Б3-60
Рекомендации по гидравлическому расчету трубопроводов систем холодного, горячего водоснабжения и канализации зданий

ГОССТРОЙ СССР САНТЕХНИИПРОЕКТ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И КАНАЛИЗАЦИИ ЦЕХОВ ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЙ

БЗ-79

Москва 1992

Настоящие Рекомендации, разработанные в СантехНИИпроект, являются продолжением работы по обобщению опыта проектирования систем водоснабжения и канализации участков и цехов гальванопокрытий, отражают современные технологические и экологические требования к указанным системам.

В Рекомендациях приводятся сведения по организации водоснабжения и канализации цехов гальванопокрытий, сбору загрязненных сточных вод, их очистке и возможности повторного использования очищенной воды.

Составители - инженеры Ю.Н. Саргин, В.А. Надеждин,

В.А. Гаубе.

С выходом настоящей работы аннулируются Рекомендации по проектированию водоснабжения и канализации цехов гальванопокрытий БЗ-63, выпуск 1981г.

Настоящие рекомендации являются исключительной собственностью СантехНИИпроекта. Запрещается копировать и передавать их другим организациям без разрешения института.

Государственный проектный, конструкторский и научно-исследовательский институт СантехНИИпроект Главного управления проектирования Госстроя СССР (СантехНИИпроект), 1992

Таблица I

1 1 • Допустимые концентрации Ингредиенты : I категории ! П катего-: рии : Ш катего-: рии Жесткость , мг-экв/л До 7 До 6 0,35 Взвешенные вещества, мг/л 10 1,5 0 Сухой остаток, мг/л 1000 400 5 Сульфаты, мг/л, & 0^“ 500 50 0,5 Хлориды, мг/л , СЕ. 350 35 0,02 Нитраты, мг/л , 45 15 0,2 Фосфаты, мг/л , РОц 30 3,5 I Аммиак, мг/л 10 5 0,02 Нефтепродукты, мг/л 0,5 0,3 - ХПК, мг/л 150 50 - Остаточный хлор, мг/л Нов ерхностно-акт ивные вещества 1,7 1,7 " (сумма анионных и неионогенных), мг/л 5 I - Ионы тяжелых металлов, мг/л 15 5 0,4 Железо 0,3 0,1 0,05 Медь I 0,3 0,02 Никель 5 I - Цинк 5 -1,5 0,2 Хром трехвалентный 5 0,5 - pH, ед 6,5+8,5 6,5+8,5 7+8 Удельная электрическая проводимость, ом. см. 2*10 ^ 1*10 J 5*10 4

10

регуляторов давления на вводе в цех. В случае подачи воды по замкнутому локальному циклу (водооборот) необходимость в установке регуляторов давления отпадает. Принципиальная схема водного хозяйства показана на рис.1.

Условная схема водопотребления в цехе гальванических покрытий показана на рис.2.

2.4. Рекомендуемые методы промывок приведены в табл.З, а общий их принцип - на рис.З.

Таблица 3.

Условное обозначение метода промывки : Наименование : : метода : Область : применения : Дополнительные указания П Погружной - промывка в ваннах с проточной и непроточной водой Обработка на подвесках деталей имеющих пазы, углубления и т.п. Обработка деталей насыпью Минимальная продолжительность 20с С, ИС Струйный или импульсно-струйный - промывка из душирующих устройств Обработка на подвесках деталей преимущественно простой конфигурации. Минимальная продолжи тельность 20с К Комбинированный -последовательно струйный и погружной Промывка деталей после обработки в трудно Смываемых растворах и деталей сложной конфигурации Минимальная продолжи тельность 20с

12

Наиболее жесткие требования предъявляются к воде, предназначенной для промывных операций после технологических ванн, в которых производится покрытие (цинкование, хромирование, меднение, никелирование, оловонирование, кадмирование и другие) и особенно для межодерационных промывок при многослойном покрытии, а также для промывок после покрытий драгоценными металлами.

Менее жесткие требования предъявляются к воде, предназначенной для промывок после подготовительных технологических операций (обезжиривание, травление и другие).

Качественные показатели воды, используемой для промывки, а также допустимые концентрации отдельных ингредиентов в воде, используемой в гальваническом производстве,приведены в табл.1.

2.5. Промывка в проточной воде при погружном и комбинированном методе может быть одинарной, ступенчатой лротивоточной или прямоточной.

Схемы наиболее часто встречающихся промывок приведены на рис.4.

Ступенчатая лротивоточная промывка применяется при одно-темлературных режимах, прямоточная - при разнотемпературных режимах.

В соответствии с технологическим регламентом температурный режим промывки может быть холодным, теплым или горячим (табл.4).

С целью экономии воды после технологических ванн рекомендуется применять двухступенчатую промывку или ванну улавливания, где она требуется и двухступенчатую промывку.

При двух- и трехступенчатой промывке комбинированный метод применяют только для последней ступени промывки.

При комбинированной промывке детали после промывки в проточной ванне при излечении ополаскиваются струями воды, которые стекая в ту же ванну, обеспечивают постоянный приток и обмен воды.

16

Таблица 4

Температурный режим воды Температура, °С Условное обозна чение Область применения Дополнительные указания Холодная 15-39 X Во всех случаях, кроме перечисленных для Т и Г Температура воды для промывки перед никелированием должна быть не ниже 15 С Теплая НН 00 40-59 Т После операции обезжиривания, хроматирования, травления легких сплавов снятия шлама, анодного окисления, перед и после химического оксидирования черных и цветных металлов. - Горячая 60-90 Г После операции обезжиривания, травления и снятия травильного шлама в щелочных растворах, при наличии на поверхности значительного слоя масел или смазок, перед химическим обезжириванием или перед одновременным обезжириванием - травлением, перед операциями нанесения покрытий в теплых и горячих растворах, перед сушкой. Не применяется после операции хроматирования по цинковому и кадмиевому покрытиям и химического оксидирования по алюминию и алюминиевым сплавам.

Примечание. Если при каскадной промывке в одной из ступеней предусматривается теплая или горячая вода, то в другой ступени температура воды не нормируется.

В соответствии с ГОСТ 9.314-90 расход воды на промывку определяется в зависимости от:

-    промываемой поверхности деталей, м²/ч ( F );

-    удельного выносйраствора (электролита) из. ванны поверхностью деталей, л/м² ( fy );

-    количества студеней (ванн) промывки ( N );

-    критерия окончательной промывки деталей ( К⁰ ).

Значение F для автоматизированных линий и крупносерийного производства принимают по максимальной производительности, а при индивидуальном и мелкосерийном производстве -по фактической производительности.

Удельный вынос электролита ^ л/м² при обработке деталей на подвесках составляет 0,2 л/м², при продолжительности отекания электролита не менее 6 сек.; при обработке деталей насыпью в колоколах и барабанах - 0,4 л/м², в корзинах и сетках - 0,6 л/м² при продолжительности отекания электролита не менее 15 с. В технически обоснованных случаях при наличии экспериментальных данных для конкретных деталей допускается, изменить удельный вынос электролита.

Критерий окончательной промывки К⁰ показывает во сколько раз следует снизить концентрацию основного компонента раствора (электролита), выносимого поверхностью деталей по предельно допустимых значений в последней ванне данной операции

К*.    .    (D

где С₀ - концентрация основного компонента в растворе (электролите), применяемом .для операции, после которой производится промывка;

С_д - допустимая концентрация основного компонента в воде после операции промывки, определяемая по табл.5.

Таблица 5

Наименование компонента или электролита Наименование операции, перед которой проводится промывка 1 Наименование : электролита, : перед которым : проводится : промывка ! Допустимая : концентрация : основного ком-: понента в воде I после операции ; промывки ; сп мг/л Общая щелочность в - Кислый или 800 пересчете на едкий цианистый 100 натр Анодное окисление алюминия и его сплавов - 50 Красители (для окра- Межолерационная шивания покрытий промывка, сушка - 5 Ан.Окс.) Кислота в пересчете - Кислый 100 на серную Щелочной 50 Цианистый 10 Наполнение и пропитка 'покрытий - 10 Си. ,S»v Sn. , Межолерационная С %**,'п*. in промывка, сушка — 10 Межолерационная промывка, сушка - 15 Никелирование - 2 Сушка. 10 Меднение 20 Хромирование, сушка - 10 Сушка - 30 Соли драгоценных металлов в пересчете Сушка - I на металл

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1.    Общая часть ...................................... 5

2.    Водоснабжение.................................... 8

3.    Канализация...................................... 28

4.    Очистка сточных вод и подготовка воды............. 29

4.1.    Общие положения................................ 29

4.1.1.    Основные схемы и методы очистки сточных вод... go

4.2. Реагентные методы очистки сточных вод........... gj

4.2.1.    Циансодержащие сточные    воды................... g2

4.2.2.    Хромсодержащие сточные    воды .................. g9

4.2.3.    Кислотно-щелочные стоки ...................... 4.5

4.3.    Ионообменные методы очистки промышленных сточных

в°Д............................................ 50

4.3.1.    Ионообменная очистка кислотно-щелочных

сточных вод.................................. 5g

4.3.2.    Ионообменная очистка кадмийсодержащих

сточных вод................................... 54

4.3.3.    Ионообменная очистка никельсодержащих

сточных вод.................................. 56

4.3.4.    Ионообменная очистка медьсодержащих

сточных вод................................... 55

4.3.5.    Ионообменная очистка цинксодержащих

сточных вод............................ 59

4.3.6.    Ионообменная очистка хромсодержащих сточных

вод........................................... 60

4.4. Электрохимические методы очистки сточных вод....    62

4.4.1.    Электрохимические методы очистки кислотнощелочных сточных вод......................... 62

4.4.2.    Особенности электрохимической очистки фторсодержащих сточных вод......................... 77

4.4.3.    Особенности электрохимической очистки хромсо-

дежащих сточных вод........................... 78

4.4.4.    Особенности электрохимической очистки циансодержащих сточных вод........................ 84

3

Стр.

4.5.    Очистка сточных вод методом гиперфильтрации

(обратный осмос)............................... ⁸⁵

4.6.    Биохимические методы очистки промстоков....... 89

4.7.    Сорбционные методы очистки сточных вод........ 91

5.    Отдельные решения по регенерации отработанных

растворов и утилизации ценных веществ............ 94

6.    Определение объемов и существующие методы обработки осадков..................................... Н2

7.    Арматура и трубопроводы.......................... ИЗ

8.    Требования к строительным решениям............... И4

9.    Штаты............................................ 116

10. Техника безопасности на очистных сооружениях..... Пб

Приложения.

1.    Основные технические характеристики применяемых

реагентов........................................ 117

2.    Физико-химические показатели ионообменных смол... 144

3.    Область применения анионитов..................... 152

4.    Область применения катионитов................... 155

5.    Соотношение мезду pH и объемными концентрациями

г-экв/м^ и г/м^ извести и серной кислоты......... 158

6.    Характеристика наиболее часто встречающихся химических веществ........... 159

7.    Материалы для прокладочных соединений............ 163

8.    Характеристика активных углей.................... 165

9.    Литература....................................... 168

I. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.

IЛ. Рекомендации разработаны для руководства при проектировании систем водоснабжения и канализации цехов гальванопокрытий в дополнение и развитие СНиП 2.04.02-84 и 2.04.03-85, а также с целью увязки решений оистем водоснабжения и канализации с технологическими решениями.

1.2.    Вода имеет одно из самых важных значений в гальваническом производстве, поскольку участвует непосредственно в технологическом процессе:

является составной часть технологических растворов;

используется в промывных операциях после каждого технологического процесса.

1.3.    Проектирование систем водоснабжения и канализации гальвано-химических производств решает две основные задачи:

обеспечение производства водой в необходимом количестве и необходимого качества;

сведение к разумному минимуму экономического ущерба от загрязнений, содержащихся в сточных водах гальванического производства.

Для решения названных задач при конкретном проектировании следует, как правило, предусматривать водооборотные системы в сочетании с малоотходной технологией; рациональными методами промывки и регенерацией отработанных технологических растворов. Решения основных задач должны закладываться при проектировании водопровода и канализации (создание водооборотных систем, очистка сточных вод, участие в создании Безотходной технологии) и в технологической части проекта (регенерация отработанных растворов, подбор технологического оборудования с целью обеспечения рациональных методов промывки, создание малоотходной технологии). Границы проектирования определяются только после принятия оптимальных совместных решений технологами и специалистами по водоснабжению, поэтому в настоящих Рекомендациях, наряду с вопросами водоснабжения, канализации и методами очистки сточных вод, рассматривается некоторые технологические вопросы, в частности, методы регенерации некоторых отработанных растворов, промывные операции и другие:

5

Данная работа является не "догмой" для проектировщиков, а лишь вспомогательным материалом, позволяющим ориентироваться в затронутых вопросах.

Для удобства ориентирования ниже производятся терминология и понятия, примененные в настоящей работе.

Водоснабжение цехов гальванопокрытий - система, обеспечивающая подготовку и подачу воды к технологическому оборудованию, включающая в себя трубопроводы, арматуру, водоподготовительные установки, емкостное, насосное и другое оборудование.

Канализация цехов гальванопокрытий - система, обеспечивающая отвод и очистку стоков от технологического оборудования, включающая трубопроводы, арматуру, очистные установки, емкостное, насосное и другое оборудование.

Оборотное водоснабжение цехов гальванопокрытий - система многократного использования воды за счет очистки стоков от технологического оборудования до степени, позволяющей использовать их в системах водоснабжения этого же технологического оборудования.

Общецеховая система оборотного водоснабжения - система с отводом стоков от всего технологического оборудования на очистные сооружения, с возвратом их после очистки в систему водоснабжения цеха.

Локальная система оборотного водоснабжения - система с отводом стоков от одной единицы технологического оборудования с возвратом их после очистки в эту же единицу оборудования.

Регенерация - восстановление свойств отработанных растворов для повторного применения в технологических процессах, как " правило", за счет их очистки от загрязняющих примесей.

Коррекция - доведение концентраций растворов и элюатов, возвращаемых в технологические процессы, до параметров, позволяющих их использование в этих процессах.

Элюаты - растворы, подучаемые в результате регенерации ионнообменных фильтров.

Концентраты - растворы, подучаемые в результате электродиализа, гиперфильтрации (обратного осмоса).

б

Технологическая ванна - ванна, предназначенная для химической или электрохимической обработки деталей (изделий).

Ванна промывки - ванна для промывки деталей (изделий) с целью удаления с их поверхности раствора, оставшегося после обработки в технологической ванне.

Одноступенчатая или одинарная промывка - промывка деталей в одной ванне g проточной водой.

Ступенчатая противоточная (каскадно-противоточная) промывка - промывка последовательно в двух или нескольких ваннах (ступенях, каскадах), когда вода поступает только в ванну последней промывки, откуда перетекает в предыдущие ванны. Детали в процессе промывки перемещаются против тока воды. Удаление воды производится из ванны первой промывки.

Ступенчатая прямоточная (каскадная) промывка - промывка последовательно в нескольких ваннах с раздельной подачей воды. Сток воды в канализацию производится от калдой ванны.

Ванна улавливания (эконом-ванна) - ванна для промывки деталей в непроточной воде. По мере увеличения концентрации отмываемого раствора в этой ванне возможен возврат накопленного раствора в технологическую ванну.

В необходимых случаях при дорогостоящих электролитах возможна установка нескольких ванн улавливания для последовательного ополаскивания деталей.

Критерий промывки (кратность разбавления) - отношение концентрации основного компонента в технологической ванне к концентрации того же компонента в ванне последней промывки.

Основной компонент данного раствора (электролита) - такой,, для которого критерий промывки является наибольшим.

Удельный расход воды на промывку - количество воды, необходимое для промывки I м^ поверхности промываемых деталей при соблюдении заданного критерия промывки.

Удельный вынос раствора - количество раствора, перенесенного I м^ поверхности обрабатываемых деталей из технологической ванны в промывную.

Промываемая поверхность - суммарная поверхность деталей и приспособлений (подвесок, сеток, корзин, барабанов и пр.), вносимых в ванны промывки.

2. ВОДОСНАБЖЕНИЕ

2.1.    При разработке проектов водоснабжения необходимо выполнять требования действующих нормативных документов,

ГОСТ 9.305-84, СанПиН 4630-88, Правил по рациональному использованию воды в промышленности и других соответствующих документов.

Вода в цехах гальванопокрытий расходуется на приготовление электролитов, промывку деталей, охлаждение ванн и выпрямителей тока.

Для воды, используемой на охлаждение ванн и выпрямителей тока, следует проектировать оборотные системы водоснабжения с охлаждением отработанной воды на водоохладителях. Возможно объединение этих систем с оборотными системами предприятия.

Оборотные системы для воды, используемой на охлаждение технологических ванн, следует проектировать с разрывом струи. При этом в приемном резервуаре нагретой воды должны быть обеспечены контроль за качеством нагретой воды и возможность автоматической подачи её на сооружения очистки промстоков в случае аварии в системе охлаждения технологической ванны (разрыв охлаждающих трубопроводов и попадание в них технологических растворов).

2.2.    Для приготовления электролитов (технологических растворов) используется, как правило, вода, прошедшая специальную подготовку (снятие солей жесткости, обезжелезивание, обессоливание). В некоторых случаях доггускается использование воды из системы питьевого водопровода. Качество воды условливается технологическими требованиями, к качеству приготовляемого раствора.

2.3.    Качество воды, используемой на промывку деталей (изделий) после обработки их в электролитах (технологических растворах), также определяется технологическими требованиями, так как качество и надежность гальванопокрытий зависит от качества промывки изделий.

8

Приведенные в табл.1 показатели по качеству воды соответствуют стандарту, ГОСТ 9.314-90. Данные таблицы свидетельствуют о необходимости организации специальной подготовки воды, прежде всего ее деминерализации.

Области применения воды в зависимости от категории воды приведены в табл.2.

Для обеспечения стабильных условий промывки при экономичном расходе воды следует проектировать установку приборов контроля и регулирования расходов воды по цеху в целом, по гальваническим линиям и по отдельным линиям промывки.

На водопроводимом вводе (вводах) в цех следует устанавливать водомер и обеспечивать в некоторых случаях и запись расхода воды.

9