Технология очистки сточных вод гальванического производства

Для очистки сточных вод гальванического производства предлагается применять несколько методов.

Электрокоагуляция – процесс ускорения слипания коллоидных частиц под действием электрического тока.

Электрокоагуляцию применяют преимущественно в системах локальной очистки сточных вод, загрязненных тонкодисперсными и коллоидными примесями. Этот метод используют для извлечения масел, нефтепродуктов, некоторых полимеров, соединений хрома и других тяжелых металлов. Электрокоагуляция находит применение в процессах осветления, обесцвечивания, обеззараживания и умягчения воды в системах водоподготовки. Электрокоагуляция применима главным образом для очистки нейтральных и слабощелочных вод.

Метод электрокоагуляции наиболее пригоден для выделения хрома. Сущность метода заключается в восстановлении до Cr(III) в процессе электролиза с использованием растворимых стальных электродов.

Достоинствами метода являются:

1) высокая эффективность очистки (концентрация Cr(VI) после очистки меньше ПДК);

2) высокая производительность;

3) простота реализации;

4) компактность установки;

5) малая чувствительность к изменениям параметров процесса;

6) получение шлама с хорошими структурно-механическими свойствами.

Недостатки метода:

1) не достигается ПДК при сбросе в водоемы рыбохозяйственного назначения;

2) значительный расход электроэнергии;

3) значительный расход металлических растворимых анодов;

4) пассивация анодов;

5) невозможность извлечения из шлама тяжелых металлов из-за высокого содержания железа;

6) потребность в значительных площадях для шламоотвалов.

Процесс выделения из жидкости взвешенных частиц путем их флотации газовыми пузырьками, получаемыми при электролизе воды, называют электрофлотацией. Использование электролиза для получения газовых пузырьков при очистке сточных вод флотацией имеет следующие существенные преимущества по сравнению с другими способами аэрации:

• высокая степень дисперсности газовых пузырьков и относительная чистота их поверхности, что обеспечивает эффективность прилипания пузырьков к взвешенным частицам;

• возможность плавного регулирования скорости процесса путем изменения степени насыщения жидкости пузырьками газа в широких пределах;

• отсутствие вращающихся частей в электрофлотационных аппаратах (что гарантирует надежность их работы), интенсивного перемешивания обрабатываемой жидкости и перетирания содержащихся в ней взвешенных частиц;

• возможность флотации раздельно пузырьками водорода и пузырьками кислорода, что в первом случае гарантирует отсутствие процессов окисления в обрабатываемой жидкости, а во втором – наоборот, их повышенную активность;

• простота изготовления электрофлотационного аппарата и несложность его обслуживания.

При электролизе выделяются чрезвычайно тонко-диспергированные газы. Если во флотаторах механического типа средний диаметр образующихся газовых пузырьков составляет 0,8 0,9 мм, в пневматических флотаторах – в среднем 2 мм, а при вакуумной и напорной флотации 0,1 0,5 мм, то в электрофлотаторах образуются пузырьки размером менее 100 мкм. В зависимости от условий электролиза можно получать пузырьки диаметром до 8 15 мкм, что недостижимо при других методах флотации.

Достоинства метода:

1) очистка до требований ПДК;

2) незначительный расход реагентов;

3) простота эксплуатации;

4) малые площади, занимаемые оборудованием;

5) возможность очистки от жиров, масел и взвешенных частиц;

6) высокая сочетаемость с другими методами;

7) отсутствие вторичного загрязнения.

Недостатки метода:

1) незначительное (до 30 %) снижение общего солесодержания очищаемых стоков;

2) аноды из дефицитного материала;

3) большой расход электроэнергии.

В процессе электролиза на положительном электроде – аноде протекает электрохимическое окисление, сводящееся к передаче электронов от ионов электролита аноду. Вещества, находящиеся в сточных водах, полностью распадаются с образованием более простых и нетоксичных веществ, которые можно удалять другими методами. В качестве анодов используют различные электрически нерастворимые вещества: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносят на титановую основу. Катоды изготавливают из молибдена, сплава железа с вольфрамом, сплава вольфрама с никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вольфрамом или их сплавами. Метод используется на многих предприятиях.

Применению электролиза до последнего времени препятствовала низкая производительность аппаратов с плоскими электродами. Перспективы решения этой проблемы открылись с разработкой и внедрением в практику достаточно простых и надежных электролизеров с проточными объемно-пористыми волокнистыми электродами. Они позволяют ускорить процесс извлечения металлов более чем в 100 раз за счет высокой удельной поверхности и повышенного коэффициента массопередачи (до 0,05 0,1 м³/с).

Достоинства метода таковы:

1) отсутствие шлама;

2) незначительный расход реагентов;

3) простота эксплуатации;

4) малые площади, занимаемые оборудованием;

5) возможность извлечения металлов из концентрированных стоков.

Недостатки метода:

1) не обеспечивает достижение ПДК при сбросе в водоемы рыбохозяйственного назначения;

2) аноды из дефицитного материала;

3) неэкономичность очистки разбавленных стоков.

Адсорбционный метод является одним из эффективных методов извлечения цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства. В качестве сорбентов используются активированные угли, синтетические сорбенты, отходы производства (зола, шлаки, опилки).

Наиболее универсальными адсорбентами являются активированные угли. Они должны удовлетворять следующим требованиям:

· слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо – с органическими веществами;

· быть относительно крупнопористыми;

· иметь высокую адсорбционную емкость;

· обладать малой удерживающей способностью при регенерации;

· иметь высокую прочность;

· обладать высокой смачиваемостью;

· иметь малую каталитическую активность;

· иметь низкую стоимость.

Процесс адсорбционного извлечения шестивалентного хрома из сточных вод ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с раствором, при фильтровании раствора через слой адсорбента или в псевдоожиженном слое на установках периодического и непрерывного действия. При смешивании адсорбента с раствором используют активированный уголь в виде частиц диаметром 0,1 мм и меньше. Процесс проводят в одну или несколько ступеней.

Достоинства метода:

1) очистка до ПДК;

2) возможность совместного удаления различных по природе примесей;

3) отсутствие вторичного загрязнения очищаемых вод;

4) возможность рекуперации сорбированных веществ;

5) возможность возврата очищенной воды после корректировки рН.

Недостатками метода являются:

1) дороговизна и дефицитность сорбентов;

2) применимость природных сорбентов для ограниченного круга примесей и их концентраций;

3) громоздкость оборудования;

4) большой расход реагентов для регенерации сорбентов.

Биохимический метод очистки сточных вод основан на способности специфической группы микроорганизмов сульфатредуцирующих бактерий (СРБ) использовать в процессе дыхания кислород сульфатов в качестве акцептора водорода, восстанавливая их при этом до сульфидов. Сероводород как сильный восстановитель реагирует с ионами тяжелых металлов с образованием нерастворимых сульфидов, выпадающих в осадок.

Сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) – филогенетически гетерогенная группа микроорганизмов с общей физиологией. Они получают энергию в процессе сульфатного дыхания при переносе электронов в электрон-транспортной цепи. Сульфат редуцируется СРБ до сероводорода – наиболее восстановленного соединения серы. В природе СРБ широко распространены в анаэробной зоне различных экосистем. Предпочтительные места обитания СРБ, вследствие высокого содержания сульфатов, – это моря, солевые озера.

По своей устойчивости к пониженным температурам микроорганизмы делятся на следующие группы:

1) психрофильные микроорганизмы:

2) психротрофные микроорганизмы.

Существует шесть основных механизмов, с помощью которых микроорганизмы осуществляют удаление растворенных металлов из стоков:

1) улетучивание;

2) внеклеточное осаждение;

3) внеклеточное комплексообразование;

4) связывание с поверхностью клетки;

5) внутриклеточная аккумуляция;

6) ферментативная редукция металлов.

Достоинства метода:

1) несложное аппаратное оформление;

2) невысокие эксплуатационные затраты.

Недостатки метода:

1) большие капитальные затраты;

2) необходимость предварительного удаления токсичных веществ;

3) строгое соблюдение технологического режима очистки.