Загрязненность сточных вод предприятий цветной металлургии зависит главным образом от состава перерабатываемого сырья и применяемых технологических реагентов, а также от качества очистки (обезвреживания) сточных вод.
Сточные воды свинцового и цинкового производства могут содержать:
– грубодисперсные примеси в виде взвеси твердых частиц;
– кислоты, применяемые в технологическом процессе в основном в качестве растворителей;
– соли, содержащие ионы железа, меди, никеля, свинца, цинка, кобальта, кадмия, мышьяка, сурьмы, а часто и ртути, которые попадают в сточные воды в результате растворения их соединений при выщелачивании;
– различные реагенты, находящие широкое применение в отдельных гидрометаллургических производствах.
Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в сточной воде характеризуется следующими данными, мг/л: 1,0 Zn; 0,01 Cd; 0,05 Co; 0,05 As; 0,01 Sb; 0,1 Pb; 0,001 Se; 0,5 Fe3+; 100 SO42-; 350 Cl-; 20 Na.
Наилучшим вариантом предотвращения вредного влияния сточных вод на окружающую среду следует считать организацию частичного или полного водооборота и повторное использование сточных вод в производственном цикле. При введении водооборота хранилища сточных вод должны использоваться в качестве очистных сооружений. В случае сброса сточных вод в водоемы их очистка должна обеспечивать содержание каждой из загрязняющих примесей ниже предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде водоемов санитарно-бытового использования.
Выбор той или иной схемы очистки сточных вод зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются: объем образующихся сточных вод, вид и концентрация загрязняющих веществ, физико-химические свойства примесей или их химических соединений, которые могут быть положены в основу метода очистки. При выборе схемы очистки должны учитываться возможности использования таких эффектных мероприятий; которые приводят к сокращению объема сбрасываемых вод, экономии технологической воды, устранению переливов и аварийных сбросов и так далее.
В основе наиболее часто применяемых методов очистки сточных вод на предприятиях цветной металлургии лежат следующие процессы:
1) механическое отстаивание грубодисперсной взвеси, иногда с добавлением коагулянтов и флокулянтов;
2) осаждение примесей в виде труднорастворимых солей;
3) окисление примесей до безвредных соединений.
Возможны два варианта организации схем очистки сточных вод: последовательным выделением отдельных примесей с помощью соответствующих наиболее эффективных реагентов и комплексным выделением сразу большинства или всех загрязнений. Первый вариант обеспечивает более глубокую очистку сточных вод, но приводит к применению сложных многоступенчатых схем. Второй вариант более прост и дешев в технологическом отношении, но для каких-то отдельных примесей он может оказаться далеко не лучшим.
Наиболее доступными, дешевыми и распространенными реагентами при очистке сточных вод являются известь, используемая в качестве коагулянта, осадителя и химического реагента, а также хлорная известь, гипохлориты кальция и натрия, жидкий хлор, являющиеся хорошими окислителями.
Кроме того, возможно применение таких методов очистки, как озонирование, ионный обмен, адсорбция, электрохимия и др.
Простое отстаивание сточных вод является наиболее дешевым методом выделения из них механических примесей в виде взвеси твердых частиц. Однако оно эффективно лишь при осветлении воды до требуемых кондиций при продолжительности не более 8 ч. Необходимая степень осветления воды при отстаивании зависит от дальнейшего ее использования или требований того водоема, в который сбрасываются воды.
При медленном отстаивании грубодисперсных примесей обычно применяют их коагулирование. Коагулянтами могут служить гашеная известь, сульфаты и хлориды железа, сульфат алюминия или их смеси. Для ускорения отстаивания часто применяют полиакриламид, который способствует объединению отдельных хлопьев в более крупные агрегаты, которые осаждаются с большей скоростью.
Очистка сточных вод от кислот (чаще всего серной и соляной) и щелочей заключается в их нейтрализации. Нейтрализации подвергают сточные воды с рН менее 6,5 и более 8,5. Применяют следующие способы нейтрализации:
– взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;
– нейтрализации реагентами (растворы кислот, негашеная и гашенная известь, кальцинированная и каустическая сода, аммиак);
– фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, мел).
Наиболее дешевым реагентом для нейтрализации кислот, например в цинковом производстве, является гашеная известь. При нейтрализации известью серной кислоты в осадок выпадает малорастворимый сульфат кальция – гипс.
Методы очистки сточных вод от катионов металлов основаны на образовании и осаждении труднорастворимых соединений (гидроксидов или основных карбонатов) или цементных осадков. Сточные воды предприятий по производству тяжелых цветных металлов чаще всего очищают от меди, никеля и свинца.
Наиболее простым способом очистки кислых медьсодержащих сточных вод от меди является метод ее цементации железным скрапом. Однако в этом случае вода загрязняется ионом железа. Поэтому цементация железом применима только для предварительной очистки достаточно концентрированных по меди сточных вод с целью ее извлечения. Оставшуюся медь выделяют гидролизом при последующей нейтрализации сточных вод. Применим также способ осаждения меди в форме основного карбоната с помощью извести и других углекислых реагентов. Основной карбонат меди практически нерастворим в воде. Очистку сточных вод от меди при малом ее содержании весьма эффективно можно осуществлять с помощью ионообменных смол пропусканием (фильтрованием) воды через слой катионита.
Медь, выделенную из сточных вод любым способом, необходимо возвращать в металлургическое производство.
Очистку сточных вод от никеля и свинца производят реагентным способом с переводом их в осадок в форме основного или обычного карбонатов.
Наиболее эффективным способом очистки от никеля, как и от меди, является обработка сточных вод растворами, содержащими СаСО3. Помимо реагентного метода, очистку сточных вод от никеля можно проводить электрохимическим и ионообменным способами. При очистке сточных вод от свинца наиболее дешевым способом является метод его осаждения в форме карбонатов.
Для очистки сточных вод большинства предприятий цветной металлургии применимы почти стандартные схемы обработки известью и «активным» хлором. Такие схемы во многих случаях обеспечивают достаточную очистку сразу от большинства примесей, однако они не гарантируют глубокой очистки сточных вод от всех загрязнений, т.е. не обеспечивают должной чистоты природных водных объектов.
Единственно правильным направлением в рациональном использовании водных ресурсов и предотвращении их от загрязнения следует считать организацию замкнутых схем водопотребления с переводом предприятий на бессточный режим работы.
Отработанные технологические воды в этом случае не сбрасывают в поверхностные или подземные водоемы, а подвергают очистке только от тех примесей, которые могут отрицательно влиять на технологию или обслуживающий персонал. Достигнутая этими целями степень очистки позволяет использовать очищенные стоки в водообороте.
Выбор схемы водооборота зависит от масштабов производства, потребности в воде отдельных переделов и предприятия в целом, особенностей технологии и вида применяемого оборудования.
Значение организации оборотного водоснабжения для современного производства исключительно велико, т.к. оно является единственно правильным направлением, обеспечивающим нормальную работу предприятия с соблюдением всех экологических норм, предусматривающих надежную охрану окружающей среды.
В существующем производстве имеют заметные резервы улучшения экологической безопасности за счет повышения культуры производства, экономического стимулирования комплексности использования сырья, более строгих санкций по фактам неорганизованных сбросов отходов производства.
V ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЕ ПРОИЗВОДСТВА НА ПРИМЕРЕ ООО «УГМК-Холдинг»