Спосіб очищення стоків гальванічних відділень

Реферат: UA 107558 U UA 107558 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі оброблення й знешкодження стічних вод, які утворюються в системах водовідведення гальванічних відділень промислових підприємств при їх електрохімічному знезаражуванні. Відомий спосіб очищення стічних вод гальванічного виробництва комплексом хімічних компонентів, які містять іони хрому та інш. іони важких металів [Патент № 64255 на корисну 7 модель Україна, МПК С02F 1/46. Спосіб очищення стічних вод гальванічного виробництва комплексом хімічних компонентів / С.І. Мовчан, М.В. Морозов. - № u2010132249, заявл. 08.11.2010; опубл. 10.11.2011, бюл. № 21], в якому використовуються хімічні компоненти відпрацьованих мийних розчинів: поверхнево-активні речовини, їдкий натр (NaOH), пірофосфат натрію (Na4P2O7), метасилікат натрію (Na2SiO3), сода кальцинована (Nа2СО3), триполіфосфат натрію (Na5P3O10) у певному Їх співвідношенні до шестивалентного хрому із загальною 3 концентрацією електричного струму в межах 50…100 мг/дм та питомими витратами 3 3 електроенергії 100….600 Кл/дм - у першому випадку і 600….4000 Кл/дм - у другому випадку. Недоліком зазначеного способу є введення до мийного розчину ПАР, які, створюючи емульсію прямого типу при очищенні масел і нафтопродуктів, крім рідинної фази, утворюють полідисперсні тверді частинки органічного й мінерального характеру, що призводить до утворення стійких емульсій, які обмежують потужність очисних споруд, знижують ефективність оброблення стічних вод із високими початковими концентраціями іонів важких металів та збільшують затрати електричного струму. Як прототип, вибрано спосіб каскадного очищення стічних вод [Патент на корисну модель № 7 94243 Україна, МПК С02F 1/46 (2006.01). Спосіб каскадного очищення стічних вод / С.І. Мовчан. - Заявка № u 201403882, заявл. 14.04.2014; опубл. 10.11.2014, бюл. № 21], в якому використовуються хімічні компоненти у певному їх співвідношенні до шестивалентного хрому: 6+ Сr : ПАР: NaOH: Na4P2O7: Na2SiO3: Na2CO3: Na5P3O10 із загальною концентрацією електроліту 3 50…100 мг/дм , а електроліз проводять з питомими витратами електричного струму в межах 3 3 100…600 Кл/м - у першому випадку і 600…4000 Кл/м - у другому випадку та з використанням сталевих електродів, напірною флотацією, з додаванням поверхнево-активних речовин, їдкого натру (NaOH) і пірофосфату натрію (Na4P2O7), які вводять перед метасилікатом натрію 6+ (Na2SiO3) у співвідношенні хімічних компонентів до Сr (мас. ч.): ПАР в межах 0,15…0,5, їдкій 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 і триполіфосфат натрію (Na5P3O10) 0,05…0,5. Недоліком цього способу - прототипу є накопичення значного об'єму пінного продукту, що суттєво впливає на проведення процесу флотації, призводить до утворення тонкого шару плівки на електродах, погіршується якість оброблення стічних вод з підвищеним вмістом іонів важких металів (зокрема іонів цинку), масел і нафтопродуктів. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити високу якість оброблення стічних вод, ефективність їх знешкодження й знезаражування, зменшення витрат електричного струму, шляхом оптимізації процесу очищення при використанні як реагентів хімічних компонентів відпрацьованого мийного розчину. Поставлена задача вирішується тим, що у способі очищення стічних вод гальванічних відділень, при якому оброблення проводять введенням у розчин стоків гальванічного 6+ виробництва хімічних компонентів у певному їх співвідношенні до шестивалентного хрому (Сr ), сталевими електродами в процесі електролізу та напірною флотацією, згідно пропонованої корисної моделі відведення стоків відбувається за трьома окремими системами водовідведення: промивні води, концентровані (лужні та кислі) розчини, які далі направляють на електролітичне знезаражування з одночасним анодним травленням, нейтралізацією, знезалізненням, активацією, цинкуванням та освітленням з використанням хімічних компонентів, що входять до складу мийного розчину: кількість їдкого натрію (NaOH) становить 40 г/л (32 %), соди кальцинованої (Na2CO3) - 40 г/л (32 %), тринатрійфосфату (Na3PO412H2O) - 40 г/л (32 %), а кількість скла натрієвого рідкого (Na2OSiO2) - 5 г/л (4 %), причому електроліз відбувається з 3 питомими витратами електричного струму в межах 100….4000 Кл/дм . Запропонований спосіб здійснюється наступним чином. При очищенні стічних вод з підвищеним вмістом іонів важких металів електроліз проводять з використанням сталевих електродів та напірною флотацією. Як розчин електроліту використовується розчин, який містить натрій їдкий (NaOH), соду кальциновану (Na2CO3), тринатрійфосфат (Na3PO412H2O) та скло натрієве рідке (Na2OSiO2) у кількісному їх 6+ 3 співвідношенні до Сr (г/л, %), із загальною концентрацією електроліту в межах 50…100 мг/дм , електроліз відбувається з питомими витратами електричного струму в широкому діапазоні 3 значень 100….4000 Кл/дм . 1 UA 107558 U 5 10 15 20 Застосування хімічних компонентів реагенту при очищенні стічних вод дозволяє проводити оброблення стоків безперервно за рахунок електрохімічного знезаражування, коли загальна кількість забруднень становить 35-50 г/л. Електрохімічне знезаражування відбувається разом із анодним травленням, нейтралізацією, знезалізненням, активацією, цинкуванням та освітленням. Утворені гідроксиди хрому, заліза, цинку, а також закріплені на них пухирці газового середовища надходять в камеру реакції, видаляються до її верхньої частини і транспортуються в шлаковідвідний колектор. Решта гідроксидів через тонкошаровий фільтрувальний модуль надходить в камеру освітлення, камеру флотації і далі на водоочисне обладнання, на якому відбувається флотація завислих речовин, стоків із підвищеним вмістом масел і нафтопродуктів, механічних домішок та інш. В процесі флотації відбувається остаточне видалення гідроксидів 6+ 3+ важких металів до значень запобіжно припустимої концентрації: по Сr 0,01, Сr 0,01, 2+ 2+ 3+ Zn 0,01, Ni 0,01, Fe 0,5. Стічна вода, яка пройшла фільтрування насосом системи оборотного водопостачання, спрямовується на гальванічну ділянку для повторного її використання в технологічному процесі. Особливістю запропонованого способу є відведення стічних вод за трьома окремими системами водовідведення: промивні води, концентровані (кислі та лужні) розчини, які далі спрямовують для наступних технологічних операцій: електрохімічного знезаражування, анодного травлення, нейтралізації, знезалізнення, активації, цинкування та освітлення з використанням хімічних компонентів, які входять до складу мийного розчину. В табл. 1 наведено результати досліджень по визначенню ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів в залежності від кількості хімічних компонентів мийного розчину. Таблиця 1 Результати досліджень по визначенню ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів Електричний заряд, 3 Кл/дм 50 100 300 600 700 Кількість хімічних компонентів, які входять до складу реагенту, г/л NaOH Na2CO3 Na3PO412H2O Na2OSiO2 30,0 30,0 30,0 3,0 35,0 35,0 35,0 4,0 40,0 40,0 40,0 5,0 30,0 30,0 30,0 3,0 35,0 35,0 35,0 4,0 40,0 40,0 40,0 5,0 30,0 30,0 30,0 3,0 35,0 35,0 35,0 4,0 40,0 40,0 40,0 5,0 30,0 30,0 30,0 3,0 35,0 35,0 35,0 4,0 40,0 40,0 40,0 5,0 30,0 30,0 30,0 3,0 35,0 35,0 35,0 4,0 40,0 40,0 40,0 5,0 Ефективність очищення, % 96,00 96,50 97,50 97,00 98,00 99,50 98,00 98,50 99,00 97,00 99,00 99,50 96,00 98,50 99,00 Примітка: 1. Початкова концентрація шестивалентного хрому досягала максимального 3 значення до 250 мг/дм . 2. Вміст компонентів кожної хімічної речовини, їх кількісний склад в кожній серії досліджень зростав. 25 Отримані результати досліджень (табл. 1) наочно ілюструють, що стабілізація процесу оброблення стічних вод відбувається при питомих затратах електричного струму в межах 3 100….700 Кл/дм . Результати досліджень по визначенню ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів наведено в табл. 2. 30 2 UA 107558 U Таблиця 2 Результати досліджень по визначенню ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів Електричний заряд, 3 Кл/дм 50 100 200 300 400 500 600 700 5 Ефективність очищення стічних вод від іонів важких металів, % Хром Хром Хром Залізо Мідь Нікель Алюміній Цинк (VI) (VI) (III) (III) (II) (II) (III) (II) 18,00 22,00 12,00 30,00 28,00 55,00 54,00 56,5 48,00 53,00 62,00 60,00 45,00 58,00 65,00 58,0 60,50 58,50 65,00 63,00 48,00 88,00 76,00 98,50 97,00 96,00 94,00 78,00 96,00 78,00 60,0 99,50 99,00 98,00 96,00 87,00 98,00 80,00 59,0 99,00 99,00 99,00 98,00 90,00 99,00 82,00 98,50 99,50 96,00 94,00 78,00 96,00 78,00 97,00 97,00 98,00 96,00 87,00 98,00 80,00 98,00 97,00 98,00 97,00 92,00 96,00 82,00 96,00 96,00 97,00 96,00 90,00 97,00 92,00 64,0 99,50 98,50 99,20 98,00 95,00 99,20 89,00 67,0 99,00 99,00 92,00 98,00 96,00 92,00 92,00 96,50 97,50 92,50 94,00 95,00 94,00 93,00 98,50 98,00 98,00 98,00 96,50 97,00 95,50 99,50 99,50 96,50 91,50 97,00 99,50 97,00 99,50 99,50 99,50 98,50 96,00 96,50 93,00 56,0 96,50 97,00 92,50 90,00 97,00 96,00 95,00 58,0 99,00 99,00 99,00 97,00 96,50 97,00 95,50 54,0 96,50 97,50 97,00 96,50 97,00 92,50 95,00 69,0 99,50 99,50 99,50 98,50 96,00 96,50 93,00 69,0 99,00 99,00 99,00 97,00 96,50 97,00 95,50 96,50 98,0 92,50 90,00 97,00 96,00 95,00 70,0 99,50 99,50 96,50 91;50 97,00 99,50 97,00 70,0 99,00 99,00 97,00 92,00 (8,00 99,00 89,00 В представлених даних табл. 3 наочно видно, що найбільш ефективними є режими з питомими витратами електричного заряду починаючи зі значень електричного заряду 400 3 3 Кл/дм . В означеному діапазоні 400-700 Кл/дм стабілізуються показники витрат електричного струму, ефективність оброблення стоків досягає максимальних значень. Ефективність очищення стічних вод від супутніх речовин, які входять до складу стоків гальванічних відділень, наведено в табл. 3. 3 UA 107558 U Таблиця 3 Ефективність очищення стічних вод від масел, нафтопродуктів завислих речовин та інших супутніх речовин Ефективність очищення відпрацьованого Питомі витрати мийного розчину, % Доза відпрацьованого електричного струму, 3 мийного розчину, мг/дм Завислі 3 Кл/дм Масла Нафтопродукти ПАР Фосфати речовини 25 55,0 65,0 56,5 48,0 55,0 50 58,5 98,5 96,5 99,5 96,0 75 58,0 98,0 97,0 99,0 97,0 400 100 59,5 99,5 98,5 99,0 96,0 125 59,0 99,0 99,0 99,5 98,0 150 72,0 90,0 85,0 80,0 80,0 25 78,5 65,0 56,5 48,0 55,0 50 78,0 96,0 94,0 97,0 92,0 75 79,5 98,5 96,5 99,5 97,3 450 100 79,0 97,0 96,0 97,0 94,0 125 80,0 99,5 98,5 99,0 96,0 150 75,0 90,0 85,0 80,0 80,0 25 78,0 98,0 97,0 99,0 97,0 50 79,5 98,5 95,5 98,0 98,0 75 79,0 98,5 96,5 99,5 97,3 500 100 80,0 98,0 98,0 99,0 98,0 125 75,0 90,0 85,0 80,0 80,0 150 78,5 90,0 90,0 85,0 85,0 25 79,5 93,8 97,0 99,0 97,0 50 79,0 95,5 95,5 90,5 93,0 75 76,0 94,0 83,0 85,0 84,0 550 100 75,0 99,5 98,5 99,0 96,0 125 78,5 96,4 97,0 99,0 97,0 150 78,0 94,0 83,0 85,0 84,0 25 79,0 95,0 94,0 90,0 92,0 50 81,0 95,5 95,5 90,5 93,0 75 75,0 98,0 97,0 96,0 95,0 600 100 78,5 99,5 98,5 99,0 96,0 125 78,0 98,0 97,0 99,0 97,0 150 82,5 94,0 83,0 85,0 84,0 25 80,2 97,5 95,8 96,5 92,5 50 75,5 95,5 95,5 90,5 93,0 75 77,5 94,0 83,0 85,0 84,0 650 100 78,0 96,5 96,5 97,0 94,0 125 96,5 96,5 96,5 97,0 94,0 150 82,0 94,0 83,0 85,0 84,0 25 75,7 9,65 93,5 93,5 91,5 50 78,5 93,5 92,5 90,5 93,0 75 78,0 93,5 94,7 95,6 93,3 700 100 79,5 96,5 96,5 97,0 94,0 125 79,0 92,4 93,3 96,5 99,5 150 80,5 92,0 81,0 83,0 82,0 5 Показники ефективності оброблення стічних вод з використанням хімічних компонентів, що входять до складу відпрацьованих мийних розчинів, наведено на графіках. На графіку (фіг. 1) наведено зменшення концентрації іонів хрому (III): 1 - в кількості 175-250 3 3 3 мг/дм , 2 - в кількості 200-225 мг/дм , 3 - в кількості 200-250 мг/дм , 4 - в кількості 150-220 3 мг/дм ). 4 UA 107558 U 5 10 15 З наведених графічних залежностей (фіг. 1) наочно видно, що високі початкові концентрації забруднень знижуються до запобіжно припустимих значень після більш ніж 16 годин оброблення. Використання хімічних компонентів, які містять натрій їдкий (NaOH), соду кальциновану (Na2CO3), тринатрійфосфат (Na3PO412H2O) та скло натрієве рідке (Na2OSiO2) підвищує ступень очищення стічних вод, що утворюються у гальванічних відділеннях. На графіку (фіг. 2) наведено зменшення концентрації іонів важких металів: 1 - залізо (III) в 3 3 кількості 180-200 мг/дм , 2 - алюміній (III) в кількості 100-125 мг/дм , 3 - мідь (II) в кількості 1003 3 150 мг/дм , 4 - нікель (VI) в кількості до 50 мг/дм . Згідно з пропонованою технологічною схемою, хімічні компоненти, які використовуються у способі оброблення стоків гальванічних відділень, використовуються для оброблення стічних вод із підвищеним вмістом іонів важких металів (хрому, заліза, алюмінію, нікелю, міді та інш. супутніх речовин). Показники зменшення концентрації забруднень залежно від часу обробки стічних вод (фіг. 3) 3 при початковій концентрації: 1 - хром (III) в кількості 100-150 мг/м ; 2 - мідь (II) в кількості 200 3 3 3 мг/м ; 3 - залізо (III) в кількості 100 мг/м ; 4 - цинк (II) в кількості 80-100 мг/м . Таким чином, використання означеного способу поширює функціональні можливості водоочисного обладнання при обробці стічних вод з використанням реагентів, зменшується скидання стічних вод до водних об'єктів та навантаження на водні об'єкти, екологічні ризики зведено до мінімального рівня. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб очищення стоків гальванічних відділень, при якому оброблення проводять введенням у розчин стоків гальванічного виробництва хімічних компонентів у певному їх співвідношенні до 6+ шестивалентного хрому (Сr ) сталевими електродами в процесі електролізу та напірною флотацією, який відрізняється тим, що відведення стоків відбувається за трьома окремими системами водовідведення: промивні води, концентровані (лужні та кислі) розчини, які далі направляють на електролітичне знезаражування з одночасним анодним травленням, нейтралізацією, знезалізненням, активацією, цинкуванням та освітленням з використанням хімічних компонентів, що входять до складу мийного розчину: натрій їдкий (NaOH) 40 г/л 32 мас. % сода кальцинована (Nа2СО3) 40 г/л 32 мас. % 40 г/л 32 мас. % тринатрійфосфат (Na3PO412H2O) 5 г/л 4 мас. %, скло натрієве рідке (Na2OSiO2) причому електроліз відбувається з питомими витратами електричного струму в межах 3 100…4000 Кл/дм . 5 UA 107558 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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 6