Разработка технологической схемы очистки сточных вод от гальванических цехов машиностроительных предприятий

     M_сут(CN^-)=350000*120,=42,17 кг

по стехиометрии приходится количество реагента к количеству тяжелых металлов как 1:2, т.е. m_сут(активного хлора)=21,087 кг

     V=P/M

     V=21,087/1,0258=20,6 литров, где P-плотность(гипохлорита натрия)=1025,8 г/л(1,0258 кг/л)

Гипохлорит  натрия заливают в стальные гуммированные  железнодорожные цистерны, в тару потребителя: контейнеры из полиэтилена  или стеклопластика, полиэтиленовые бочки и канистры емкостью до 60 литров.

Из расчетов следует, что одного баллона хватит примерно на 3 дня.

Необходимое количество реагента в сутки:20,6 литров

Эффективность реагентного метода составляет 60%.

     С_к=120,5-(60*120,5)/100=48,2 мг/л

Содержание CN^- после очистки не соответствует значению ПДК, следует разработать дополнительную очиску. Возможно применить метод озонирование сточных вод, эффективность очистки которого составляет 95-98%.

     С_к=48,2-(98*48,2)/100=0,964мг/л

Содержание  CN^- после озонирование снова не соответствует значению ПДК, сточную воду нельзя спускать в канализацию, но можно отправить на повторное использование воды в производстве. Воду после очистки можно использовать только для процесса промывки, так как особых требований к качеству воды для данного процесса нет.  

8. Доочистка сточных  вод методом озонирования

     Экологически чистая технология очистки, основанная на использовании газа озона - сильного окислителя. Озонатор вырабатывает озон из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе. После взаимодействия с загрязняющими химическими и микробиологическими веществами озон превращается в обычный кислород. Практически доказано, что все продукты озонирования являются более безвредными для человека[1].

     Озон, используемый для озонирования, получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами, в результате воздействия на него электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.

     Озон  является бесцветным газом, молекулы которого, состоящие из трех атомов кислорода, являются нестабильными. Спустя небольшой  интервал времени после образования, молекула озона распадается, возвращаясь  в свое естественное состояние: молекулу кислорода, состоящую из двух атомов. При этом остаются свободные атомы  кислорода, которые агрессивно стремятся  присоединиться к любым инородным  частицам, содержащимся в воде. При  этом вода оказывается той средой, в которой бактерии и прочие органические примеси легко разлагаются под  действием этих свободных атомов кислорода. Благодаря этому, озон оказывается  очень сильным окислителем, и  его дезинфицирующие свойства во много раз сильнее других распространенных дезинфекторов, таких как хлор. Предпочтительность использования озона в очистки сточных вод, обусловлена также тем фактом, что озон, в отличие от хлора, не оставляет никакого запаха, полностью разлагаясь на кислород.

     Озон  реагирует с цианидами в слабощелочной  среде быстро и полностью, образуя  первоначально менее токсичные  цианаты. Последние могут гидролизоваться  в воде или окисляться озоном. В  общем виде реакция окисления  цианидов озоном представляется следующими уравнениями:

     CN^- + O₃ → OCN^- + O₂

     OCN^- + 2H⁺ + 2H₂ O → CO₂ + H₂O + NH₄⁺

     OCN^- + 2H₂O → HCO₃^- + NH₃

     2OCN^- + H₂O + 3O₃ → 2HCO₃^- + 3O₂ +N₂

     Первоначально окисляются свободные цианиды, а  затем связанные с металлами комплексы [9]. 
 
 
 

     Принципиальная  схема установки озонирования

     Управление  процессом озонирования может производиться  как вручную, так и автоматически, в зависимости от специфики решаемой задачи и требований процесса водоподготовки. В случае ручного управления станция  включается и выключается кнопкой  “пуск“, автоматически выполняются  лишь блокировки в нештатных ситуациях, например, выключение насоса по сухому ходу или блокировка выработки озона  по сигналу о превышении ПДК в  воздухе от внешнего газоанализатора. Автоматическое управление станцией может  производиться по сигналу от внешнего автоматического устройства или  встроенной системы управления дозировкой озона по датчику озона или  потенциала на выходе станции.

     Рисунок 2- Принципиальная схема установки озонирования

     1 – озонатор; 2 – система растворения  озона; 3 – контактная емкость; 4 –  деструктор озона.

     Опыт  использования озонирования на современном  этапе, накопленный для систем разной производительности, говори то том, что  эту технологию можно и нужно  применять не только на мощных водопроводных  станциях, отвечающих за снабжение  водой крупных городов, но и в  системах водоподготовки малой и  средней производительности.

     Несомненно, что качество воды при водоподготовке с использованием озонирования будет  значительно выше, чем при прочих технологиях, однако экономической  оценке этот параметр можно подвергнуть  только в оборотных системах. Еще  одним преимуществом использования  озонирования является то, что при  относительно высокой стоимости  первичных капитальных затрат эксплуатационные затраты связаны только с потреблением электроэнергии. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9. Утилизация образующихся отходов

       В процессе очистки сточных вод реагентным методом и последующим озонированием образуются отходы только от используемых реагентов.

     Утилизация  образованного Zn(OH)₂

     Экономическая эффективность утилизации цинксодержащего  отхода заключается в его использовании  для получения товарного продукта – пигмента цинкового крона, вместо оксида цинка. Экономический эффект будет равен стоимости оксида цинка в затратах на производство цинкового крона за вычетом стоимости  дополнительных реагентов – щелочи, кислоты и сульфита натрия[8].

     Утилизация  образованного Cu(OH)₂

     Важнейшим среди тяжелых металлов по праву  считается медь. Как и алюминий, она является весьма энергоемким  металлом. Большая часть ее используется в электротехнике, где требуется  материал высокой степени чистоты, который может быть получен только электролитическим путем. Соответственно, и отходы ее отличаются высокой чистотой. Поэтому утилизация металлической меди очень выгодна экономически. 

Заключение

     В данной работе необходимо было очистить сточные воды гальванических цехов от цианид-ионов с концентрацией 120,5 мг/л, незначительно снизить значение pH до близкого к среднему. Поскольку состав сточных вод гальванических производств различен, разнообразны и требования к их очистке перед сбросом в водные объекты, канализацию, либо возвратом на повторное использование. Для очистки сточных вод использовалась двухступенчатая очистка: реагентным методом и дополнительная доочистка озонированием.

     Достоинства схемы очистки реагентным методом  заключается в её относительной  простоте, и она не нуждается в отдельном помещении

     Достоинства установок озонирования  их практически полная автоматизация.

     Эффективность очистки реагентным методом и  методом озонирования составила 60% и 98% соответственно, что позволило  снизить концентрацию загрязняющих веществ до 0,964 мг/л, концентрация превышает  значение ПДК, что не позволяет спустить сточные воды в канализацию. Но возможно пустить воды на повторное использование  в производстве, но только на операцию первичное промывки. Для остальных  процессов необходима вода с более  высоким качеством, что обуславливает  её потребления из систем водоснабжения  города. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемых источников

1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Загрязнение_пресных_вод
2. Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия,1983.
3. http://autoussr.ru/zavod9.php
4. Бобков С. С, Смирнов С. К., Синильная кислота, М., 1970; Химия псевдогалогенидов, пер. с нем., К., 1981.
5. Ветошкин А. Г. Теоретические основы защиты окружающей среды. Учебное пособие . Пенза: ПГАСА, 2002.
6. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. Издательство: Глобус.Год: 1998-302
7. http://www.catalog.vladbmt.ru/wastewater_galvanic_reagent.html
8. Ушаков Г.В., Ушаков А.Г. Утилизация цинксодержащего отхода химических предприятий с получением пигмента –цинкового крона. Химия IX век: новые технологии, новые продукты. Матер. IX Междун. науч.-практ. конф. – Кемерово, 2006 г. –С. 370 – 371.
9. Кузубова Л.И., Кобрина В.Н. Химические методы подготовки воды: Аналитический обзор. ГПНТБ СО РАН. Новосибирский институт органической химии.Новосибирск. 1996. 131.