Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

33 страницы

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В документе приведены результаты систематического исследования влияния элементов входа и выхода на характеристики вентустановок с современными центробежными и осевыми вентиляторами в пределах рабочей области аэродинамической характеристики последних.

  Скачать PDF

Дополнения:

Оглавление

Введение

1. Общая часть

2. Формулы для расчета гидравлического сопротивления сложного элемента и характеристик вентустановки

3. Входные элементы вентустановок с радиальными (центробежными) вентиляторами

4. Входные элементы вентустановок с осевыми вентиляторами

5. Выходные элементы вентустановок с радиальными (центробежными) вентиляторами

6. Выходные элементы вентустановок с осевыми вентиляторами

Литература

Показать даты введения Admin

РГАСНТИ 55.01.94 55.22.19


ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО МАШИНОСТРОЕНИЮ И РОБОТОТЕХНИКЕ (ВНИИТЭМР)

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ вод МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Альбом

МОСКВА 1991

Всесоюзный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по машиностроению и робототехни ке (БНИИТЭМР)

ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДОРИЯТИЙ

Альбом

Москва 1991

накапливания в отстойнике, мелкая фракция скрапа вновь загружается в аппарат.

Флотационная установка’Флотон^для очистки сточных вод гальванических цехов, внедрена на ПО "Черновцылегмаш”. С помощью этой установки производится очистка сточных вод от ионов никеля, меди, цинка, железа и других тяжелых металлов, а также может быть использована для организации замкнутого цикла водоснабжения гальванических цехов, выделения и утилизации осадка ценных компонентов, создания безотходных технологий.

По оценке специалистов,использование данной установки для очистки промывной воды гальванических цехов вместо существующих позволяет увеличить скорость очистки воды, обеспечить непрерывность процесса, довести степень очистки воды до требований на оборотную воду. Простота сбора и утилизации осадка является существенной новинкой, которая позволяет создать безотходный процесс и получить красящий пигмент широкого спектра применения. Ориентировочная стоимость установки составляет 25 тыс. руб. Институтом химии и технологии АН ЛитССР разработана технология Лимеда ОЭк-электрокоагулядии гальваностоков,содержащих хром, |цинк,медь,никель до 500 мг/л,масла и краски до 80 мг/л.

Разработанная во ЕНИИВОДГЕО Госстроя СССР комбинированная флотационная установка позволяет производить очистку и доочистку промышленных сточных вод от нефтепродуктов, коллоидных и взвешенных веществ. В ней совмещаются процессы коагулирования и/или флокупирования загрязнений сточных вод химическими реагентами; выделения загрязнений из сточных вод методом непорной флотации с рециркуляцией очищенного стока; доочистки сточных вод методом тонкослойного отстаивания. Применение комбинированной флотационной установки по сравнению с традиционными сооружениями имеет следующие преимущества: повышается эффективность очистки сточных вод на 30-40 % или сокращается расход реагентов на 15-20 %; уменьшаются строительные затраты на 30-45 %, сокращаются энергетические затраты на стадии реагентной обработки на 20-30 %; достигается стабильность процесса коагулирования и/или флокулиро-вания сточной воды, высокая эффективность флотационного выделения загрязнений, простота и стабильность эксплуатации. Применение электрокоагуляционного метода значительно упрощает процесс очистки сточных вод, содержащих отработанные С0Ж, и позволяет избежать сложного реагентного производства.

Маслоуловитель типадаэ фирмы Politectmika (Польша) и патронный нагнетательный фильтр фирмы veb Chemieanlagenbau

Stassfurt (ФРГ) выполняют операции по очистке С0Ж, удалению

масел и жидких жиров металлообрабатываюпцх производств без дополнительного сложного и дорогостоящего оборудования.

Скоростной отстойник ЛУ-2Д, разработанный болгарскими специалистам!, позволяет производить очистку коагулированных сточных вод от закисей металлов и диспергированных инертных частиц. ЛУ-2Д успешно применяется в станциях очистки сточных вод предприятий малиностроения, металлургии, химической и др. отраслей.

Для исключения вторичного загрязнения воды в локальных замкнутых системах целесообразно использовать на всех стадиях очистки электрохимическую технологию, позволяющую в широких пределах изменять физико-химические свойства растворов, получать необходимые для этого реагенты непосредственно из ионных примесей и воды.

В электрохимической лаборатории очистки воды кафедры водоснабжения УИИНХ (г. Ровно) под руководством В.М.Рогова разработаны технологические схемы и на их основе создан универсальный блочно-модульный комплекс''Злион''1 для очистки “ воды от ионов тяжелых металлов с целью применения их в локальных замкнутых системах водного хозяйства гальванических цехЬв при расходе воды до 100м3/ч.Технологический комплекс "Элтон" для очистки воды в замкнутом цикле гальванического производства обеспеадвает возврат в производство до 70 % очищенной промывной воды. Концентрированные электролиты подвергаются очистке на отдельных сооружениях. Элементы комплекса гидравлически взаимосвязаны, что обеспечивает оптимальные условия его функционирования. Габариты комплекса в 2-3 раза меньше по сравнению с аналогам! равной производительности, материале- и энергоемкость снижаются на 20-30 %, затраты ручного труда на обслуживание - на 50-70 %.

"Элион" выполнен по блочно-модульному принципу, что позволяет компоновать его с учетом конкретных условий применения и возможностей потребителя. В этом случае    установка

"Элион" включает три основных блока: фазово-дисперсного превращения примесей (электрореактор восстановления хрома и образования твердой фазы гидрооксидов), разделение фаз (флотатор, отстойник, осветлитель, фильтр), фазово-дисперсного превращения воды (электрокорректор pH).

Научно-инженерным центром "Потенциал" (НИЦ) при УИИНХ разработана установка "Лоста", предназначенная для безреагентной оодстки промывных вод гальванических производств от ионов тяжелых металлов (никеля, цинка) с целью создания локальных замкнутых циклов по воде и металлу. Производительность установки 0,3... 1,0 м3/ч.

Установка не имеет аналогов в отечественной и зарубежной практике, проста в изготовлении, надежна в работе.

Установка "Ретра", также разработанная НИЦ, позволяет полностью регенерировать и возвратить в производство травильные растворы на основе хлорной меди без реагентов, извлечь из отработанного раствора стравленную медь для ее утилизации (порошок, фольга); снизить энергоемкость процесса регенерации в 2...3 раза.

Для вакуумного сбора, обработки флотационного шлама НИЦ разработано устройство "Соуфа" с производительностью по шламу

I...2 м^/ч. Принцип действия устройства основан на захвате наиболее концентрированных слоев флотационного шлама и перемещения их за пределы установки. Применение устройства наиболее целесообразно в технологии флотационной очистки сточное вод от гидроксидов тялввлык металлов.

Ионообменные методы

Ионообменный метод в последние годы находит применение для о «метки хромцинксодержащих сточных ,вод гальванических цехов, а также других металлообрабатывающих производств.

Гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция - это процесс обмена между ионам*, находящим*ся в растворе, и ионам* твердой фазы - ионита.

Такой метод позволяет не только очищать сточные воды от солей тяжелых металлов,но и дает возможность очищенные стоки использовать повторно. Использование воды на операциях промывки основных гальванических процессов открывает путь к созданию малоотходной (близкой к безотходной) технологии, что в десятки раз сокращает объемы водопотребления и водоотведения.

Создание замкнутых циклов на операциях промывки по схеме: промывка - очистка - промывка без введения в очищаемые стоки химреагентов, открывает еще одну возможность: создание замкнутого цикла использования солей тяжелых металлов по схеме: промывка - улавливание - электролит.

Технология очистки сточные вод сорбционным методом на ионообменных смолах и повторного использования очищенных стоков по замкнутому циклу для процессов хромирования, никелирования, цинкования и меднения разработана во ШШМПе и опробована на опытном завода ЕНИИМП и московском заводе ЭМА. Ведутся работы по повторному использованию солей тяжелых металлов. К решению этой проблемы были    привлечены    ведущие    сотрудники    Института    фи

зической химии АН СССР. Очистка промывных вод проводилась локально, т.е.к каждому технологическому процессу рядом с промывной ванной квитировалась установка,состоящая из двух последовэтельно

соединенных колонок,заполненных катионитом(для про .никелирования, цинкования, медаения) или анионитом (для процесса хрошрования), и с помощью центробежного насоса,со скоростью 5 м/ч промывная вода забиралась из промывной ванны, прокачивалась через ионообменные колонки и, освобожденная от солей тяжелых металлов, поступала вновь в промывную ванну. Степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов находится в прямой зависимости от концентрации их в исходном растворе. В авторских экспериментальных работах концентрация швстивалентного хрома колебалась от 20 до 100 мг/л. При этом было установлено, что чем выше концентрация хрома в исходном растворе, тем ниже работоспособность сорбента по улавливанию его. Так,при концентрации шестивалентного хрома 20 мг/л было очищено 4000 колоночных объемов, при концентрации 100 мг/л - только 500 колоночных объемов. В обоих случаях концентрация хрома в последних пробах очищенных стоков не превышала I мг/л.

Отработанные сорбенты легко регенерируются растворами кислот и щелочей и после регенерации вновь пригодны для дальнейшей очистки сточных вод.

q

Затраты на очистку I м стока реагентным методом составляют 1,2 руб.+40 коп., а стоимость очистки ионообменным методом -1,0 руб.+20 коп. В .    случае,    когда    очищенная промывная во

да возвращается снова в производство, стоимость очистки практически снижается вдвое.

НПО "Химмаштехнояогия" (г. Москва) разработано локальное рекуперационное устройство для очистки сточных вод гальванического производства от ионов тяжелых металлов (цинка, кадмия и др.) комбинированным сорбционно-ионообменным методом.

Преимуществом устройства является возможность его использования в комплексе с автооператорными стационарным!, колокольными, барабанным! ваннами, а также с нестандартным оборудованием.

НИИТЭХИМ (г. Черкассы) разработал технологию очистки сточных вод гальванических цехов с применением водооборота Лиме^а И0.

Данная технология позволяет осуществлять водооборот с возвратом в производство 80-95 % использованной воды. Общее содержание ионов в воде после деиорирования не превышает 10 мг/л, а сопротивление - (1,0-2,5).10^ 0м. Ионообменная очистка окупается за период от 2 до 6 лет в зависимости,в основном,от стоимости свежей воды.

Основным! направлениями деятельности по охране окружающей среды в социалистических странах является своевременное предупреждение ее загрязнения промышленными выбросами.

В 1988 П' состоялось первое заседание комиссии по сотруд-

ничеству в области охраны окружающей среды, на которой принята "Общая развернутая программа сотрудничества стран в области охраны и улучшения окружающей среды и связанного с этим рационального использования природных ресурсов на период до 2000 года

В Венгрии накоплен определённый опыт очистки промышленных отходов. Так, например, фирмой Xomeptery-Tatabanya разработан аффективный метод извлечения отходов из эмульсий, <который основан на прогонке стоков через специальные установки - ротаторы (типа циклон»).

Государственным исследовательским институтом охраны окружающей среды - svuom Praha (ЧОйР) и предприятием kovofinis разработаны и изготавливаются автоматические обезвреживающие станции очистки сточных вод типа зубом . Этот тип станций, служащий для обезвреживания сточных вод гальванических цехов методом нейтрализации, поставляется на предприятия, главным образом, в стандартном исполнении с производительностью до 2,5    ,5    ,10

20 MV4, а также в индивидуальном исполнении и для более высокой производительности. Характерной особенностью этих станций является их блочно-модульная компоновка, которая расчленена в зависимости от комбинаций более часто встречающихся сточных вод, то есть вод с кислой и щелочной реакцией (Н*, 0Н~), вод с содержанием ионов Сгб+ и вод с содержанием цианида (сгГ). ЧМсло блоков, входящих в станцию^ависит. от количества и качества сточных вод. Работа,станции полностью автоматизирована, управление осуществляется с помощью автоматической панели типа МВДАРД, которая о помощью электроники обрабатывает данные измерительных электродов, сравнивает их с контрольными величинами и таким образом поддерживает работу станции на необходимом технологическом уровне. Панель дополнена регистрирующим pH-метром, служащим для контроля качества очищенной обезвреженной нейтральной воды. Панель управления МЕДАРД обеспечивает высокую степень аварийного обеспечения всей системы, а также способность выдерживать перегрузку, как в отношении объема, так и концентрации.

Предприятием kovofihis' изготавливаются также ионообменные станции для очистки сточных вод . средних и больших гальванических цехов. Главным преимуществом таких станций по сравнению с классическим! станциями является значительная экономия воды (90-95 %)при одновременном приобретении качественной промывной воды для гальванических цехов после возвращения ее с очист. ной станции. В состав ионообменной станции входят:    восьми

колонная система, включающая 2 механических фильтра, наполненных кремнистым песком и активированным углем, 2 колонны с кислотным катионитом, 2 колонны се слабо или сильноосновным анионитом и 2

колонны с сильноосновным анионитом. Колонная система представляет собой двойную линию, иэ которой четыре колонны всегда работают п«циркуляционной схеме, четыре остальные находятся в резерве. Трубопроводные соединения позволяют включать в рабочий цикл любую колонну каждой пары. Работа циркуляционной системы производится с помощью центробежных насосов иэ приемника смешанных вод. Размеры колонны выбираются в зависимости от расхода сточных вод и содержания солей в промывтвс водах так, чтобы при полной производительности период между регенерациями составлял примерно 24 часа. Истощение сорбционной способности ионитов сигнализируется повышением электропроводимости воды на выходе из колонной системы; за предельное значение обыкновенно принимается превышение 12-20 См. Датчики проводимости расположены на входе в анионито-вый фильтр.

Регенерация истощенных ионитов в колоннах производится после промывки водой с добавлением 10% ооляной кислоты у катионитов или 5-8 % рствора едкого натрия у анионитов.

Кроме двух описанных типов станций предприятие K0V0FIHIS может изготавливать любые очистные станции в соответствии с конкретными требованиями заказчика.

Мембранные методы

Для широкого внедрения мембранной технологии в жизнь, решения комплекса научных, технических и организационных проблем был принят ряд постановлений по ускорению развития в стране этого важного направления научно-технического прогресса.

Созданный в 1985 г. межотраслевой научно-технический комплекс (МНТК) "Мембраны" разработал долгосрочную программу фундаментальных и прикладных исследований всех аспектов мембранного разделения как основы энерго-, ресурсе-, материалосберегающей и экологически чистой технологии. Во исполнение постановления Совета Министров СССР "О мерах по дарокому внедрению мембранных процессов в отраслях агропромышленного комплекса" определена головная организация по применению и разработке мембранных установок - НПО "Автопромпокрытие". К числу производственных объединений, на которых предусмотрено внедрение мембранных процессов, относятся АвтоВАЗ, КамАЗ, ЗИЛ    и    др.    В    этой    срав

нительно молодой отрасли науки и техники еще много проблем, требующих своего решения. Мал ассортимент полупроницаемых мембран1 и мембранных элементов, длительно работающих с высокими техническим! свойствами. Мембранные элементы не выпускаются в виде стандартных блоков-модулей. Необходимо создать мембраны с широким диапазоном заранее заданных свойств, регулировать раздели-

тельные, физико-химические и структурные свойства применительно к технологическим средам.

Одним из наиболее рациональных способов использования отходов является рециркуляция, позволяющая вводить отходы обратно в производство для повторного их использования. На современном уровне критерием совершенства технологического процесса можно считать его максимальную безотходность и экологическую безопасность.

К основным мембранным методам разделения относятся ультрафильтрация, обратный осмос, микрофильтрация.

Термин "мембрана" используется более 100 лет для описания явления п опупроницаемости и обозначения границ клетки, через которую поступает вода и другие растворенные вещества.

Процесс отделения от растворителя крупных коллоидных частиц или взвешенных микрочастиц размером 0,1... 10,0 мкм называют ш-крофильтрацией, а иногда мембранной фильтрацией, подразумевая под этим термином фильтрацию с поперечным потоком. Микрофильтрация занимает промежуточное место между ультра- и обычной фильтрацией. Микрофильтрация приобрела большое значение наряду о такими известными мембранными методами, как обратный осмос и уяьтрафипьтрация.С помощью этих методов осуществляют выделение из промышленных стоков молекул и ионов в зависимости от их размеров под давлением при фильтровании через полупроницаемые мембраны ( табл. 3).

Условные границы и рабочие давления применяемых процессов

Таблица 3

Процесс

Рабочее давление, МПа

Диаметр частиц, мкм

Обратный осмос

Ультрафильтрация

Микрофильтрашя

0,7...7,0 0,2...1,0 0,01...0,2

0,0001...0,0010 0,001...0,020 0,02...10,00

Для обратного осмоса, ультрафильтрации и микрофильтрации применяют исключительно пористые мембраны. Пористые полимерные пленки получают путем удаления растворителей (или введением добавок) из растворов полимеров. Обычно такие пленки имеют анизотропную структуру: тонкий поверхностный слой (0,25...0,5 мкм) на микропористой подложке (толщиной 100...200 мкм).

Специальные требования, предъявляемые к мембранам, зависят от конкретных условий их применения. В ряде случаев они становятся главныш и могут оказать решающее влияние на выбор марки мембраны для проведения процесса разделения.

Основным полимером, из которого уже 15 лет изготовляется самое большое количество полупроницаемых мембран для ультрафильтрации (УФ) и обратного осмоса (00), является ацетат целлюлозы и его смеси. Их достоинством является устойодвость к загрязнениям.

В табл. 4 приведены технические характеристики мембранных элементов, используемых в СССР и за рубежом.

К категории мембран из сложных полиэлектролитов относятся

ультрафильтры серии ИМ (фирмы "Ашкон", Нидерланды) и серии "Ирио-3042 и 3038" (фирмы "Рон-Пуленк", Франция). Первые изго-тавляются на основе полистиролпроизводных, а вторые - на основе полиакрилонитрильных сополимеров.

Большинство зарубежных фирм занято разработкой новых видов мембран, чтобы расширить диапазон эксплуатации.

Фирма "Нирто Электрик" (Япония) разработала и представила на Международной выставке "Химия-87" трубчатые мембранные элементы из гидрофильного полиолефина для удаления из сточных вод ионов тяжелых металлов, лаков и красок, обеспечивающие стабильность эксплуатационных характеристик во времени.

В гальваническом производстве расширяется применение ультра-и микрофильтрации для удаления тяжелых металлов. Во Франции фирма "Рон-Пуленк" извлекает Сгб+ из сточных вод гальванических производств на установках ультрафильтрации с использованием мембран серии"ИрИО-3038" размером 95x192 мм с пропускной способностью 800 л/(м2» ч) чистой воды при давлении 200 КПа.

Микрофильтрацию за рубежом применяют в гальваническом производстве для обработки сточных вод, образующихся при промывке изделий после нанесения покрытий. Концентрация в ванне улавливания составляет 0,5...0,3 %, -в сточной воде - 0,025 г/л. Для извлечения металлов из стоков их переводят в коллоидное или суспензированное состояние. С этой целью изменяют pH сточных вод (ионы металлов переводят в соответствующие нерастворимые гидроксиды), вводят различные комплексообразователи (этилендиаминтетраацетат дитизон, диметиллгликсим, полиэтиленимин и др.). Многие металлоорганические комплексы разрушаются при изменении pH среды, и введенные реагенты отделяются от металлов и повторно используются.

3 —

Таблица 4

Параметр

Фирма (страна)

"Рон-Пу-

ленк"

(Франция

"Абкор"

(ФРП

"Асахи"

(Япо

ния)

"Ромикон"

(США)

ПО

"Тасма1

(СССР)

ЕМд мембранного элемента

Тластина

Трубка

Спи

раль

Волок

нистая

мембра

на

Волокнистая мембрана

Трубча

тый

Толокна пленки или внутренний диаметр, мм....

1,5

25,4

0,8

1,1

1.3

Площадь поверхности, м2......

0,11

0,2

3,7

2300

660

Полезная площадь поверхности, м2

5,5

0,042

27,38

3105

3102

0,49

Максимальное давление, МПа

0,6

0,6

0,6

0,3

0,1

0,45

Гарантированная удельная производительность по ультрафильтру, л/(»г-ч).......

30

30

17

27

30

30

Средний срок службы мембраны, год............

3

3

3

2

2

1,5

Удельная производительность при 13,5...14,5 &—ной Ш-0.93 и 24 °С, л/(м%ч).

L О

S?

SS е>

Л88Я

26

Удельная производительность при II %-ной МЛ-0,9с * 24 °С, лАм2. ч)

56

В ФРГ на предприятии по нанесению хромовое покрытий функционирует установка фильтрации с поперечным потоком (ПМФ) с применением капиллярных мембран из полипропилена. Производительность установки для отделения частиц размером 0,2 мкм составляет 200... 250 л/(м^»ч). Шнимальная потеря давления в фильтровальной системе достигается при входном давлении 0,15...О,2 МПа и скорости тангенциального потока 2 м/с.

Описанный технологический процесс выделения ионов тяжелых металлов может быть реализован на отечественных трубчатых улмра-и кмкрофильтрах.

Фирмой irea (Югославия) -разработана унифицированная установка для мембранной микрофильтрации,которая уопешно эксплуатируется для очистки агрессивных неорганических и органических кислот,

растворителей, растворов и щелочей. В установке используются оригинальные мембранные кассетные элементы,обеспечивающие степень очистки сточных вод от кикрочастиц (~ 0,3 мкм) - 99,9 %.

Одним из методов организации малоотходного бессточного гальванического производства является обратный осмос, используемый самостоятельно или в комбинации е друга ш методами. Наиболее перспективно применение этого метода для разделения промывных вод с получением электролита и воды и рециркуляцией их по замкнутому циклу. Применение обратного осмоса разделения обеспечивает концентрирование до величины, близкой к концентрации электролита в технологической ванне.

Преимущества обратного осмоса разделения в сравнении с существующими технологическими процесса»» регенерации стоков заключаются в простоте аппаратурного оформления процесса, возможности его полной автоматизации, что обеспечивает снижение трудоемкости в 2...4 раза; универсальности установок, снижении капитальных затрат на 30 %, материалоемкости - на 40...60 %, энергоемкости - в 1,5...2,5 раза; безреагентности процесса; обеспечении охраны окружающей среды.

В США установки обратного ос»юса применяются в системах очистки промывных сточных вод процессов никелирования, цианирования, цинкования (табл. 5). При умеренных значениях pH среды применяются ацетатцеллюлоэные мембраны. Полиапкидные мембраны способны работать при pH до II, полиэфирашдные-в диапозоне pH

I... 12.Средний орок службы американских мембрвн составляет 16 месяцев.В отечественной практике для очистки сточных, вод методом обратного осмоса используются устзновки УР.Ж-500,УР.Ж-1200 (см. табл.6).

14 —

Характеристика установок обратного осмоса для обработки сточных вод гальванических производств в США

Таблица 5

Соединения, содержался в растворах для обработки

Материал мембраны

Тип модуля

Количество

установок,

шт.

Степень извлечения, %

Соединения никеля

Ацетат целлюлозы

Спиральный

150

100

Сульфат меди

Полиамид

Триацетат целлюлозы КМ на основе эфиров целлюлозы и поли-суп ьфона

Полое волокно

12

90

Цианид меда

Полиамид

Триацетат целлюлозы

Полое волокно

5

90

Сульфат цинка

КМ на основе эфиров целлюлозы и полисуп ьфона

Спиральный

I

90

Цианид меда Соединения хрома (С*®)

Полиашд

КМ на основе эфиров, целлюлозы и поли-сул ьфона

Полое волокно Спиральный

2

90

Таблица 6

Техническая характеристика установок обратного осмоса для обработки сточных вод гальванических производств в СССР

Параметры

Модель

УР.Ж-500 плоскорамного типа

УР.Ж-1200 смешанного типа

PnrinunA [yinпение, МПа.___..........................

4...5

ГТлпоия tmcnca, л/ч.................................

до 600

1200

Выход, л/ч:

по фильтрату....................................

Не более 500

Не более 1000

по концентрату..................................

Не менее 50

Не менее 10

Глипт пяржячиег _______.....______

90...96

Не менее 90

Количество рулонных элементов

ЭР0-ЭГ-3,0/400, шт................................

40

Рабочая плошадь мембраны МГА-95, ...............

40...42

25...28

Температура раствора, °С..........................

Не более 30

Не более 30

4...7

4...7

Потребляемая мтдаппть, кВ»А.......................

не более .3

5

Габаритные размеры, мм............................

1350x900x2015

1800x1200x1800

Масса, кг.........................................

1440

1700

— 18 —

Для отмотки сточных вод при никелировании в Японии используют мембраны из полибензиндазолона, имеющего стойкость 2 года. Степень извлечения никеля достигает почти 100 %, а объем концентрата в 5...Ю раз меньше объема исходного раствора.

Ожидается увеличение внедрения установок обратного осмоса, предназначенных для очистки сточных вод для повторного их использования, а также снижения их стоимости за счет применения новых мембран с более высокими сслезадержанием и стойкостью к хиБмчес— ким, физическим и биологическим воздействиям, а также рекуперация энергии.

Подобные установки для регенерации никеля на мембранных элементах типа МГА разработаны    в    НИИ    технологии    организа

ции производства. Они предназначены для разделения промывных вод процесса гальванического никелирования на обессоленную воду и концентрированный раствор.

Установка П4ЖМ-2-0,07, разработанная НПО "Электроника", работает в автоматическом режиме. Исходная вода поступает под давлением не менее 0,2 МПа на фильтры предварительной очистки от механических примесей размером более 5 мкм. После предварительной фильтрации и соответствующей подготовки вода поступает в высоконапорный насос, который при расходе 3,5...4,0 м3/л создает напор до 4,5...5,0 МПа (45...50 кгс/см^). Из насоса вода поступает в обратноосмотические модули, где под давлением 5 МПа, проникая через полупроницаемые мембраны типа ЭР0    в    коллектор

фильтра. Не прошедшая через ЭР0 часть концентрированного раствора поступает в коллектор концентрата, затем на сброс. В коллекторах фильтрата и концентрата установлены датчики удельного электрического сопротивления воды, которые подают сигнал на индикатор показания очистки, установленный на пульте управления и контроля. Индикатор выдает показания очистки воды по сопезадер-жанию в процентах.

Техническая характеристика установки И4-ЖМ-2-0,07

2,0...2,5 Не более I

3.5.. .4.0

4.5.. .5.0

о

Производительность по фильтрату; м /ч.

Выход концентрата, м3/ч...............

Расход исходной воды, подаваемой на очистку, по ГОСТ 2874-73 (при

давлении не менее 0,2 МПа), м3/ч......

Давление, развиваемое центробежным высоконапорным насосом (при расходе исходной воды 3,0...3,5 mvv), МПа....

Применяемые фильтрующие обратноосмотические элементы

ЭРО-ЭГ-3,0/400 (ТУ 6-05-221-81), шт.............. 80

Габаритные размеры, мм:

блока очистки................................ 3015x1700x2085

пульта управления............................ 617x822x1855

Масса, кг....................................... 1440

Стоимость (ориентировочно), тыс. р.............. 30

Существующая практика предотвращения загрязнения окружающей среды направлена на нейтрализацию кислот и щелочей и перевод токсичных веществ в малорастворимые соединения. При этом получаются вторичные отходы, которые не используются в народном хозяйстве и являются значительным) загрязнителями окружающей среды.

Эффективным решением проблемы очистки гальванических сточных вод является создание в гальванических производствах замкнутых систем очистки промывных стоков с последующим использованием вода и восстановленных химикатов из отработанных электролитов в технологических процессах. Такое решение использовано в установке мембранного разделения МР100-64/64П (УГОС-2)    с    двух

ступенчатой противоточной промывкой обрабатываемых деталей и обратноосмотическим разделением и концентрированием промывных стоков в процессе хромирования.

НПО '.'Полимерсивтез" разработал установки для

ультрафильтрации УФ-I, УФ-32Д, МРТ-20, применяемые на промышленных предприятиях для разделения водно-масляных эмульсий для регенерации обезжиривающих растворов в гальваническом, лакокрасочном производствах. На ПО "Тасма" (г. Казань) выпускаются ультра-фильтрационные мембраны второго поколения на подложке из фторопласта типа ММФГ, катионита КУ-2-84, армированных лавсановой тканью. На этом же заводе создано производство ионитовых мембран типа MKK-I, МАК-1, МАК-2, МКЛ-I, МАЛ-1, МАЛ-2, используемых в качестве селективных диафрагм в электродиализных аппаратах для очистки сточных технологических вод, для концентрирования электролитов, удаления избыточной кислотности из растворов в процессе электроциализа. Ультрафильтрационные мембраны Владипор типа МУСА на основе производных целлюлозы выпускаются также ПО "Тасма".

К новым направлениям мембранной технологии относится производство биосенсоров. Биосенсоры - химически функционирующие мембраны, содержащие иммобилизованные ферменты или 'специфические активированные лиганды, способные контролировать состояние окружающей среда (температуру, уровень pH, количество кислорода, уровень азота, концентрации определенных веществ).

В последние годы особое внимание придается созданию комплексных систем, например, процесс сепарации газов, который может быть усовершенствован внедрением устройства, содержащего помимо трехспойной системы микрофильтрации, добавочный слой - керамическую мембрану, осуществляющую ультрафильтрацию и обратный осмос.

Биооорбционный метод очистки сточных вод

Одно из основных направлений совершенствования технологии очистки сточных вод - интенсификация классического метода биологической очистки. Особенно перспективным является сравнительно новый комбинированный биооорбционный метод, осуществляемый путем добавления порошкообразного активного угля в зону аэрации.

Процесс биохимического окисления сточных вод в присутствии порошкообразного активного угля запатентован как "процесс очистки порошкообразным активным углем". Этот метод отнесен к методам очистки сильно загрязненных сточных вод сложного непостоянного состава химических, нефтеперерабатывающих, текстильных предприятий, а также смесей бытовых, сельскохозяйственных и промышленных сточных вод.

В зависимости от характеристик преобладающих в сточных водах веществ и от природы микроорганизмов в процессе биосорбци-онной очистки могут выявиться разные механизмы. Наибольшее значение при очистке сточных вод сложного состава имеет устранение вредных и токсичных веществ и биорегенерация активного угля.

Активный уголь является универсальным поглотителем, его можно использовать для извлечения из стоков сероуглерода, поверхностно-активных веществ, различных красителей, фенола, нефтепродуктов, тяжелых металлов и др. В ряде случаев при адсорбции активным углем не только очищаются стоки, но и утилизируются уловленные продукты. В частности, разработан процесс извлечения и утилизации сероуглерода из сточных вод производства искусственных волокон.

Достоинства технологических схем, использующих порошкообразный активный уголь, - высокая скорость процесса и быстрое достижение равновесного состояния (в течение нескольких минут). Оледует отметить, что при регенерации порошкообразного угля влажным окислением, высокотемпературной обработкой в многоподовой печи, в аппаратах с псевдоожиженным слоем или в камерной печи, работающей в режиме уноса обрабатываемого материала, из захваченных углеродсодержащих загрязнений образуется летучая зола, которая также является хорошим поглотителем органических веществ и некоторых других продуктов, содержащихся в сточных водах.

Преимущества биосорбционного метода очистки сточных вод по сравнению с биологической очисткой:

-    значительно уменьшается остаточное содержание органических веществ и обеспечивается лучшее устранение трудноокисляемых соединений;

-    увеличивается стабильность процесса биохимического окисления сточных вод при низкой температуре, залповых нагрузках и загрязнении токсичными веществами;

-    уменьшается запах и цветность очищенных сточных вод;

-    увеличивается скорость окисления органических веществ и сокращается необходимой время аэрации сточных вод;

-    увеличивается производительность аэротенков, вторичных отстойников и сооружений для обработки осадков;

-    активный уголь используется более эффективно.

Экономическая эффективность биосорбционного метода определяется регенерацией активного угля. Общие затраты для очистки I м^ в год этим методом оченьблизки к затратам при биологической очистке с сжиганием осадков и при доочистке биологически обработанных сточных вод коагуляцией и фильтрацией. По сравнению с регенерацией-порошкообразного активного угля жидкофазным окислением использование многоподовых печей приводит к увеличению общих затрат на 34 %, а при сжигании в кипящем слое - на 79 %.

Во ВНИИВОДГЕО разработан биосорбер, предназначенный для доочистки городских и промышленных сточных вод от органических загрязнений, взвешенных веществ, а также СПАВ, нефтепродуктов, красителей, соединений азота и других трудноокисляемых органических веществ.

Оборудование для регенерации электролитов. металлов и их соединений

Унифицированная технология регенерации электролитов и металлов в гальванотехнике должна обеспечивать: быстрое и максимальное извлечение ценных компонентов; получение конечного продукта регенерации, пригодного для повторного использования, создания высокопроизводительного оборудования, встроенного в состав гальванических механизированных линий; включение разнообразных методов регенерации в технологический процесс с целью создания безотходной технологии. Значительный ппыт накоплен НПО "Автопром-покрытие" (г. Львов) в разработке установок по регенерации. Объединением разработаны и внедрены:

I. Установка регенерации хромового ангидрида УРХТ

01.00.00.000, позволяющая извлекать хромовый ангидрид из промыв-

ньк вод гальванического процесса хромирования с возвратом его в технологический цикл.

2.    Установка регенерации: меди УРМ 01.00.00.000, позволяющая извлекать ионы меди из промывных вод гальванопроизводства и возвращать их в технологический цикл.

3.    Установка регенерации никеля УРМ 01.00.00.000, позволяющая извлекать соли никеля из очистных вод и возвращать воду и никель в технологический цикл.

4.    Установка у л ьтрафи яьтряции для регенерации водно—щелочных обезжиривающих и моющих растворов.

Всесоюзным проектно-технологическим институтом по электробытовым машинам и приборам (ВПТИЭМП) предлагается ультрафильтраци-онный аппарат (а.с. II94846) для регенерации раствора обезжиривания электрофлотацией, применяемого для подготовки поверхности под покрытие. Применение технологии значительно снижает расход воды, обеспечивает замкнутую бессточную систему; позволяет регенерировать нефтепродукты.

В ЭКШавтопром разработаны установки по переработке, утилизации и обезвреживанию некоторых видов токсичных отходов гальванических цроизводств. В частности, установка по переработке обезжиривающих и моющих растворов. Очищенные растворы возвращаются на повторное использование. Масла утилизируются.. Установка по очистке травильных растворов предусматривает корректировку состава раствора, выделения металла электролизом.

В настоящее время решение экологических проблем связано не только с очисткой сточных вод гальванических производств, а также с очисткой и возвратом сточных вод красильно- отделочного производства, легкой промышленности, картонно-рубероидных заводов, нефтеперерабатывающих производств и др. Легкая промышленность по количеству потребляемой воды занимает шестое место среди других отраслей. Для осуществления технологических процессов на предприятиях легкой промышленности применяют значительное количество различных вспомогательных веществ, принадлежащих к разным классам химических соединений. Основными загрязнителями, присутствующими веточных водах, являются синтетические детергенты и органические соединения.

Специалистами ЦНИИшерсти совместно с ВНИИВ0ДГЕ0 разработаны технологии очистки сточных вод красильно-отделочных производств и технологии повторного использования очищенных сточных вод. К числу наиболее загрязненных сточных вод красильно-отделочных производств легкой промышленности относятся промывные воды линий сернистого крашения. Концентрация красителя в них достигает

3 г/л, интенсивность окраски 1:6000, содержание взвешенных веществ и сульфидов I г/л, показатель pH - 12. Для очистки таких вод на практике предложена технология подкисления сточных вод линий сернистого крашения серной кислотой до pH 1-2, отстаивания, гравитационного уплотнения и хикической обработки осадка с целью возврата красителя в повторное использование. Эффективность очистки сточных вод: по красителю-до 98 %, по взвешенным веществам -до 80 %, по сульфидам - до 70 %, и по интенсивности окраски -до 99 %. Кроме того, достигается рекуперация до 100 % извлеченных красителей.

В ЦНИИшерсти при разработке технологии очистки сточных вод с целью их повторного использования на ковровом комбинате исходили из условий разделения сточных вод на отдельные потоки, что обусловлено технологическим процессом красильно-отделочного производства. Специалисты ЦНИИшерсти рекомендуют уменьшить концентрацию первоцелла В0Ф, используемого на первой мойке, исключить глауберову соль и уменьшить концентрацию диспергатора НФ. Сокращение и исключение химических материалов по рекомендациям ЦНИИшерсти (сокращение количества сульфата аммония) помимо эконоьии (400 т/год первоцелла В0Ф и 15 т/год глауберовой соли) способствовало уменьшению содержания веточных водах неионогенных СПАВ, аммонийного азота и общего сопесодержания воды.

ВНИИВ0ДГЕ0 разработал также технологию очистки сточных вод картонно-рубероидных заводов и нефтеперерабатывающих производств. Технология очистки сточных вод картонно-рубероидных заводов предназначена для ошетки вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов, позволяющая производить очистку вод любой загрязненности, обезвоживанием осадка с получением транспортабельного кека, пригодного к утилизации в картонном производстве или на предприятиях стройиндустрии. Технология предусматривает смешение сточной воды с раствором катионного флокулянта ВПК-402, выпускаемого отечественной промышленностью, вместо традиционных реагентов-сернокислого аммония и попиакриламиза. Использование флокулянта ВПК-402 позволяет увеличить эффект очистки вод, улучшить обезво-живавмость осадка на центрифугах, упростить процесс приготовления и дозирования реагентов, сократить их расход.

Приборы контроля процеосов очистки сточных вод

Из выпускаемых отечественной промышленностью автоматических приборов для контроля процеосов очистки сточных вод гальванических производств наиболее широкое применение по-

лучили.pH-ueтри с преобразователей П-201,сигнализ а то ры хрома ИМИ, сигнализаторы цианидов СЦ-IMI,кондуктометры АКК-201.

Эти приборы,кроме кондуктометров АКК-201,прошли многолетнюю проверку на очистных сооружениях большого количества предприятий металлургической,машиностроительной,электротехнической и,других отраслей промышленности,занятых обработкой металлов.

На автоматизированных очистных сооружениях хорошо себя зарекомендовали промышленные pH-метры. Они используются для контроля pH самых различных сред и в большинстве случаев достаточно надежны и стабильны в работе. В зависимости от требуемого диапазона контроля pH и температуры среды pH-метры могут быть оснащены различными типами стеклянных электродов с различными координатами изопотенциальной точки, что позволяет в большинстве случаев эксплуатировать pH-метры без элементов термокомпенсации. В качестве электродов сравнения в pH-метрах могут применяться электроды ЭХСВ-I и ЭПВ-08, Для контроля процессов обезвреживания стопных вод гальванических производств обычно применяется заполненный электрод ЭБП-08, который проще в эксплуатации и обеспечивает вполне достаточную точность контроля pH.

Как показала практика, электрод ЭВП-08 может длительное время (до попугода) работать без перезарядки. Некоторое ограничение к применению накладывают требования отсутствия избыточного давления в контролируемой среде. Наличие в сточных водах нефтепродуктов может вызвать набухание резиновой мембраны, что ведет к ухудшению параметров электрода.

При контроле сред с достаточно высокими значениям! pH (I0-. 12), например, при обезвреживании цианидов, возможно постепенное покрытие электродов карбонатным! отложениями. Это приводит к ухудшению динамических характеристик, к снижению чувствительности pH-метра. Для устранения этого явления в ряде случаев полезно применять периодическую промывку электродов растворами-кислот в автоматическом режиме. При этом растворы кислот периодически впрыскиваются на короткое время в приэлектродное пространство непосредственно в контролируемою жидкости без их изъятия. Во время промывки происходит кратковременное отключение систем регулирования, связанных с данным рН-метром.

Кондуктометр АКК-201 чаще всего применяется в установках электрохимической очистки сточных вод цехов гальванопокрытий при регулировании подачи Haci , а также в схемах косвенного обнаружения залповых сбросов высококонцентрированных сточных вод при одновременном их канализовании с промывными сточными водами.

Потенциометрические приборы СЦ-IMI и CX-IMI являются в на-

стоящее время единственными серийно выпускаемыми отечественными промышленными автоматическими приборами, позволяющими контролировать технологические процессы обезвреживания цианидов и шестивалентного хрома.

Как показала практика эксплуатации прибора, на воспроизводимость показаний и его чувствительность большое влияние оказывают примеси, находящиеся в сточных водах. В первую очередь, это ионы железа, при концентрации которых выше 10-15 мг/л существенно возрастает погрешность контроля. Наличие в сточных водах поверхностно-активных веществ (ПАВ) и нефтепродуктов также приводит к ухудшению характеристик црибора, в первую очередь его чувствительности и воспроизводимости показаний.В ряде случаевичистый"золотой электрод при наличии в сточных водах нефтепродуктов и ПАВ полностью теряет свою чувствительность черев несколько часов работы. Механическая

очистка, предусмотренная конструкцией датчика ЭЧПг-2М1, не обеспечивает удаления с поверхности электродов адсорбированных загрязнений, использование же химической очистки требует периодического извлечения электрода из контролируемой среды, что связано с прерыванием контроля технологического процесса, а также с известными сложностями эксплуатации.

В настоящее время ВНИИЮДГЕО обратился в Минприбор с предложением организации серийного выпуска сигнализаторов шестивалентного хрома, оснащенных элементами электрохимической очистки, или приставок для электрохимической очистки электродов к уже выпускаемым сигнализаторам.

Разработан фотоколометрический анализатор AXCB-20I определения концентрации шестивапентного хрома в сточных водах. В основу работы анализатора положен абсорбциометрический метод измерения, основанный на законе Бугера-Ламберта-Бэра, с предварительным переводом хромсодержащего раствора в окрашенный комплекс, поглошающий излучение на аналитической длине волны 545 нм. Пределы измерения концентрации шестивалентного хрома-от 0 до 0,5 мл/л. Анализатор имеет вариантисполнения, обеспечивающий индикацию содержания хрома в пределах от 0 до 100 мл/г.

ВНИИВ0ДГЕ0 предлагает эпектрокинетический датчик (ЭКД), предназначенный для автоматизации управления дозированием коагулянта и контроля остаточного аммония, в процессах обработки сточных вод.

На выставке "Экология 90" фирмой Radelkis (Венгрия) была представлена серия приборов, предназначенных для измерения концентрации ионов фторида, аммиака, натрия, калия и pH в растворах.

Ю.П.Завгородний

Директор

Зам. директора по научной работе

Зав. отделом

Зав. сектором

И.Ф.Гончарова З.А.Фарберов М.С.Экарев

УДК 628.543

621.357.7.004.8

В.И.Шатунова. Оборудование и технология для очистки сточных вод машиностроительных предприятий: - М., ВНИИТЭМР, 1991. - 1Z0 с.

Альбом содержит аналитическую и фактографическую части по проблеме очистки сточных вод промышленных предприятий. В аналитической части рассматриваются методы очистки сточных вод, оборудование, прогрессивные технологические процессы, а также методы и приборы контроля. Фактографическая часть содержит сведения об основных параметрах оборудования и технологии отечественного и зарубежного производства (схемы и фотографии).

© .ВНИИТЭМР, 1991

В Приложении приведены методы анализа сточных вод, которые можно использовать не только для определения содержания вредных веществ й сточных водах, но и для организации контроля за соблюдением нормативов допустимых выбросов в природные водоемы.

В ряде случаев для одного и того же вещества дается несколько методов, предназначенных для измерений при наличии различных мешающих факторов или реализуемых с использованием раличной аппаратуры.

Наряду с давно и широко используемыми во многих отраслях

промышленности фотометрическими и визуальными титриметрическими методами анализа в методических рекомендациях описаны также более точные потенциометрические методы. В каждой методике перед изложением хода анализа приводится список необходимых материалов, реактивов и аппаратуры, указаны пределы определяемых концентраций, даны формулы расчетов и кратко освещена сущность метода, более

подробное изложение которого можно найти в специальной литературе. Отдельно приведена методика отбора проб.

Проблема охраны окружающей среды от загрязнений является одной из важнейших экономических и социальных задач, решение которой в первую очередь направлено на охрану здоровья нынешнего и будущих поколений людей, а также на обеспечение воспроизводства и рационального использования ресурсов. Предприятия металлообработки и машиностроения являются значительными потребителями водных ресурсов, забирающими из водных источников около 12 % свежей воды от общего ее расхода промышленностью страны.

Постановлением Верховного Совета СССР "О неотложных мерах экологического оздоровления страны" от 27 ноября 1989 г. предусмотрены меры и сроки по проведению экологической паспортизации всех действующих предприятий, экологически опасных объектов, а также обсуждается проект долгосрочной государственной программы по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов СССР на тринадцатую пятилетку и на период до 2005 года.

По данным Московской опытно-методической экспедиции Мингео СССР, обследовавшей 740 локальных очистных сооружений было установлено, что удовлетворительно работают только 9 % сооружений. Основными причинами неудовлетворительной работы сооружений являются: перегрузка по воде и загрязнениям, несоответствие современным требованиям к составу сооружений и их конструкциям, несовершенная технология очистки производственных сточных'вод, отсутствие контроля со стороны предприятия за эксплуатацией сооружений, нерешенность вопроса утилизации осадков и промышленных отходов.

Специалистами Главмосводоканала проведено детальное обследование 300 наиболее крупных гальванических производств города, сопоставлены средние за 5 лет поступления солей тяжелых металлов на городские очистные сооружения. Расчеты показали, что в городскую канализацию поступает ежесуточно 18,6 т солей тяжелых металлов, причем 17 т содержится в 435 м^ отработанных электролитах и лишь 1,6 т в 220 тыс. м^ промышленных водах.Следовательно, основная доля загрязнений приходится на отработанные электролиты, и при решении этой проблемы автоматически снижается уровень загрязненности.

В перспективе предполагается, что очистка всех сточных вод предприятий машиностроения будет завершаться биохимической очисткой, что резко снизит их негативное действие на водоемы. Предва-

ВВЕДЕНИЕ


рительная очистка сточных вод другими методами должна обеспечить содержание вредных веществ в воде не более допустимых концентраций, приведенных в таб.1.

Таблица I

Допустимые концентрации (ДК) вредных веществ в сточных водах при биологической очистке

Вещество

да*

мг/л

Эффективность удаления вред ных веществ,%

Вещество

W

Эффективн. удаления вреди.ве-в,^

Кадмий

0,1

60

ПАВ биологи-

Кобальт

I

50

чески мягкие

Красители:

(окисляющиеся

сернистые

25

90

на сооружени-

синтетичес-

25

70

ях биологи-

кие

ческой очист-

Медь

0,5

80

ки):

Мышьяк

0,1

50

анионные

20

80

Нефть и

25

90

неионогенные

50

90

нефтепро-

ПАВ промелу-

дукты

точные:

Никель

0,5

50

анионные

20

60

Ртуть

0,005

-

неионогенные

20

75

Свинец

0,1

50

сульфиды

I

99

Формальдегид

25

80

Хром (трех-

2,5

80

валентный)

Цианиды

1,5

-

Цинк

I

70

— 3 —


За рубежом затраты на охрану окружающей среды в промышленно развитых странах составляют от 2 до 4 % валовых инвестиций. Удельный вес расходов на мероприятия по борьбе с загрязнением окружающей среды к общим капиталовложениям всего хозяйства составит к. 2000 г.: в Японии - 2,8 % (в 1970 г. - 3,9 %); в Северной Америке - 2,5 % (в 1970 г. - 3,4 %)

Экономические издержки могут быть измерены долями валового национального продукта (ЕНП), текущих капитальных затрат на борьбу о загрязнением окружающей среды.

Так- например, в странах Северо-Американского региона эти затраты составляли в 1970 г. 8,5 млрд дол. (доля в ВНП 0,8&)в 1980 г. - 13,5 млрд дол. (доля в ВНП - 0,877^а к 2000 г. они достигнут 21,2 млрд дол. (доля в ВНП - 0.78&J.

В Японии указанные расходы колебались от 0,2 млрд дол. в 1970 г. до 0,4 млрд дол. в I960 г., а к 2000 г. они составят 1,1 млрд дол. (доля в ШП - 0,689&).

К началу 2000 г. в Нидерландах на защиту окружающей среды должно быть израсходовано 3,5 % национального бюджета. Эти средства будут ассигнованы на развитие передовых технологий, цепью внедрения которых является наиболее полное использование содержащихся в выбросах и сточных водах промышленных предприятий полезных веществ и материалов и, следовательно, повышение экологической чистоты окружающей среды и экономия первичных природных ресурсов.

Дальнейшее развитие научно-технического прогресса в области охраны окружающей среды предполагает создание техники и технологии на качественно новой основе, базирующейся на принципах безопасности, безвредности и безотходности. Разработка малоотходных ресурсосберегающих технологий и средств обезвреживания и утилизации всех видов отходов становится необходимым элементом техни-

ческой политики нашего государства. Это позволит улучшить всю среду обитания человека, что приведет к увеличению продолжительности работоспособности, росту производительности труда, к снижению травматизма и заболеваемости,

В проблеме создания ресурсосберегающих малоотходных технологий основное внимание уделяется разработке и внедрению современного оборудования, технологий разделения, концентрирования и очистки технологических сред. Одним из достижений технического прогресса последних лет в этой области является мембранная технология, развивающаяся быстрыми темпами как за рубежом, так и в нашей стране.

В настоящем информационном материале рассмотрены организационно-технические аспекты решения некоторых экологических задач по очистке сточных вод промышленных предприятий, представлены оборудование и новые интенсивные технологии разделения, концентрирования и очистки сточных вод, а также рассмотрены методы анализа и контроля сточных вод.

В 1992 г. планируется 2-е издание альбома (дополненное и переработанное) по теме "Оборудование и технология для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод", в котором будут рассмотрены методы и технологические схемы, типы и конструкции оборудования для механической, биохимической, химической и физико-химической очистки сточных вод.

ОБОРУДОВАНИЕ И СТОЧНЫХ

Предприятия, входящие в состав отраслей станкоинструментальной промышленности, автомобилестроения, тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, используют для технологических целей около 73 % общего количества воды, потребляемой другими отраслями.

В связи о высоким потреблением воды наиболее остро стоит проблема очистки сточных вод промышленных предприятий.

Из общего количества сточных вод машиностроительных предприятий около 75 % составляют сточные воды, содержащие механические загрязнения, масло и нефтепродукты (около 20 ^химические загрязнения (около 5 %).Самое сильное и опасное для здоровья человека загрязнение водоемов вызывают стоки от гальванических и травильных отделений, которые на некоторых предприятиях составляют до 50 % общего стока. В связи с этим в настоящем информационном материале наиболее широко рассмотрены методы очистки гальванических сточных вод.

По химическому составу сточные воды гальванических производств разделяют на три основные группы: сточные воды, содержащие цианидные соединения; сточные воды, содержащие соединения шестивалентного хрома; сточные воды, содержащие минеральные кислоты и щелочи, а также соли тяжелых металлов.

Сточные воды каждой из указанных групп отводят и обрабатывают отдельно.

Реагентные методы

Очистка циан- и хром содержащих отходов производится на установках периодического и непрерывного действия (рис. I).

Очистка сточных вод от цианидов реагентными способами, которые в настоящее время имеют наибольшее практическое применение на предприятиях, сводится к превращению этих высокотоксичных соединений в малотоксичные продукты (обычно цианаты). Для этой цели используют различные реагенты - окислители. Наиболее широко применяются реагенты, содержащие активный хлор(хлорная известь, гипохлорит кальция или натрия, хлорная вода). Реакция окисления простых и комплексных цианидов активным хлором протекает с наибольшей скоростью в щелочной среде (pH =10,5+12).

При наличии в воде' простых цианидов, а также комплексных цианидов цинка и кадмия доза активного хлора составляет 2,73

ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ

вод


мг/мг цианида; при наличии комплексных цианидов меди эта доза увеличивается до 3,18 мг/мг цианида. Наличие в обработанной воде 2-3 мг/л остаточного активного хлора служит гарантией полноты окисления простых цианидов, а также комплексных цианидов меди, цинка и кадьия. Содержащиеся в сточных водах [ге (сЮб)4-ионы при обработке активным хлором окисляются до |Ёе (си)б]-*" -ионов. Окислительная деструкция комплексных цианидов железа активным хлором с образованием цианатов происходит только при нагреве сточных вод до 70 °С.


Рис. I. Принципиальная схема очистки сточных вод реагентным методом

I - циансодержащие жидкие отходы; 2 - Хромсодержащие жидкие оходы; 3 - щелочные жидкие отходы; 4 - кислые жидкие отходы;

5 - жидкие отходы, содержащие ионы тяжелых металлов; 6 - щелочь; 7 - окислитель; 8 - серная кислота; 9 - восстановитель хрома;

ДО - известь; II - очистка от цианидов; 12 - очистка от хрома; 13- нейтрализация; 14 - вакуум-фильтры; фильтр-прессы; 15 - отстойник.

•5 —


При применении хлорной извести или гипохлорита кальция используют 5 %-ные пс активному хлору рабочие растворы реагентов; при применении гипохлорита натрия возможно использование более

концентрированных: рабочих растворов. Очищаемые сточные воды сменивают с реагентами механическим или гидравлическим способом (перемешивание сжатым воздухом допускается только при обеспечении полной герметичности реактора). Необходимое время контакта сточных вод с реагентами при хорошем перемешивании реакционной смеси составляет 3-5 мин.

В связи со значительным дефицитом реагентов, содержащих активный хлор, целесообразно обезвреживание циансодержаших сточных вод с помощью растворов гипохлорита натрия, получаемых на месте электролизом растворов хлорида натрия.

Для окисления цианидов в сточных водах можно использовать и другие реагенты-окислители: пероксид водорода, перманганат калия, газообразные озон и кислород.

Использование пероксида водорода целесообразно для обезвреживания относительно концентрированных (концентрация си - 7/ 1 г/л) сточных вод, имеющих величину pH = 10*11. В этом случае необходимая доза пероксида водорода составляет 5,5-6,5 г/г цианида.

В зарубежной практике обезвреживания циансодержащих сточных вод гальванических производств наряду с традиционными реагентами-окислителями широкое распространение получил также пероксид водорода. Перед другими "чистыми" окислителями (озон, кислород) пероксид водорода обладает рядом технологических преимуществ: возможность обработки в широком диапазоне значений температур и pH; высокая селективность окисления примесей; хорошая растворимость в воде, простота аппаратурного оформления. При обезвреживании пероксидом водорода не образуется токсичных продуктов.

Специалисты фирмы "Интерокс кемикэлз" (Великобритания) представили новый химический способ очистки воды, сильно загрязненной цианидами. Было обработано 4,9 млн л воды, использованной при коксовании 35 %-ной перекисью водорода в количестве 80 т. В результате было достигнуто снижение уровня загрязнения цианидами до концентрации, составляющей менее 0,1 млн~^ (до обработки концентрация была 300 млн”^). В процессе обработки было снижено содержание бисульфата в воде. Обработка проводилась путем добавления при определенной скорости потока в резервуар с водой пероксида водорода, с последующим сливом обработанной воды в отстойник. В отстойнике с помощью культивированных бактерий достигается уменьшение содержания других токсичных веществ: фенолов и тиоцианатов. Полученная после такой очистки вода может использоваться как питьевая.

Фирма FMC Corporation (шт. Пенсильвания, США) получила европейский патент на процесс окисления водных растворов, содер-

жащих цианиды, с помощью пероксида водорода в присутствии катализатора. В качестве катализатора используется переходный металл, нанесенный на оксид алюминия к/ипи оксид кремния, применяемый в качестве носителя. В качестве металла могут использоваться серебро, медь, никель, имеющие удельную поверхность 10 м^/г.

При использовании катализаторов, медь на цеолите, серебро на цеолите, никель на цеолите, можно достигнуть удаления цианидов соответственно на 74, 95, 21 %.

В Государственном научно-исследовательском институте цветных металлов разработан метод на основе использования пероксида водорода для одновременной очистки от цианидов высококонцентрированных (0,5-10 г/л) и слабоконцентрированных (0,5-30 мг/л) сточных вод, в частности сточных вод, образующихся в производстве латунирования медной фольги и в гальванических цехах. Процесс проводится следующим образом.

Высокококцектрированные сточные воды с содержанием цианидов 0,5-10 г/л окисляют пероксидом водорода в количественна 5-10 % большем стехиометрического. Окисление ведут в течение 5-10 мин, затем смешивают со Слабоконцентрированными сточными водами, содержащими 0,5-30 мг/п цианидов, до получения pH =6-9, и смесь подвергают доочистке на активированном угле при объемной скорости фильтрования 1,2-1,4 м^/мЗ- ч. Фильтрование проводится при периодической подаче кислорода в количестве 0,02-0,04 мг на I мг цианидов через каждые 5-10 суток. Конечная концентрация цианидов в воде 0,1 мг/п. Применение способа позволяет снизить продолжительность процесса очистки в 7-9 раз, сократить расход пероксида водорода в 8-10 раз и таким образом уменьшить затраты на проведение процесса, а также упростить процесс за счет исключения процее-са нейтрализации обработанных пероксидом высококонцентрированных циан^содержащих сточных вод.

В последнее время для обезвреживания циансодержащих сточных вод получило широкое распространение озонирование. Проведенные вТаллиннском политехническом институте исследования показали, что процесс озонирования циансодержащих сточных вод наиболее эффективно протекает при значениях pH = 10,0-11,5.

НПО 'Чфрганхиммашм разработана озонаторная установка ОП-121, предназначенная для очистки больших объемов сточных циансодержащих вод.

Разработанное оборудование очистки циансодержащих сточных вод имеет коэффициент использования озона 60-80 %. С целью повышения степени использования озона во ШНИВ0ДГЁ0 разработана технология очистки сточных вод от СПАВ    озонированием,которая

проводится в барботакной колонне при прямоточном и противоточном

режимах. Интенсивность аэрации озоно-воздушной см_еси 10-18 м^/м^

В результате такой обработки образуются соединения, биохимически окисляемые, и вода после очистки может быть сброшена в городской коллектор.

ВНИИВОДГЕО также разработал технологию скисления СПАВ в стенных водах перманганатом калия. Технология обеспечивает высокую степень удаления СПАВ (99-99,8 в условиях полного восстановления марганца до диоксида марганца, последний может быть утилизирован как товарный продукт.

Реагентный способ очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома используется при работе установок непрерывного и периодического действия. Сточные воды обрабатывают в две ступени: I) восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного; 2) осаждение трехвалентного хрома в виде гидроксида.

В качестве реагентов-восстановителей наибольшее применение получили натриевые соли сернистой кислоты - сульфит ( Иа2303 ), бисульфит ( Na HSO-j ) и ПИросульфИТ ('Иа^О ).

Скорость и полнота реакций восстановления сг6+ ДО сг-3+ в большой мере зависят от величины pH реакционной смеси. Наибольшая скорость реакций восстановления достигается в кислой среде при рН=2~2,5, что обычно требует дополнительного подкисления сточных вод. Такое подкисление проводят 10-15 %-тт растворами серной кислоты (возможно использование растворов других минеральных кислот). Соли сернистой кислоты добавляют к сточным водам в виде 10 %-ных водных растворов. Доза реагента зависит от исходной концентрации сг^+ в сточной воде и величины pH реакционной среды. В табл. 2 приведены найденные экспериментальным путем необходимые дозы бисульфита натрия при обработке сточных вод с различной исходной концентрацией сг6+ и различной величине pH.

При применении пиросульфита натрия необходимые дозы реагента принимают в 1,8 раза меньшики, чем в случае использования бисульфита натрия.

В качестве реагентов-восстановителей можно использовать отходы металлического железа (в виде стальной стружки, скрала и т.п.), а также сульфат двухвалентного железа.

В первом случае подкисленные до pH < 2 сточные воды фильтруют через находящийся в реакторе слой железной стружки. Во втором случае раствор сульфата железа (в виде 10 %-ного водного раствора) вводят в реактор, в который поступают сточные воды. В отличие от солей сернистой кислоты восстановление сг6+ до Сг3+ солями двухвалентного железа протекает с достаточно высокой скоростью не только з кислой, но и в нейтральной и щелочной средах.

Поэтому в случае применения сульфата железа (П) в качестве реагента-восстановителя предварительное окисление сточных вод не требуется, а для полного восстановления Сгб+ до сг3+ необходим лишь незначительный избыток реагента (г* 5 % от стехиометрического количества) независимо от исходной концентрации Сгб+ в сточных водах и величины pH.

Таблица 2

Необходимые дозы бисульфита натрия при обработке сточных вод, содержащих соединения шестивалентного хрома

Исходная

концентрация

мг/л’

Дозы бисульфита натрия.

г/г Сгб+ при pH

I

2

3

4

5

10

8

9

9,3

10,6

12

20

6,5

8

8,4

10,3

II

40

6,1

7,2

8

8,5

9,6

60

5,5

6,5

7,3

8,0

8,6

80

5,2

6,2

7

7,4

8,2

100

5

5,6

6,5

6,2

6,4

200

4

5

5,5

6,1

6,3

300

4

5

5,4

6,0

6,2

400

4

4,6

5,3

5,6

6,0

500

4

4,5

5,3

5,5

6,0

600

4

4,4

5,3

5,5

6,0

700

4

4,4

5,2

5,5

5,6

800

4

4,3

5,1

5,4

5,5

900

4

4,2

5,0

5,3

5,4

_I

Недостатком использования сульфата, а также гидроксида железа (П) в качестве реагентов-восстановителей по сравнению с солями сернистой кислоты является более чем 4-кратное увеличение содержания твердой фазы в осадках, образующихся при непосредственной обработке сточных вод реагентами-восстановителями или при последующей нейтрализации сточных вод щелочными реагентами, поскольку на I мае.ч.осадка гидроксида хрома дополнительно образуется 3,12 мае.ч.гидроксида железа (Ш).

В качестве реагентов для восстановления Сгб+ до Сг3+можно также применять пероксид водорода (реакция восстановления сг6+ протекает в кислой среде), сернистый газ, гидразин (реакция вое-

становления Сг^+ гидразином протекает в нейтральной или слабощелочной среде).

При обработке хромсодержащих сточных вод на установках периодического действия рекомендуется использовать два реактора, причем полезный объем каждого из реакторов следует принимать равным расчетному часовому расходу сточных вод. При обработке сточных вод на установках непрерывного действия полезную емкость реактора рекомендуется принимать равной 30 мин расчетному расходу.

Посйе осуществления реакций восстановления Сг6+ в кислой среде сточные воды подвергают нейтрализации с целью осаждения Сг3+ в виде гидроксида. На установках непрерывного действия нейтрализацию кислых сточных вод, содержащих Сг3+ , осуществляют после их предварительного смешивания с другими кислыми и щелочными сточными водами гальванических производств. Однако на некоторых установках периодического действия хромсодержащие сточные воды нейтрализуют отдельно от сточных водфугих видов. Для нейтрализации обычно используют известковое молоко, в более редких случаях - соду и едкий натр. Во всех случаях протекает химическая реакция образования гидроксида хрома (Ш). Оптимальная величина pH для осаждения Сг (ОН)^ составляет 8,5-9.

Электрохимические методы очистки

Применительно к машиностроительным производствам электрохимическая очистка сточных вод представлена следующими способами: электролиз отработанных растворов с выделением тяжелых металлов; электролиз отработанных растворов с применением нейтральных и ионообменных мембран; электрокоагуляция, электрофлотация; электрохимическое регулирование pH.

Особенность этих методов состоит в возможности отказа от реагентов, которые становятся все более дефицитными, а также £ компактности установок, непрерывности процессов и более легкой их автоматизации.

Электрохимическое восстановление шестивалентного хрома в сточных водах осуществляется путем их фильтрования через пористые (засыпные) катоды из активированного угля марки АГ—3 и протекает в соответствии с реакцией:

Gt2°1~ ''' 14J,1+ + 6 Cl3+ + 7 н20'

Фильтрование сточных вод через пористый катод осуществляется в

горизонтальном или вертикальном (сверху вниз) направлении. Аноды могут иметь форму плит или стержней из графитированного угля (ГОСТ 11256-73) или представляют собой емкости с гранулированным графитом или активированным углем. Анодное и катодное про-

странство электролизера разделяют инертным диафрагмами (стекловолокно, хлориновая ткань, мипор, мипласт и др.). Рабочая катодная плотность тока (габаритная) составляет 0,12 А/дм3. При такой плотности обеспечивается безопасный режим работы электролизера благодаря отсутствию вьщеления на катоде газообразного водорода.

Для снижения энергозатрат сточные воды перёд электрохимической обработкой подвергают подкислению серной кислотой до достижения общей кислотности (и концентрации сульфатов) 40 ммоль/л на каждые 200 мг/л содержащегося в ней шестивалентного хрома. С увеличением исходной концентрации шести валентного хрома в сточных водах снижают удельную гидравлическую нагрузку на единицу объема пористого катода. Последняя варьируется в интервале от 0,85 м3/м» ч • (исходная концентрация шестивалентного хрома 500 мг/л) до 3,9 м3/ м • ч (исходная концентрация шестивалентного хрома 10 мг/л).

Обработку сточных вод проводят при рабочем напряжении 4-8 Е Расход электроэнергии при обработке сточных вод составляет 2,8-3,2 кВт ч на I кг содержащегося в них шести валентного хрома.

Следует отметить перспективность очистки гальванических стоков с помощью эпектрогенерированного реагента, получаемого из стальной стружки, скрапа.

В НПО "Литстанлроект" разработан# технология и оборудование для очистки гальванических стоков электросорбционным методом. Гидроксид железа, получаемый растворением используемой стружки, пластин и других железных отходов, выполняет роль коагулянта.

В результате процесса восстанавливается Хром и образуются нерастворимые соли тяжелых металлов.

Твердый обезвоженный осадок после уплотнителя и вакуум-фильтра в качестве товарного продукта используется для производства стройматериалов.

Очищенные сточные воды через фильтр и отстойник перекачиваются. для повторного использования.

Основные преимущества технологии по сравнению с реагентной очисткой:

-    упрощение схемы очистки;

-    повышение качества очистки в 3...5 раз;

-    резкое уменьшение потребности в реагентах;

-    возможность повторного использования воды с применением

системы доочистки;

-    уменьшение капитальных затрат и производственных площадей в 1,5...2 раза, затрат на персонал-в 2...3 раза;

-    возможность утилизации образующегося осадка для получе-

кия высококачественной керамики, красителей типа ангоба или глазури, а также ферритов.

Оборудование имеет несложную автоматику, выпускается серийно в полном комплекте.

ШИИВОДГЕО разработало технологию и оборудование для очистки хромсодержащих сточных вод гальванического производства, предназначенных для локальной глубокой очистки от ионов хрома.

Тираспольским заводом литейных машин им. С.М.Кирова совместно с Украинским институтом инженеров водного хозяйства (г. Ровно) внедрена и с 1986 г. успешно эксплуатируется установка электрохимической очистки сточных вод гальванического производства. Ранее на этом предприятии очистка проводилась ионообменным, способом. Недостатком способа являлась необходимость расхода дорогостоящих реагентов, сложность оборудования, повышенная трудоемкость, потребность в значительных площадях производственных помещений. Очистка при этом была недостаточно эффективной. В повторное использование возвращалось лишь 60 % воды. Новый, электрохимический способ очистки обеспечил степень очистки в соответствии с требованиями по предельно допустимым концентрациям и позволил использовать 70-75 % очищенной воды в оборотной системе гальванического производства. По сравнению с ионообменным способом, требу кпд! м расхода более 250 т химических реагентов в год, при электрохимическом способе очистки требуется лишь 20-30 т реагентов для обеззараживания концентрированных электролитов. В связи с этим значительно улучшается экологическое состояние водного бассейна. Кроме того, отпадает необходимость строительства складов химреактивов, участка приготовления реагентов и известкового молока, почти вдвое сокращается площадь станции очистки. Объем ручного труда при электрохимическом способе очистки по сравнению с ионо-обменным сократился на 80-90 %, численность обслуживающего персонала станции - с 17 до 7 человек.

Высокая эффективность очистки сточных вод методом гальванокоагуляции обусловлена одновременным действием многих механизмов различных процессов, основными из которых являются катодное восстановление электроположительных катионов, образования ферритов металлов, клатратов, шпинелей, сульфидов металлов, оксисуяьфа-тов. Во всех случаях происходит корректирование pH растворов.

Процесс обезвреживания сточных вод по методу гапьванокоа-гуляции проводится в барабанных гапьванокоагуляторах КБ-1, КБ-2 или КБ-6, разработанных СКТБ Казмеханобр. Разаработан типоразмерный ряд гапьванокоагуляторов производительностью 0,5; 1,0; 5,0; 15,0; 50 м^/ч. Аппараты КБ-1, КБ-2 прошли ведомственную

приемку и изготавливаются сери№о "Востокмашзаводом"(сУсть-Ка-меногорск) и заводом "Прогресс" (г. Бердичев).

Техническая характеристике гальванокоагулятоpobi

КБ-2

КБ-6

О

Производительность,.,м/ч:

по раствору

До 60

2

при восстановлении хроматов

До 25

Степень очистки сточной воды от основных примеоей{5&5

хрома

95-99

-

мышьяка

95-99

цветных металлов

90-99

о

Расход железного скрапа, кг/м

1.0

0,1-0,6

Габаритные размеры, мм

9220x3635x3484

2775x1600x1670

Масса, кг

23000

1295-

Принцип действия гальванокоагулятора для процесса очистки сточных вод с использованием железного и медного скрапа или железного скрапа и графита следующий. Через загрузочную горловину в рабочую зону барабана подается скрап, а также очищаемая вода непрерывным потоком. Во время очистки вращение барабана обеспечивает перемешивание скрапа и переменный контакт его с раствором и кислородом воздуха. При вращении барабана скрал поднимается зубьяки-ворошителями над поверхностью раствора, что создает условия для контакта жидкой, твердой и газообразной фаз в пленочном слое жидкости, удерживаемой скрапом. Затем, при свободном падении железного и медного скрапа,контакт гальванической пары медь-железо или графит-железо изменяется. Это создает условия для быстрого окисления в жидкой фазе двухвалентного железа до трехвалентного.    В    жидкости    образуются ферромаг

нитные соединения железа: магнетит, гетит, лепидокрокит. Последние два вида соединений составляют не более 15 % от общего количества осадка.

Образование тонкодисперсного ферритного осадка происходит непосредственно в очищаемой среде (растворе), из которого улавливаются загрязнения, чем обеспечивается высокая степень очистки его от сопутствующих примесей.

После коагуляционной очистки раствор направляется в промежуточный отстойник, где осаждаются мелкие частицы скрапа, образующиеся в результате его коррозионного износа. Затем, по мере