый, этилцеллозольв, бутилацетат, ацетон, уайт-спирит, взвешенные вещества. Выброс неорганизованный [4 - c.26].

На открытых автомобильных стоянках являются двигатели внутреннего сгорания автомобилей. При прогреве, заезде и выезде, пробеге по площадкам стоянок автотранспорта выделяется: углерода оксид, оксиды азота, сажа, серы диоксид, керосин, бензин. Выброс от стоянок неорганизованный.

В 2008 году предприятие ввело в эксплуатацию участок плавки и литья алюминия. Источниками выделения загрязняющих веществ являются: отражательная пламенная печь и печь гомогенизации, работающем на природном газе, тросовая литейная машина и отрезной станок. Выбросы от всех источников организованные через трубы. От литейного производства в атмосферу поступает: алюминия оксид, азота диоксид, водород хлористый, углерод оксид, серы диоксид, фтористые соединения газообразные.

Выбрасываемые вещества образуют 4 группы суммаций:

- суммация (6009): азота диоксид + ангидрид сернистый;

- суммация (6022): вольфрама оксид + ангидрид сернистый;

- суммация (6039): ангидрид сернистый + фтористые соединения газообразные (фтористый водород);

- суммация (6049): углерода оксид + пыль неорганическая.

Рисунок 11 - Доля распределения загрязняющих веществ в общих выбросах в атмосферу по классам опасности.

Расчеты приземных концентрации и рассеивания выбросов вредных

веществ в атмосфере от источников промплощадок предприятия как без учета, так и с учетом фонового загрязнения атмосферы показали, что максимальное концентрация всех загрязняющих веществ на границе СЗЗ и в жилой зоне не превышает ПДК и ОБУВ, установленные для населенных мест [6 -c. 45].

3.2 Образование сточных вод

Водоснабжение ООО «УК Татпроф» осуществляется из одной водозаборной скважины глубиной 75 м, пробуренной на его территории в 1987 году. Нормативно-расчетное водопотребление из скважины составляет 192 м³/сутки или 64,860 тыс. м³/год, в том числе на хозяйственно-питьевые нужды расходуется 22 м³/сутки (7,63 тыс. м³/год), на производственные 170 м³/сутки (57,23 тыс. м³/год).

Скважиной эксплуатируется водоносная нижнеказанская карбонатно-терригенная свита, кровля которой залегает на глубине 60м, что соответствует абсолютной отметке 60м. Водовмещающие породы представлены песчаниками, известняками, вскрытая мощность которых составляет 13м. Водоносная свита защищена от загрязнения с поверхности толщей плотных глин казанского яруса общей мощностью порядка 40 м. По химическому составу подземные воды характеризуются общей жесткостью 7,5 ммоль/дм³, сухим остатком 393,9 мг/м³, содержанием сульфатов 32,5 мг/дм³, хлоридов 25,1 мг/дм³, железа 0,1 мг/дм³, нитратов 13,6 мг/дм³, нитритов 0,006 мг/дм³. По изученным компонентам качество воды соответствует требованиям СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода» [2-c.3].

Скважина оборудована насосом ЭЦВ6-16-80 на глубину м. Водосборная скважина эксплуатируется круглогодично круглосуточно в автоматическом режиме, в среднем 11 часов в сутки производительностью 16м³/час.

Добываемая из скважины вода подается на водонапорную башню объемом 15 м³, расположенную вблизи скважины, а затем - в разводящую сеть. Учет объемов забираемых подземных вод ведется с помощью водомерного счетчика «ВЗЛЕТ ЭР» с октября 2002 года, данные по водоотбору заносятся в журнал установленной формы. Уровень воды замеряется с помощью электроуровнемера УСК-ТЭ-100 с записью результатов в журнале.

Вокруг скважины установлено ограждение в радиусе 15м.

Так же водоснабжение предприятия осуществляется в соответствии с договором с ЗАО «Челныводоканал» (Договор № 104/С - 259-ВК от 01.01.2009 г.), объем которого составляет 65 040 м³/год.

Отвод производственных и хозяйственно-бытовых вод осуществляется в систему городской канализации г.Набережные Челны согласно заключенному договору с ЗАО «Челныводоканал».

Предусматриваются следующие сети водоснабжения:

- водопровод хозяйственно-питьевой, противопожарный;

- водопровод горячей воды.

Хозяйственно-питьевая воды используется на бытовые, производственные нужды, приготовление горячей воды и внутреннее пожаротушение. На производстве применяется для промывки осветлительных фильтров и для заполнения ванн цеха гальванопокрытий.

Горячая вода предусматривается для подачи воды к санитарным приборам. Приготовление горячей воды предусматривается в электронагревателях.

На предприятии запроектированы следующие сети канализации:

- бытовая канализация;

-канализация концентрированных кислых вод;

- канализация концентрированных щелочных стоков;

- канализация промывных кислотощелочных вод;

- внутренний водосток.

На линии предварительной подготовки поверхности в ваннах травления

осуществляется приготовление следующих растворов:

- раствор обезжиривания (основным компонентом является моющая композиция КМ-25 ТУ6-00-0209714-9-91 концентрацией 24-40г/л);

- раствор щелочного травления (основным компонентом является NaOH ГОСТ 2263-79- натр едкий технический);

- раствор химической очистки (осветления) (основным компонентом является азотная кислота HNO₃ ОСТ 113-03-270-90 концентрацией 100-150 г/л).

Для анодирования того или иного изделия из алюминия его поверхность нужно тщательно подготовить, очистив от любых загрязнений и удалив естественную оксидную пленку. С этой целью изделия подвергают обезжириванию и травлению. После травления металла проводится его промывка, нейтрализация и осветление при помощи 15-20% раствора азотной кислоты.

Алюминий легко растворяется в растворах щелочей, поэтому для обезвреживания их применяют менее концентрированные щелочные растворы, в присутствии которого на металле образуется пленка, предохраняющая поверхность от разрушения. Щелочное обезжиривание проводят в ванне для щелочного обезжиривания объемом 10 м³, где удаляется масло, грязь с поверхности.

Промывка после обезжиривания осуществляется в ванне промывки объемом 10 м³, которая предназначена для промывки алюминиевых деталей после обезжиривания. Промывка происходит технической водой при комнатной температуре.

Щелочное травление осуществляется в ванне травления объемом 10 м³, предназначенной для травления алюминиевых деталей. Здесь удаляется оксидная пленка, сглаживаются механические дефекты экструзии, придается поверхности эффект матирования. Травление происходит в растворе едкого натрия при t= 55-65?С .

После травления проводится тщательная промывка изделия водой в двух резервуарах объемом 10 м³, а также дополнительное орошение чистой водой после его выхода из последнего резервуара. Промывка происходит технической водой при комнатной температуре.

Неотъемлемый этап после щелочного травления - процесс кислотного осветления. Его задача - предохранение от переноса щелочи в последующие ванны. Но это не единственная задача такой обработки. В зависимости от вида алюминиевого сплава в его состав могут входить такие компоненты, как Mg, Si, Zn, Cu, Fe и др. Некоторые из них нерастворимы в щелочах (Cu, Fe, Si), а следовательно после травления будут оставаться на обработанной поверхности алюминия в виде темного осадка. Чтобы это устранить и используется, собственно говоря, дополнительный процесс кислотного осветления или нейтрализации.

Осветление металла производится при помощи 25-30% азотной кислоты, в ванну с которой при комнатной температуре погружается изделие.

Промывка после осветления осуществляется в ванне промывки. Промывка происходит технической водой при комнатной температуре.

Затем профиля отравляются в ванны анодирования, которые позволяют создать оксидные пленки с высокой твердостью и износостойкостью. Для этого предназначена ванна анодирования объемом 10 м³, где наносится анодно-окисное покрытие на поверхность деталей. Далее изделие подаются на последующее промывание, после которого изделие поступает на электролитическое окрашивание.

Нанесение полимерно-порошкового покрытия на всю поверхность профиля в камере осуществляется электростатистическим способом. Производится в ванне электролитического окрашивания, предназначенной для окрашивания анодированных деталей электролитическим способом в цвет золота. Окрашивание происходит в кислом растворе хим. реагента Tecnostab и калия марганцовокислого при t= 18-20 ?С. В данном процессе переменный ток подается через трансформатор в комплекте с системой автоматического управления. Изделие снова погружают в ванну промывания и после чего поступает на сушку.

Формирование (закрепление) покрытия на изделии производится в

конвективных печах с температурой 200 ?С.

Итак, в результате образуются следующие стоки:

- концентрированные кислые стоки;

- концентрированные щелочные стоки;

- промывные кислотощелочные стоки.

При процессе химической обработки поверхности алюминия на предприятии ООО «УК Татпроф» образуются сточные воды объемом 89,9 м³/сутки, которые отличаются высоким содержанием взвешенных веществ, тяжелых металлов, в частности алюминия,цинка и железа.

Количество образующихся в цехе анодирования загрязняющих веществ приведена в таблице 5.

Таблица 5 - Состав сточных вод гальванического участка на ООО «УК Татпроф».

Наименование ЗВ	Допустимая сброс ЗВ, т/год	Фактический сброс, Т/год
1	2	3
Взвешенные вещества	4,32787	5,56698
Фосфор общ.	0,01011	0,01011
Сульфаты	1,52643	1,52643
Хлориды	1,42047	1,42047
Азот аммонийный	0,00879	0,00879
Нитрат-ионы	0,06105	4,52541
Нитрит -ионы	0,00538	0,00626
Алюминий	0,01975	0,41489
Железо общее	0,01975	0,10685
Медь	0,00026	0,00026
Цинк	0,00179	0,00377

Превышения допустимой концентрации наблюдаются по взвешенным веществам, нитрат-ионам, нитрит-ионам, алюминию, железу общему и цинку [8 -c. 37].

3.3 Характеристика образовавшихся твердых отходов производства

В процессе деятельности предприятия образуется 1237,3144 тонн в год отходов производства и потребления 52 видов, в том числе:

- 0,088 т отходов 1 класса опасности;

- 0,832 т отходов 2 класса опасности;

- 15,1194 т отходов 3 класса опасности;

- 778,666 т отходов 4 класса опасности;

- 442,609 т отходов 5 класса опасности.

Отходы 1-4 классов опасности от сторонних юридических и физических лиц в целях дельнейшего использования, обезвреживания, транспортирования, размещения не принимаются.

Рисунок 12 - Распределение образующихся отходов по классам опасности, т/год

На территории предприятия оборудованы специализированные места для временного накопления отходов. Предельное количество накопления отходов на территории предприятия обосновано вместимостью объектов (емкостей) для хранения отходов. объемами транспортных партий, санитарными, противопожарными и экологическими требованиями по хранению отдельных видов отходов. Суммарный по всем видам отходов норматив предельного количества их накопления на территории предприятия составляет 76,6693 т. Предельный срок накопления отходов 1-4 класса опасности на территории предприятия не превышает шесть месяцев.

Отходы, образующиеся в процессе деятельности предприятия и являющиеся вторичным сырьем, передаются предприятиям, имеющим лицензию на вид деятельности по обращению с опасными отходами и осуществляющим деятельность по сбору, транспортированию, использованию, обезвреживанию отходов, являющихся вторичным сырьем. Вывоз отходов 1-4 класса опасности, подлежащих передаче на повторное использование, самостоятельно не производится.

ООО «УК Татпроф» не осуществляет деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортированию, размещению отходов 1-4 класса опасности.

Предприятие не использует отходы в собственной деятельности. Специализированные установки по обезвреживанию отходов на предприятии отсутствуют.

Передача отходов для захоронения производится на основании заключенных договоров на полигоне ТБО г.Набережные Челны в размере 67,19 т/год.

Собственных объектов размещения отходов для длительного хранения и захоронения предприятие не имеет.

Отходы, образующиеся на предприятии, перечислены ниже.

1. Ртутные лампы, люминесцентные ртутьсодержащие трубки

отработанные и брак хранятся в специально отведенном месте с бетонным основанием. Лампы размещены в картонную коробку, которая с свою очередь, помещается в герметичный металлический контейнер объемом 1м³ (2шт.). На предприятии производится сбор и временное хранение ламп до передачи 2 раза в год в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 0,0261т;

2. Отходы лакокрасочных средств собираются и хранятся в специально отведенном месте склада с бетонным покрытием в металлическом контейнере до передачи 1 раз в год в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 0,1497т;

3. Отходы рубероида собираются и хранятся на бетонированной площадке под навесом в металлическом контейнере с крышкой объемом 0,5м³ до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления- 0,1575т;

4. Прочие твердые минеральные отходы собираются и хранятся на бетонированной площадке под навесом в металлическом контейнере с крышкой объемом 1м³ в металлических контейнерах ТБО с крышкой до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 11,2967 т;

5. Отходы черных металлов с примесями (тара из-под ЛКС) собираются и хранятся в специально отведенном месте склада с бетонным покрытием в металлическом контейнере до передачи 4 раз в год в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 0,7485т;

6. Отходы бумаги и картона от канцелярской деятельности и делопроизводства собираются и хранятся в специально отведенном месте склада с бетонным покрытием в металлическом контейнере до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 0,8445 т;

7. Бой строительного кирпича собираются и хранятся в специально отведенном месте склада с бетонным покрытием в металлическом контейнере до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 4,2701 т;

8. Лом черных металлов несортированный собираются и хранится в специально отведенном м0сте склада с бетонным покрытием в металлическом контейнере до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 7,000 т;

9. Полиэтиленовая тара, поврежденная собираются и хранится в специально отведенном месте АБК, с асфальтовым покрытием, без тары, навалом до передачи в ООО ПЭК. Норматив предельного накопления - 0,0611т;

10. Обрезки и обрывки тканей смешанных хранятся в специально отведенном месте с бетонным основанием. Норматив предельного накопления- 1,314 т [9 -c.58].

4. Характеристика станции очистки сточных вод гальванического производства

4.1 Действующая станция очистки гальванических стоков на ООО «УК Татпроф»

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. Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых металлов, объединяющиеся с кислотно-щелочными [5-с.192].

Промывные кислые воды образуются в ваннах холодной промывки после фосфатирования, химической очистки. Промывные щелочные воды образуются в ванне горячей промывки после обеззараживания и щелочного травления. Концентрированные кислые стоки образуются в ванне осветления. Концентрированные щелочные стоки образуются в ванне обезжиривания и травления. При смешивании вод кислых и щелочных, во время замены растворов воды в промывных ваннах происходит нейтрализация. При нейтрализации для осаждения ионов тяжелых металлов концентрированные стоки сбрасываются в запасную емкость, хорошо перемешиваются и отстаиваются [7- с.69].

Система очистки гальванических стоков работает следующим образом: промывные и сточные воды гальванического производства подаются в накопительную емкость Е1. Из емкости Е1 стоки насосом Н1 подается в реактор Р1. В реактор Р1 для предварительной обработки сточных вод дозаторами НД2 и НД3 дозируются реагенты: раствор щелочи и флокулянта. Из реактора Р1 стоки поступают в отстойник. После осаждения, осветленная вода сбрасывается в канализацию, а осадок в фильтр-пресс, который после обезвоживания подается на утилизацию. [10 - c.15].

Схема существующей станции очистки приведена на Листе № 1.

Недостаток системы очистки в том, что кислые и щелочные сточные воды смешивают друг с другом без учета их рН, что приводит к тому, что рН смешанных сточных вод может изменяться от кислой до основной.

Растворимые неорганические загрязнения, представляющие собой электролиты, удаляют из сточных вод гальванического производства переводом ионов тяжелых металлов в малорастворимые соединения, используя для этого реагентный метод. Реагентная обработка, как самый распространенный способ очистки стоков, предусматривающий последующий слив очищенной воды в канализацию, часто не позволяет очистить воду до требуемых показателей по тяжелым металлам.

4.2 Создание оборотного водоснабжения на станции очистки

Гальваническое производство является одним из наиболее водоемких, промывные воды здесь составляют 50% от общего количества стоков, образующихся на предприятиях металлообработки.

Последние годы проблема создания водооборота на предприятиях Российской Федерации стоит особенно остро. Повышение цен на водопотребление и водоотведение заставляет предприятия лихорадочно искать способы обеспечения рентабельности производств. При этом в различных технологических циклах требования к качеству оборотной воды различны. Соответственно и рынок производителей и поставщиков систем оборотного водоснабжения для получения воды высокого качества развивается довольно стремительно.

Цель всех работ по созданию эффективных систем очистки сточных вод гальванопроизводств сводится к решению следующих задач:

- обеспечение соответствующего качества очищенных стоков;

- снижение водопотребления на операциях промывки и соответственно сбросов в канализацию за счет создания замкнутого водооборота [11 - с.109].

При необходимости создания замкнутого водооборота уместно использование комплексной мембранной технологии, сочетающей традиционные методы очистки и метод обратноосмотического обессоливания, применение которой позволяет доводить содержание примесей в очищенной воде до требуемых норм по ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок. Общие требования» [36].

Применение ультрафильтрации позволит снизить расход свежей воды и исключить сброс сточных вод, образующихся при промывке изделий. В этом процессе осуществлен замкнутый цикл водооборота, при котором очищенную воду повторно используют для промывки. За счет этого достигается высокая рентабельность процесса.

Технология очистки гальванических сточных вод с применением комбинирования электрофлотации, микрофильтрации (ультрафильтрации) и обратного осмоса представлена на рисунке 13.



Рисунок 13 - Оборотное водоснабжение гальванического производства

На первом этапе производится извлечение дисперсных веществ в электрофлотаторе, на втором этапе производится микро- ультрафильтрационная очистка воды перед подачей на установку обратного осмоса, на третьем этапе производится обессоливание воды. Оборотное водоснабжение осуществляется благодаря удалению из воды тяжелых металлов, органических соединений и растворимых солей, что позволяет получить очищенную воду очень высокого качества, которую можно использовать по замкнутому циклу.

Схема предлагаемой станции очистки приведена на листе № 2.

Предлагаемые технические решения характеризуются:

- высоким качеством очищенной - оборотной воды (в соответствии с ГОСТ 9.314);

- возможностью регулирования качества чистки воды (после микро-, ультрафильтрации и/или после обратного осмоса);

- сокращением водопотребления на 90-95 %,

- отсутствием жидких отходов и платы за превышения ПДК сброса в водные объекты;

- низкими эксплуатационными затратами (срок службы нерастворимых электродов электрофлотатора - до 10 лет, срок службы мембран - до 5 лет);

- возможностью повышения мощности очистных сооружений за счет модульности исполнения;

- малыми занимаемыми площадями (10-12 м² площади/1 м³ очищаемой воды в час при двухъярусном размещении оборудования) [19 - c.12].

Данное техническое решение позволяет получить два различных типа воды для повторного использования на операция промывки и приготовления растворов электролитов (Вода категории 2 и 3 по ГОСТ 9.314). Использование воды различного качества позволяет снизить эксплуатационные затраты без ухудшения качества нанесения покрытий.

Данная система очистки сточных вод является классической для очистных сооружений гальванических производств и производств печатных плат. Она включает в себя несколько стадий обработки промывных вод и отработанных концентрированных растворов электролитов. Рассмотрим стадии очистки сточной воды более подробно:

- усреднение промывных вод в накопительных емкостях и пропорциональное дозирование отработанных концентрированных растворов для отсутствия залпового сброса и обработка флокулянтом (Суперфлок А-100) в реакторе для более эффективной очистки сточных вод;

- высокоэффективная очистка сточной воды от тяжелых металлов, предварительно переведенных в фазу гидроксидов в электрофлотаторе с получением пенного продукта относительно низкой влажности» 96%;

- безвоживание пенного продукта флотации (шлама) на рамном фильтр прессе до» 70%. Обезвоженный шлам может использовать в качестве вторсырья в строительном производстве;

- тонкая фильтрация воды на мембранном фильтре 5-20 мкм для очистки от остаточных взвешенных веществ;

- глубокая очистка воды от тяжелых металлов в растворенном (ионном) состоянии обратноосмотиечкой установке.

Система работает следующим образом: промывные и сточные воды гальванического производства подаются в накопительную емкость. Из емкости стоки насосом подается в реактор. В реактор для предварительной обработки сточных вод дозаторами дозируются реагенты: раствор щелочи и флокулянта. Из реактора стоки поступают на электрофлотатор, в котором по представленному ниже механизму осуществляется извлечение гидроксидов тяжелых металлов, нефтепродуктов и СПАВ. Из накопительной емкости в другую емкость дозатором дозируются отработанные технологические растворы. Из электрофлотатора очищенная вода поступает в сборную емкость. Осветленная вода из сборной емкости подается насосом на мембранный фильтр, и далее на обратноосмтическую установку в которых происходит извлечение следовых концентраций ионов тяжелых металлов до региональных требований ПДК по сбросам. После очистки вода возвращается в технологический цикл на повторное использование для технических нужд предприятия (в соответствии с ГОСТ 9.314-90 вода 2-й категории). Шлам подается для обезвоживания на фильтр-пресс. Обезвоженный шлам влажностью не более 70% утилизируется [14 - с.138].

Подробно рассмотрено оборудование для очистки промышленных сточных вод на базе электрофлотаторов, ультрафильтрации и мембранных технологий обратного осмоса.

4.3 Выбор оборудования и технологической схемы очистки сточных вод

4.3.1 Электрохимический аппарат

Одним из основных технических узлов системы оборотного водоснабжения является электрофлотационный модуль, состоящий из электрофлотатора, блока нерастворимых электродов, пеносборного устройства и энергосберегающего источника питания.

Работа электрофлотатора основана на процессах выделения электролитических газов при электролизе воды и флотационном эффекте. Модуль может работать как в непрерывном, так и в периодическом режиме. В процессе электрофлотации происходит извлечение из сточных вод комплекса загрязняющих веществ: гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов на 95-99 %, взвешенных веществ на 95-99 %, нефтепродуктов на 70-90 %, поверхностно-активных веществ на 50-70 %, в присутствии различных анионов.

Электрофлотационное оборудование является достаточно компактным, высокопроизводительным, значительно упрощает технологические схемы очистки воды, процессы управления и эксплуатации сравнительно просто автоматизируются. Весьма позитивным является тот факт, что при электрохимической очистке сточных вод, как правило, не увеличивается анионный (солевой) состав предварительно очищенной воды. При этом значительно снижается количество и влажность образующегося осадка, который легко обезвоживается на недорогих рамных фильтр-прессах отечественного производства.

Кроме того, очистка сточных вод методом электрофлотации одновременно сопровождается такими процессами, как снижение концентрации бактерий и микроорганизмов, мутности и химического потребления кислорода ХПК. Благодаря этим особенностям процесса снижается нагрузка на установку микро-, ультрафильтрации, что продлевает периоды времени между ее регенерациями и срок службы мембранных элементов. В электрофлотационных установках для проведения процесса флотации используют газообразные продукты -- водород и кислород, выделяющиеся на электродах при электролизе обрабатываемой воды. На катоде происходит разряд молекул воды с образованием водорода:

2Н₂О + 2е > Н₂ + 2НО^-

На аноде процесс окисления сопровождается выделением кислорода:

2Н₂О > О₂ + 4Н⁺+ 4е

В этом процессе очистка сточных вод от взвешенных частиц проходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки кислорода, а на катоде - водорода. Поднимаясь в сточной воде, эти пузырьки флотируют взвешенные частицы. Следовательно, при электрофлотации извлечение загрязнений происходит в результате прилипания к частицам подымающихся в воде пузырьков, а также образования на поверхности частичек пузырьков из пересыщенного раствора.

Величина пузырьков газа зависит от электропроводности сточной воды: чем меньше электропроводность, тем выше напряженность электрического поля и тем мельче пузырьки. Размер пузырьков водорода значительно меньше пузырьков кислорода, выделяющихся на аноде, и меньше, чем при других методах флотации. Диаметр пузырьков водорода меняется в пределах от 20 до 40 мкм, тогда как диаметр пузырьков кислорода в двое больше водородных. На размер пузырьков влияет плотность тока_; свойства поверхности электрода, его форма, рН и температура среды, поверхностное натяжение на границе раздела фаз электрод-раствор.

Таблица 6 - Технические характеристики электрофлотационного модуля

Параметры	Значения
Масса, кг		200
Производительность, м3/час		7
Исходная концентрация загрязнений, мг/л	не более
pH	3	12
тяжелые металлы	10	100
взвешенные вещества	30	300
нефтепродукты	50	1000
Остаточная концентрация загрязнений, мг/л	не более
pH	6,5	8,5
тяжелые металлы	0,1	1
взвешенные вещества	0,3	2
нефтепродукты	0,5	50
Расход флокулянта (по сухому веществу)	5	10
Потребляемая мощность, кВт*ч/м3	0,25	0,5
Напряжение питания электродов, В	24	32
Срок службы нерастворимых электродов, лет	до 10

Электрофлотатор работает следующим образом. Очищаемая вода поступает через патрубки 1 в нижнюю часть камеры флокуляции 2 и проходит между анодом 3 и катодом 4, на которых образуются пузырьки газа, захватывающие твердые частицы и флотирующие их на поверхность жидкости.

Пена собирается на поверхности, а жидкость поступает в камеру 5, где также обрабатывается пузырьками газа в нисходящем потоке и поступает в камеру 6, где она обрабатывается в восходящем потоке. В камере 7 происходит осаждение тяжелых нефлотируемых частиц, которые собираются в коническом днище 9 и отводятся через трубу 10 с диафрагмой для обеспечения восхождения потока в камере 7 с помощью подпора жидкости в трубе 10.

Из камеры 7 жидкость поступает в камеру 8, где обрабатывается пузырьками газа в нисходящем потоке, проходит между анодом 3 и катодом 4 и уже осветленная с минимальным содержанием твердых частиц выводится через камеру 8 через отводную трубу 11.

Образующиеся на поверхности всех камер 2, 5, 7, 8 пена при помощи устройства 12 сбрасывается в приемник пены 13, откуда через штуцер 14 выводится из флотатора [18 - c.56]. Сборочный чертеж электрофлотатора приведен на листах №3,4.

Интенсификация процесса флотации осуществляется путем дозирования в очищаемую воду рабочего раствора флокулянта. Ввод флокулянта осуществляется через промежуточные реактор-смеситель, либо непосредственно в питательный трубопровод электрофлотатора.

Процесс очистки сточных вод полностью автоматизирован. Системаавтоматизации предусматривает автоматическое измерение, регулированиеи сигнализацию основных параметров технологического процесса: величинырН, расхода и уровней жидкости, степени очистки, значений тока и напряжения.

Простота конструкции электрофлотатора и эффективность его работы обеспечат широкое использование изобретения в практике.

Оптимальными параметрами процесса электрофлотационнойочистки сточных вод в установке производительностью 5,5-6 м³/ч являются:плотность тока 0,5-1 А/дм², продолжительность процесса 20-25 мин. Эффекты очистки составляют: по ПАВ - 98%, по химическому потреблению кислорода- 95%, взвешенным веществам - 99,9%, по цветным и тяжелым металлам - 96-98%. Расход электроэнергии составляет 0,2-0,5 кВт*ч/м³.

Таблица 7 - Технические характеристики электрофлотатора

№ п/п	Параметры	Электрофлотация
1	Энергозатраты, кВт ч/м3	0,1 - 0,5
2	Степень очистки, %	95 - 99,9
3	Вторичное загрязнения воды	Отсутствует
4	Вторичное загрязнение твердых отходов (ионы тяжелых металлов)	Отсутствует
5	Режим эксплуатации	Непрерывный
6	Расход материалов и реагентов	Ti - анод (5-10 лет)
7	Производительность, м3/ч	от 1 до 50
8	Осадок гальванического шлама	Пенный продукт 94-96% влажности

Преимущества использования электрофлотационных аппаратов:

- высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);

- высокая производительность (1 м² оборудования - 4 м³/ч очищаемой воды);

- отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря применению нерастворимых электродов ОРТА;

- низкие затраты электроэнергии от 0,5 до 1 кВт·ч/м³;

- простота эксплуатации, автоматический режим работы не требуют ежегодного ремонта и остановок;

- прок эксплуатации до 50 лет

- шлам менее влажный (94-96%), в 3-5 раз легче обезвоживается и может быть использован при изготовлении строительных материалов и / или пигментов для красителей.

Недостаток:

- необходимость замены нерастворимых электродов 1 раз в 5-10 лет, который требует капиталовложений как для покупки, так и для замены [21 -c.234].

4.3.2 Ультрафильтрационный мембранный модуль FM

Микрофильтрация и ультрафильтрация применяются как альтернатива глубинной фильтрации. Мембраны для микрофильтрации наиболее распространены на рынке и изготавливаются как правило из полипропилена, акрилонитрила, нейлона, фторопласта и керамики. Микрофильтрация и ультрафильтрация применяются как альтернатива глубинной фильтрации с целью снижения мутности, удаления остаточных взвешенных веществ после электрофлотатора, а также как предварительный этап очистки для обратного осмоса (нанофильтрации) в системах, предусматривающих оборотное водоснабжение предприятий.

Фильтрация предназначена для удаления частиц и коллоидных веществ из сточной воды. Диапазон размеров частиц, удаляемых путем фильтрации через полупроницаемую мембрану, достаточно широк и составляет обычно 0,0001-10 мкм. Роль мембраны заключается в том, что она служит избирательным барьером, пропускающим одни компоненты, находящиеся в воде, и удерживающим другие. Отделение загрязняющих веществ в случае микрофильтрации и ультрафильтрации можно объяснить с помощью ситового механизма [35].

Новой конструкцией аппарата с плоскими мембранами, сочетающей преимущества плоскорамных (возможность переработки сильно загрязненных растворов и замены единичной бракованной мембраны) и рулонных элементов (высокая плотность упаковки мембран и легкость их замены) является диско-трубчатый аппарат ДТ разработки фирмы « Rochem » являются плоскорамные фильтрационные пакеты FM («подушка»). Он предназначен для микро- и ультрафильтрации.

Модуль состоит из набора фильтрационных кассет, т.н. «подушек», расположенных между двумя полуцилиндрами из пластика. Фильтрационные мембраны представляют собой плоские четырехугольные мембраны, сваренные по краям. Внутри мембранной подушки расположены дренажная пластина и дренажная сетка для отвода фильтрата. Через два отверстия в мембране (фильтрационные каналы) происходит отвод фильтрата.

Рисунок 14 - Мембранные пакеты

Между фильтрационными мембранами расположены дистанционные прокладки, которые определяют высоту направляющего канала и могут меняться в зависимости от качества исходной воды и целей фильтрования. Высота канала может изменяться от 0,5 до 3 мм . Мембранные подушки при необходимости подлежат замене или контролю.

Рисунок 15 - Мембранный фильтр

Мембранные подушки, имеют относительно низкую упаковочную плотность, около 400 м²/м³ . Это объясняется тем, что, кроме водоподготовки, плоские модули FM широко используются для фильтрации сточных вод с большим содержанием взвешенных частиц. Фильтрационные модули с высокой плотностью упаковки мембран - например, рулонные (плотность выше 1000 м²/м³) для этих целей не подходят. Поэтому при конструировании модуля было найдено оптимальное решение, а именно - уменьшение плотности упаковки мембранного пакета за счет увеличения высоты канала для исходной воды.

В таблице 8 приведены основные технические характеристики мембранного фильтрационного модуля FM.

Таблица 8 - Основные технические характеристики фильтрационного модуля FM

Параметры	Единицы	Значения
Количество мембран в одной кассете	штук	21- 22
Количество кассет в одном модуле	штук	8 -10
Количество труб давления (кожух)	штук	1
Мембранная поверхность одной мембраны	м 2	0,0324
Общая мембранная поверхность модуля	м2	10,88
Эффективная высота направляющего канала	мм	2,88
Скорость потока в модуле	м3/ч	10
Входное давление в модуль	бар	0,7
Выходное давление в модуле	бар	0,4
Давление пермеата	бар	0
Корпус		Полиэтилен ВД или нержавеющая сталь
Мембраны		Полиакрилнитрил, PVDF, PS и др.
Кассеты (полушали)		Акрилбутилстирол, модифицирован
Граница разделения		10, 20, 30, 50, 100, 150, 200 кД и другие

Рисунок 16 - Фильтрационная кассета (около 1 м² мембран) модуля ФМ при сборке

Типичный режим работы: фильтрование около 15 минут, сброс концентрата: около 5 сек.

Содержимое циркуляционного цикла (концентрат) сбрасывается в канализацию:

- Входной и циркуляционный насосы работают.

- Регулирующий вентиль открыт.

- Верхний вентиль промывочной воды открыт.

- Вентиль сброса фильтрата закрыт.

Обратная промывка пермеатом около 30 секунд:

- Входной и циркуляционный насосы отключены.

- Регулирующий вентиль полностью открыт.

- Верхний промывочный вентиль открыт.

- Нижний промывочный вентиль открыт.

- Сброс фильтрата закрыт.

- Промывочный насос работает и обратный промывочный вентиль открыт.

- Количество промывочной воды на модуль : около 100 литров/30 сек.

- Давление для обратной промывки (TMP): 1,0 - 1,5 бар (макс. 2,0 бар)

Общее время цикла около 46 мин.

Дезинфекция со стерилизацией проводится ежемесячно в течение 8 минут:

- Проводится в конце обратной промывки пермеатом.

- Насос обратной промывки включается на 30 секунд.

- Дополнительно производится дозировка активного хлора в промывочную воду (раствор гипохлорида натрия = NaOCl).

- При этом модуль полностью дезинфицируется активным хлором (концентрация около 10 ppm свободного хлора).

Под действием трансмембранного давления (ТМД) вода проходит вертикально через мембранный слой, образуя поток фильтрата (пермеата). Взвешенные вещества, гидроксиды тяжелых металлов и органические молекулы массой более 50 КДа задерживаются внутри мембраны, образуя поток концентрата. Таким образом, происходит очистка сточных вод и других загрязненных жидкостей [20 - c.14].

Технологическая схема работы и сборочный чертеж мембранного модуля приведен на листах № 5,6.

4.3.3 Установка обратного осмоса серии ДВС-М

Установка обратного осмоса (нанофильтрации) выполняет в технологическом цикле замкнутого водооборота две важных задачи:

1. Обессоливание предварительно очищенных от тяжелых металлов и нефтепродуктов сточных вод для возврата воды в гальванический цех на операции холодной промывки деталей холодной и приготовления растворов электролитов (при этом состав воды соответствует категории 2 и/или 3 по ГОСТ 9.314);

2. Сокращает объем сточных вод, поступающих на последующую утилизацию, в 3,5-4,5 раза за счет мембранного концентрирования, и, следовательно, значительно снижает капитальные затраты на приобретение вакуумной выпарной установки или роторного пленочного испарителя и эксплуатационные затраты на оборотное водоснабжение (электроэнергия, химические реагенты, производственные площади и прочее).

Обратный осмос - технология, позволяющая получить обессоленную воду. Процесс обратного осмоса заключается в фильтровании исходной воды через специальную полупроницаемую мембрану, способную пропускать воду и задерживать ионы солей. Степень обессоливания может достигать 99,6 %.

Базовая модель обратноосмотической установки серии ДВС-М включает:

- насос высокого давления;

- защиту насоса по «сухому» ходу;

- высокоселективные обратноосмотические мембранные элементы в корпусах из нержавеющей стали;

- водосберегающий контур рециркуляции воды;

- блок химической мойки обратноосмотических мембран с набором реагентов;

- комплект расходомеров;

- систему автоматики;

- стационарный цифровой кондуктометр.

Система подключается к линии исходной воды, линии отвода пермеата, линии дренажа. В комплекте с системой может поставляться внешний блок реагентной промывки, включающий в себя: промывной бак, промывной насос, приборы контроля, арматуру и трубопроводы.

Рисунок 17 - Обратноосмотическая установка

Система может работать как полностью в автоматическом, так и в ручном режимах.

В автоматическом режиме включение и отключение режима фильтрации контролируется датчиком уровня, установленным в накопительной емкости чистой воды.

При повышении трансмембранного давления выше максимального значения, а также при истечении времени предустановленного фильтроцикла системы, фильтрование прекращается, и система переходит в режим обратной промывки и/или в режим химически усиленной промывки.

При прохождении определенного числа химически усиленных промывок проводится тест на целостность волокон в мембранных модулях.

Это необходимое условие в случае работы установки для получения воды хозяйственно-питьевого назначения; данное условие гарантирует отсутствие микробиологических загрязнений в очищенной воде.

Таблица 9 - Технические характеристики установки

Производительность	10 м3/час
Потребляемая мощность	3 кВт
Вес	400 кг
Размеры
L-длина	3900 мм
B-ширина	700 мм
H-высота	1000 мм

По качеству получаемой воды обратный осмос может быть сравним с ионным обменом, электродиализом, дистилляцией.

Преимущества обратноосмотических установок:

- низкое количество стоков (при пересчете на ПДК);

- отсутствие реагентного хозяйства;

- возможность использования мембран различной селективности;

- низкие эксплуатационные затраты;

- компактность;

- любой уровень автоматизации;

- простота эксплуатации.

Обратноосмотическое фильтрование происходит на молекулярном уровне и требует повышенного качества исходной воды. Это требование обеспечивается установкой надежных систем предварительной очистки.

Работа установки очистки промывных вод на базе обратного осмоса осуществляется в следующей последовательности:

1. Предподготовка, включающая следующие процессы: корректировка рН; электрокоагуляция для перевода металлов в нерастворимую гидроксидную форму, тонкая очистка от взвешенных и коллоидных веществ с использованием отстойника, оборудованного тонкослойными модулями и системы фильтров.

Целью предочистки является снижение нагрузки на обратноосмотическую установку, что позволяет в несколько раз увеличить срок службы мембранных элементов.

2. Глубокая очистка методом обратного осмоса, одновременного удаления неорганических и органических примесей, что особенно важно в системах оборотного водоснабжения. Для уменьшения объема утилизируемого концентрата солей тяжелых металлов используется 2-ступенчатая схема обратноосмотического обессоливания. В установках обратного осмоса применяются специальные рулонные композитные мембраны, предназначенные для обработки сильнозагрязненных сред [26 - c.9].

Обратноосмотическое 2-ступенчатое обессоливание позволяет уменьшить объем концентрата, в котором сосредоточено до 99% солей тяжелых металлов, до 25 раз в зависимости от исходного солесодержания в сточных водах. Для эффективного восстановления транспортных характеристик мембран используются специально подобранные моющие композиции, которые позволяют удалять с поверхности мембран отложения солей кальция, магния, железа и органических осадков.

Содержание примесей в очищенной воде сравнивалось с требованиями ГОСТ 9.314-90 кат.2 «Вода для гальванического производства и схемы промывок.Общие требования». Как видно из таблицы, качество воды выше, чем предусмотрено нормативными документами.

Периодически следует проводить очистку мембранных элементов в установках оборотного водоснабжения. Универсальным методом очистки мембран является сброс давления на несколько минут и промывка аппарата сильным потоком воды. В процессе промывки загрязнения отслаиваются от мембраны и вымываются из обратноосмотической установки. Значительный эффект оказывает промывка мембранных модулей слабым раствором соляной кислоты (рН = 3) с последующей окончательной промывкой потоком воды под давлением [24 - c.32].

Отличительные особенности и достоинства обратноосмотических установок водоподготовки серии ДВС-М:

- высокий уровень автоматики и надежности;

- низкие эксплуатационные расходы;

- простота в обслуживании;

- компактность;

- доступность, безопасность;

- отсутствие реагентного хозяйства;

-использование высококачественных комплектующих ведущих мировых производителей.

Оборотное водоснабжение с предварительным обессоливанием воды на установке обратного осмоса по сравнению с выпариванием сточных вод имеет важные преимущества: сниженные примерно в 2 раза затраты электроэнергии, работа установок при нормальной температуре; отсутствие «теплового загрязнения» окружающей среды; относительно простое достижение требуемого качества воды; низкие капитальные затраты на установки невысокой производительности, отсутствие ограничений для размещения оборудования [28].

Сборочный чертеж установки обратного осмоса приведен на листах № 7,8.

4.3 Характеристика результатов очистки станции очистки

В ходе работы был рассмотрен вариант реконструкции станции очистки гальванических стоков путем добавления узла доочистки установками, в результате чего планируется организовать систему оборотного водоснабжения на ООО «УК Татпроф». Введение замкнутого водооборота позволило резко сократить объем потребляемой воды.

Результат работы очистных сооружений сточных вод гальванических производств приведен в таблице 10.

Таблица 10 - Результат очистки станции

Показатель	Концентрация, мг/л
	Сточные воды	После ЭФ	После УФ	После ОО	ПДК	2 кат. 3 Гост 9.314
Медь	5-30	0,3-0,8	0,1	<0,01	0,5	0,3
Никель	5-30	0,2-0,7	<0,04	<0,01	0,5	0,1
Цинк	5-30	0,3-0,7	<0,04	<0,01	2	1,5
Железо	5-30	0,1	0,01	<0,01	3	0,1
Алюминий	5-30	0,2	<0,04	<0,01	1	(0,5)
Сульфаты	1000-1500	1000-1500	1000-1500	<30	500	50
Хлориды	100-200	100-200	100-200	<4	350	35
ПАВ	1-5	0,5-2,5	0,1-1	<0,01	2,5	1,0
Нефтепродукты	5-30	0,5-1	<0,05	<0,01	4	0,3

Эта система очистки сточных вод является более высокотехнологичной благодаря применению технологии ультрафильтрации на половолоконных мембранах. Ее главными отличиями от классической схемы являются:

- более высокая степень надежности и автоматизации процесса водоочистки;

- более высокие капитальные затраты на приобретение оборудования, но существенно более низкие эксплуатационные затраты благодаря отсутствию необходимости ежегодной замены ионообменных смол, закупки реагентов для их регенерации, длительный (до 10 лет для керамических мембран и до 5 лет для полых волокон) срок службы мембранных элементов в установке ультрафильтрации, что впоследствии приведет к значительной экономии финансовых средств предприятия;

- отсутствие возможности проскока остаточных концентраций тяжелых металлов при несвоевременной регенерации ионообменного оборудования, а также потребности в самих реагентах для регенерации и кондиционирования ионообменных смол, и, следовательно, значительное снижение анионного состава очищенных сточных вод.