Выбор Оптимальной программы модернизации системы очистки сточных вод гальванического цеха ОАО «Гельвеций»
Задание
1. Изучить характер воздействия гальванического производства на окружающую среду.
2. Изучить существующую систему очистки сточных вод гальванического цеха ОАО «Гельвеций».
3. Получить представление об основных технологиях очистки сточных вод гальванического производств.
4. Познакомиться с методом Фора–Мальгранжа, позволяющим выбрать оптимальную систему мероприятий в условиях ограниченного финансирования
5. Используя метод Фора–Мальгранжа, составить программу мероприятий по снижению концентрации загрязняющих веществ в сточных водах гальванического цеха ОАО «Гельвеций».
Проблема очистки сточных вод гальванического производства
На ОАО «Гельвеций»
Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды. Основными объектами загрязнения являются поверхностные и подземные водоемы, так как гальваническое производство характеризуется большими объемами сточных вод. Серьезным фактором загрязнения является также образование большого количества твердых отходов очистки стоков, особенно при использовании реагентного способа обезвреживания сточных вод.
Вредное воздействие металлсодержащих компонентов сточных вод гальванического производства на экосистему «водоем–почва–растение–животный мир–человек» весьма существенно.
Металлы (As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt), а также химические соединения на их основе обладают канцерогенным действием (могут вызывать появление злокачественных новообразований).
Cd, Pb, As, Co, Al и Li – тератогенным действием (способностью вызывать уродства у потомства).
Сульфид цинка (ZnS) характеризуется мутагенным действием (может спровоцировать генетические изменения).
Соединения шестивалентного хрома Cr6+ являются аллергенами. Высокие концентрации соединений хрома токсичны. Они оказывают на организм человека и животных общетоксическое, раздражающее, аллергическое, канцерогенное и мутагенное действие.
Основным методом обезвреживания гальваностоков на очистных сооружениях предприятий является реагентный метод – осаждение металлов железным купоросом и едким натрием (NaOH). Содержание ионов тяжелых металлов в сточных водах после такой очистки обычно превышает ПДК. Существенным недостатком метода является большое количество шламов, содержащих токсичные соединения. Утилизация и переработка образующихся шламов являются сложно организуемыми и дорогостоящими процессами. Некоторые виды шламов не подлежат переработке. Возврат химреактивов и металлов в цикл производства в этом случае практически исключен. Основным методом обезвреживания таких отходов является захоронение их на специальных площадках, если таковые предусмотрены. Однако чаще всего эти шламы либо складируются на территории предприятия, либо неконтролируемо сбрасываются в овраги, водоемы, леса, на городские свалки. Лишь часть гальваношламов находит применение в строительстве при производстве строительных материалов.
Одним из источников поступления гальванических сточных вод в окружающую среду является производственное объединение «Гельвеций», которое специализируется на разработке, производстве и сервисном обслуживании:
• изделий специальной техники;
• высокоточных измерительных приборов специального и гражданского назначения;
• медицинских приборов и установок;
• товаров народного потребления.
Одним из этапов производства основных видов продукции предприятия является нанесение гальванопокрытий, которое осуществляется в гальваническом цехе. Сточные воды цеха характеризуются высоким содержанием токсичных соединений шестивалентного хрома, цианистных соединений.
На предприятии рассматриваются варианты изменения технологии гальванопокрытий. Ожидаемым эффектом от технологических мероприятий является сокращение цианистых загрязнений, а также сокращение хромовых стоков на 70 %. Однако, в условиях ограниченного финансирования актуальной задачей для предприятия остается поиск наименее капиталоемких технологий очистки сточных вод гальванического цеха.
Для очистки сточных вод используются дорогостоящие и малоэффективные реагентные методы. Очистка организуется следующим образом: кислотно-щелочные, хромсодержащие и циансодержащие сточные воды по отдельным трубопроводам направляются в подземные накопители, располагаемые у здания очистных сооружений. Из накопителей сточные воды насосами подаются в реакторы для обезвреживания. Обезвреженные сточные воды поступают в отстойники для осветления, после чего спускаются в производственно-дождевую канализацию.
Применяемый на предприятии реагентный принцип работы очистных сооружений на данном производстве основан на восстановлении сернокислым железом (FeSO4) шестивалентного хрома (Cr6+) до трехвалентного (Cr3+) в кислой среде. При подщелачивании реакционной массы образуются труднорастворимые в воде соединения – гидроксиды хрома и железа, которые выделяются из сточных вод методом отстаивания. Одновременно с образованием гидроксидов хрома и железа происходит частичное связывание ионов других тяжелых металлов (никель, цинк, железо, медь) и обезвреживание цианидов. Контроль полноты реакции обезвреживания по всем тяжелым металлам, кроме хрома, на станции не предусмотрен, и единственным способом, позволяющим максимально снизить концентрацию тяжелых металлов в сточных водах, является поддержание pH в указанных пределах. В щелочной среде (рН больше 9,5) может произойти обратное растворение гидрооксидов амфотерных металлов. Следовательно, применяемый метод очистки не всегда обеспечивает концентрацию ионов тяжелых металлов ниже ПДК.
Даже после очистки сточные воды гальванического производства предприятий часто не соответствуют требованиям оборотной воды, предусмотренным ГОСТ 9.314–90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок. Общие требования». Можно сделать вывод, что существующая система очистки не отвечает требованиям времени.
Перед технологами и инженерами-экологами предприятия «Гельвеций» стоит задача разработать систему мероприятий по снижению загрязнений сбрасываемых в канализацию сточных вод в условиях ограниченного финансирования.