МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ 1.1 КАФЕДРА КОРРОЗИИ, ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ И ЭКОЛОГИИ 1.2 КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КУРСУ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ТЕМА ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ПОСЛЕ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ СПЛАВА ОЛОВО-СВИНЕЦ ИЗ БЕЗЦИАНИДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ. ВЫПОЛНИЛ РОСЦИУС О.В. ГРУППА МТК-97 ПРИНЯЛ КУРЯКОВ Ю.Н. ДАТА ЗАЩИТЫ МОСКВА 2002. СОДЕРЖАНИЕ 1. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД. 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА В ЦЕХЕ 3. ИСТОЧНИКИ И ВИДЫ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ХАРАКТЕРНЫЕ ДЛЯ ДАННОГО ПРОИЗВОДСТВА 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ 5. ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ 11 5.1 . Химические методы очистки сточных вод 11 5.2 . Ионообменный метод 13 5.3 . Другие методы очистки 15 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 2. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД. Среди загрязнения различных видов окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет особое значение.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой.
На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач.
Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы, так и органической природы нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды.
Основными неорганическими минеральными загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора, а также цианидные соединения. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.
Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен на рисунке 1 Рисунок 1. Степень токсичности некоторых веществ Степень токсичности 0 - отсутствует 1 - очень слабая 2 - слабая 3 - сильная 4 - очень сильная. Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапазон рН промышленных стоков 1,0 - 11,0 и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0, тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей.
Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях 0,001 гл тормозят развитие, а при больших более 0,004 гл вызывают токсическое воздействие на водную фауну. 3.
В обычных условиях для меднения применяется электролит такого состава ... Под разбавленными сточными водами будем понимать воды, которые образую... За основу для расчета и внедрения различных природоохранных мероприяти... . 2.Операции, при которых растворы или промывные воды содержат хромистые...
ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗМОЖНЫХ ВАРИАНТОВ СИСТЕМ ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕ... Qпот - вода чистая ненагретая - cточная вода нагретая - то же, ненагре... Прямоточная система водообеспчения Количество отводимых в водоем сточн... 6. Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться постоянн...
ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ 6.1 . Химические методы очистки сточных вод Химические методы очистки сточных вод гальванических отделений основаны на применении химических реакций, в результате которых загрязнения, содержащиеся в сточных водах, превращаются в соединения, безопасные для потребителя, или легко выделяются в виде осадков.
Очистка сточных вод гальванического производства от ИТМ происходит в 2 стадии 1. Образование труднорастворимых соединений. 2. Выделение этих соединений в осадок.
Нейтрализация ионов тяжелых металлов осуществляется при добавлении в сточные воды растворимых в воде щелочных реагентов.
ИТМ при нейтрализации превращаются в труднорастворимые гидроксиды, которые выпадают в осадок.
Процесс идет в соответствии с реакцией Cu2 2OH- CuOH2 a Ni2 2OH- NiOH2. б Для лучшей и более полной и быстрой коагуляции гидроксидов используют флокулянт полиакриламид.
Сточные воды вода 1. Нейтрализатор 2. Флокулянт 3. Отстойник 4. Шламонакопитель 5. Обезвоживание Сточные воды подпадают в нейтрализатор 1, для образования нерастворимых гидроксидов. После нейтрализации стоки направляются в отстойник 3, куда подается флокулянт. Из отстойника шлам попадает в шламонакопитель 4, откуда подается на обезвоживание 5. Обезвоживание проводится в вакуум-фильтрах, фильтр-прессах и центрифугах.
Вышеописанный метод реагентный в настоящее время получил наибольшее распространение в отечественной практике обезвреживания сточных вод гальванических цехов. Основное его достоинство - крайне низкая чувствительность к исходному содержанию загрязнений, а основной недостаток - высокое остаточное соле
СОДЕРЖАНИЕ очищенной воды. Это вызывает необходимость в доочистке. 6.2 . Ионообменный метод Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция - это процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы - ионита.
Очистка сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси для нашего случая это медь и никель, очищать воду до ПДК с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения. Принципиальная схема установки для очистки сточных вод гальванического производства показана на рис. 7. 2 3 4 5 6 1 8 7 7 7 1 емкость усреднения состава 2 гравийный фильтр 3 аппарат с активированным углем 4 - катионообменник 5,6 - анионообменники 7 - сборник чистой воды для промывки колонн 8 - усреднитель Рис. 7 Схема ионообменной установки для очистки цианистых сточных вод Стоки из емкости 1 для усреднения состава и частичного отделения механических примесей направляются в усреднитель 8. Из аппарата 8 стоки насосом подаются в песчано - гравийный фильтр 2 для очистки от механических примесей.
Скорость движения жидкости, отнесенная к поперечному сечению фильтра, 5-7 мч. Следующая ступень - очистка активированным углем в аппарате 3 от маслопродуктов, ПАВ, биологических примесей и т.д. Отфильтрованная вода направляется в катионообменник 4, заполненный смолой КУ-1. Линейная скорость движения жидкости в этом аппарате достигает 10-20 мч. По достижении на выходе концентрации сорбируемых ионов 0,02-0,03 мг.эквл катионит подвергается регенерации.
Освобожденная от катионов вода поступает в анионообменники 5 и 6, заполненные смолами АВ-17-8, АН-221 и др. При содержании сорбируемых анионов на выходе из аппарата 0,05-0,1 мгл анионит регенерируют.
Сточные воды направляются на производство в систему оборотного водоснабжения, а промывные - в сборники концентратов для химического обезвреживания и, в нашем случаи, для извлечения меди и никеля. Главный недостаток технологии ионного обмена состоит в том, что для выделения из воды элементов или солей необходимы регенерирующие кислоты или щелочи, которые впоследствии в виде солей поступают в окружающую среду, вызывая вторичное загрязнение последней. 6.3 . Другие методы очистки К числу таких методов можно отнести следующие 2 метода сорбционный метод и мембранная технология.
Сорбционный метод используется как для обезвреживания сточных вод, так и для очистки электролитов в гальванических ваннах от органических веществ. При фильтрации сточных вод через сорбент активированный уголь, циолит на его поверхности сорбируются ИТМ. Сорбент после определенного времени использования необходимо регенерировать.
Очистка сточных вод производится на гранулированных адсорберах с полотым, взрыхленном и псевдосжиженным слоем. Также применяются аппараты на пылевидных сорбентах либо с перемешиванием воздуха, либо намывные фильтры. Преимуществом данного метода является отсутствие вторичных загрязнений, возможность рекуперации собранных веществ и высокая, до 95, степень очистки, а недостатком значительная стоимость сорбентов и необходимость узла регенерации.
Мембранная же технология основана на применении мембран, которые способны задерживать практически все многовалентные катионы. Для удаления ионов никеля и меди может применяться гиперфильтрация обратный осмос. Процесс гиперфильтрации состоит в отделении воды от ИТМ через полупроницаемую мембрану. Диаметр пор такой мембраны составляет 0,001 мкм. Вода подается под давлением 60 100 атм. Гиперфильтр задерживает 50-70 примесей. Поэтому применение мембран для очистки промывных сточных вод и регенерации электролитов представляется наиболее перспективным.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М. Химия,1983. 2. Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М. Энергия, 1977. 3. Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. Л. Химия, 1990. 4. Алферова Л.А. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М. Стройиздат,1984. 5. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. М. Стройиздат, 1979. 6. Когановский А.М. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М. Химия, 1983. 7. Очистка промышленных сточных вод. Под ред. Кравеца В.И. Киев Технiка, 1974. 8. Зеркалинкова И.М. КНИИРС. М. 2002.