Спосіб оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень

Реферат: UA 103544 U UA 103544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до галузі очищення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень промислових підприємств, з підвищеним вмістом іонів важких металів: хром три- та шестивалентний, тривалентне залізо, двовалентна мідь тощо, які утворюються після пасивації, хроматування тощо та відпрацьованих стоків операцій міднення (травлення печатних плат, нанесення міді та інш.). Відомий спосіб очищення стічних вод від іонів хрому [А. с. № 1730045 СССР, МКИ С02 F1/46. Способ очистки хромсодержащих сточных вод / Н.И. Бунин, С.И. Мовчан; Мелитопольский институт механизации сельского хозяйства. - Заявка № 4670283/26; заявл. 30.03.89; опубл. 30.04.92 р. Бюл. № 16], які передбачають проведення електрофлотокоагуляції з використанням домішок хімічних компонентів, які містяться у відпрацьованому миючому розчині. При цьому обробку стічних вод гальванічного виробництва проводять із загальною 3 концентрацією 50…100 мг/дм у два етапи: на першому етапі питомі втрати електрики 3 3 знаходяться в межах 100…600 Кл/дм , а на другому - 600…4000 Кл/дм . Недоліком означених способів є низька ефективність очищення стічних вод гальванічного виробництва із висококонцентрованих стоків гальванічних відділень. Як прототип вибрано спосіб очищення стічних вод гальванічного виробництва комплексом 7 хімічних компонентів [Патент на корисну модель № 64255 Україна, МПК С02 F 1/46. Спосіб очищення стічних вод гальванічного виробництва комплексом хімічних компонентів / С.І. Мовчан, М.В. Морозов. - Патент № u2010132249, заявл. 08.11.2010; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 21], в якому використовуються хімічні компоненти у певному їх співвідношенні до 6+ шестивалентного хрому: Сr :ПАР:NaOH:Na4P2O7:Na2SiO3:Na2CO3:Na5P3O10. Відпрацьований миючий розчин поступово перемішують зі стоками із загальною концентрацією електроліту 3 50…100 мг/дм , а електроліз проводять з використанням сталевих електродів та напірною флотацією. Як електроліт використовують відпрацьований миючий розчин процесу нанесення гальванопокриття. На початку процесу додають поверхнево-активні речовини, їдкий натр (NaOH) і пірофосфат натрію (Na4P2O7), потім послідовно вводять метасилікат натрію (Na2SiO3) у 6+ співвідношенні хімічних компонентів до Сr (мас. ч.): ПАР-0,15…0,5, їдкий натр (NaOH) 0,05…0,5, пірофосфат натрію (Na4P2O7) - 0,15…0,5, метасилікат натрію (Na2SiO3) - 0,15…0,5, сода кальцинована (Na2CO3) - 0,05…0,5 - триполіфосфат натрію (Nа5Р3О10) - 0,05…0,5, причому 3 електроліз відбувається з питомими витратами електричного струму в межах 100…600 Кл/дм 3 у першому випадку, і 600…4000 Кл/дм - у другому випадку із загальною концентрацією 3 електроліту в межах 50…100 мг/дм . Недоліком способу-прототипу є низька ефективність оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічного виробництва і вилучення іонів хрому (три- та шестивалентного) цинку, міді, заліза з високими початковими концентраціями. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення рівня ефективності очищення виробничих стічних вод гальванічних відділень промислових підприємств із підвищеним вмістом іонів хрому (три- та шестивалентного), шляхом розділення та накопичення хромвмісних стоків та стічних вод із підвищеним вмістом іонів міді, які обробляються в статичному та динамічному цементаторах, проходженням через металеву стружку. Поставлена задача вирішується тим, що у способі оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень, згідно з яким стічні води обробляються хімічними компонентами у певному їх співвідношенні до шестивалентного хрому: 6+ Сr :ПАР:NaOH:Nа4Р2О7:Na2SiO3:Nа2СО3:Nа5Р3О10 із загальною концентрацією електроліту 3 50…100 мг/дм , що утворюється від процесу нанесення гальванічного покриття, при змішування стічних вод з розчином електроліту, а електроліз проводять з питомими витратами 3 електричного струму у межах 100…4000 Кл/м , відповідно до пропонованої корисної моделі, стічні води спрямовуються по двох окремих лініях: хромвмісні стоки та стічні води з підвищеним вмістом іонів міді, потім обробляють в динамічному й статичному цементаторах з додаванням металевого наповнювача (стружки) в оптимальному співвідношенні на об'єм стоків. Ефективність способу оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень пояснюється даними, які отримані в лабораторних умовах і представлені в таблиці 1. 1 UA 103544 U Таблиця 1 Результати експериментальних досліджень ефективності очищення від іонів важких металів (%) при обробці відпрацьованим миючим розчином з використанням "Лабомід - 201" Питомі витрати електричної енергії, 3 4,0 кВт/год. м 1,0 2,0 3,0 4,0 4,0 5,0 5 10 Питомі витрати сталевої стружки, г/г 0,1-0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Ефективність очищення стічних вод від іонів важких металів, % 6+ 3+ 3+ 2+ Сr Сr Fe Cu 68,0 76,0 76,5 77,0 78,5 75,0 78,2 82,0 82,5 87,0 88,0 88,5 78,5 79,0 82,5 80,5 77,5 81,0 80,5 83,5 82,0 85,0 79,0 89,0 78,0 78,8 84,5 89,5 96,5 97,0 98,2 99,0 78,0 78,8 84,5 89,5 74,5 72,0 74,5 80,0 80,5 82,5 84,0 84,0 72,5 74,0 80,5 78,5 68,5 65,8 64,5 69,0 78,5 78,8 84,5 89,5 86,5 87,0 88,2 89,0 80,5 77,0 89,0 89,5 78,5 78,0 89,5 79,0 78,5 78,8 84,5 89,5 96,5 97,0 98,2 99,0 98,5 98,0 98 98,5 98,6 96,5 98,2 99,0 98,8 97,0 98 98,5 98,7 98,0 98,2 99,0 98,8 98,8 94,5 98,5 96,5 91,0 93,2 99,0 94,0 93,0 90,0 98,5 96,5 92,0 93,5 99,0 94,4 94,0 94,3 98,5 95,5 93,0 93,2 99,0 97,5 94,0 94,4 98,5 78,5 75,0 78,2 82,0 82,5 87,0 88,0 88,5 78,5 79,0 82,5 80,5 95,5 93,0 95,5 92,5 98,7 98,0 98,2 99,0 98,8 98,8 94,5 98,5 Комплексотвірні речовини, до 40 до 50 до 50 до 50 до 50 до 54 до 56 до 60 до 66 до 68 до 68 до 70 до 75 до 74 до 75 до 76 до 77 до 78 до 80 до 80 до 80 до 80 до 80 до 80 до 60 до 50 до 70 до 50 до 60 до 50 до 55 до 65 до 55 до 60 до 60 до 60 до 40 З наведених табличних даних (табл. 1) наочно видно, що при значеннях питомих витрат 3 електричної енергії, 4,0 кВт/год., м ефективність очищення від іонів важких металів не лише досягає максимального значення, а носить більш-менш стабільний характер. Отримані значення знаходяться на рівні 98-99 %. Це пояснюється оптимальним співвідношенням питомих витрат електричної енергії та кількістю сталевої стружки (г/г), яка використовується для оброблення висококонцентрованих стоків гальванічних відділень. 3 При питомих витратах електричної енергії в межах 1,0-3,0 кВт/год., м кількість напруги не забезпечує стабільних значень оброблення гальванічних стоків. Значення електричної енергії, 3 кількість металевої стружки менш ніж кВт/год., м не дозволяє вилучати іони важких металів. 3+ 3+ 2+ 2+ Особливо це стосується іонів Fe , Al , Zn тa Cu . В таблиці 2 представлені лабораторні дані оптимізації гідроксидів важких металів по їх співвідношенню до об'єму мінеральних добавок, які вибрано як визначальний компонент. 2 UA 103544 U Таблиця 2 Оптимізація гідроксидів важких металів по їх співвідношенні до об'єму мінеральних добавок, які вибрано як визначальний компонент Мінеральні добавки І-ІІ категорії І-ІІ категорії І-ІІ категорії 5 10 15 20 25 30 Питомі витрати мінеральних відходів добавок промисловості у частках (%) до мінеральних добавок 15-25 % 10-15 % Fe(OH)3 Сr(ОН)3 Zn(OH)2 Cu(OH)2 у % від маси осаду 0,05 0,05 0,05 0,05 12,5 9,5 0,10 0,10 0,10 0,10 10,5 12,5 0,15 0,15 0,15 0,15 11,5 10,5 0,20 0,20 0,20 0,20 15,5 11,5 0,25 0,25 0,25 0,25 25,50 15,0 0,25 0,25 0,25 0,25 12,5 8,5 0,25 0,20 0,20 0,20 20,5 12,5 0,20 0,25 0,20 0,20 22,5 13,5 0,20 0,20 0,25 0,20 21,5 14,5 0,20 0,20 0,20 0,25 22,5 14,5 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 максимальні значення мінеральних добавок і відходів промисловості 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 0,25 0,25 0,25 0,25 25,0 15,0 Співвідношення гідроксидів важких металів Ілюстрація процесів, які відбуваються в пропонованому способі, пояснюється блок-схемою, представленою на кресленні. Спосіб оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень відбувається на обладнані, що включає камеру реакції 1, до якої входять динамічний та статичний цементатори 2, 3, обертаючий барабан 4, наповнений металевою стружкою 5, насоси циркуляції електроліту 6 та перекачування знезаражуваного розчину 7, камеру змішування шламонакопичувача 8, блок утилізації осаду 9 з використанням хімічних розчинів. Висококонцентровані стічні води спрямовуються на очищення по двох окремих лініях: концентровані хромвмісні (операцій пасивації, хромотування та інш.) та концентровані із підвищеним вмістом міді (травлення печатних плат, нанесення міді тощо), потрапляють до камери реакції 1, де обробляються з використанням статичного та динамічного цементаторів і металевого наповнювача (стружки із заліза), накопичені внаслідок попереднього оброблення поліметали відводяться по окремій лінії. Насосом перекачування знезаражуваний концентрований розчин збирається у накопичувачі, в подальшому обробляється гідроксидами натрію, хрому (III) і заліза (III) та розчинами Na2СО3, Na3PO4, що дозволяє на високому рівні проводити оброблення висококонцентрованих стічних вод. З використанням іншого насоса циркуляції 6, електроліт спрямовується до камери реакції 1 на повторне оброблення з метою ефективного вилучення шкідливих речовин. Оптимальне співвідношення гідроксидів важких металів Fe(OH)3, Cr(OH)3, Zn(OH)2 та Сu(ОН)2 у частках (%) до мінеральних добавок має наступні оптимальні значення питомих витрат: для мінеральних добавок 15-25 % та відходів промисловості 10-15 % від маси осаду. Запропонований спосіб оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень дозволяє отримати оптимальні значення очищення стічних вод (на рівні 99,0-100,0 %) 6+ 3 3+ 3 з високими початковими значеннями іонів важких металів: Сr до 350 мг/дм , Сr до 150 мг/дм , 3+ 3 2+ 3 Fe до 200 мг/дм , Сu до 150 мг/дм тощо. Переваги розробленого способу оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень забезпечують ефективність оброблення стічних вод із підвищеним вмістом іонів три- та шестивалентного хрому, міді двовалентної та інших висококонцентрованих стоків, які утворюються при пасивації, хромотуванні та у відпрацьованих розчинах, що містять значну кількість іонів міді. 3 UA 103544 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб оброблення висококонцентрованих стічних вод гальванічних відділень, згідно з яким стічні води обробляються хімічними компонентами у певному їх співвідношенні до 6+ шестивалентного хрому: Сr :ПАР:NaOH:Nа4Р2О7:Na2SiO3:Nа2СО3:Nа5Р3О10 із загальною 3 концентрацією електроліту 50…100 мг/дм , що утворюється від процесу нанесення гальванічного покриття, при змішування стічних вод з розчином електроліту, а електроліз 3 проводять з питомими витратами електричного струму у межах 100…4000 Кл/м , який відрізняється тим, що стічні води спрямовуються по двох окремих лініях: хромвмісні стоки та стічні води з підвищеним вмістом іонів міді, потім обробляють в динамічному й статичному цементаторах з додаванням металевого наповнювача (стружки) в оптимальному співвідношенні на об'єм стоків. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4