65
На втором этаже находится реакторная, где расположены реактора
обезвреживания фторсодержащих, циансодержащих, хромсодержащих и кис-
лотно-щелочных стоков.
Реакторный зал расположен на втором этаже. На антресоли второго этажа
расположены мерники реагентов.
Здание оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.
В проекте не решен вопрос подачи и разделения известкового молока. Нет
технического решения по загрузке кислоты и сухих реагентов.
Во всех реакторах вход сточной жидкости из усреднителей сделан в
верхней части, а выход из нижней части реактора. Таким образом они будут са-
мопроизвольно опорожняться.
Подача реагентов в реакторы хромсодержащих и циансодержащих стоков
из мерников самотеком не представляется возможным из-за отсутствия
перепадов в высоте мерников и реакторов.
В стадии монтажа и подготовки к пуску очистных сооружений были про-
изведены изменения схемы обвязки оборудования, которые позволили пуск
очистных сооружений.
2.6.1 Охрана и рациональное использование водных ресурсов
Завод снабжается водой (горячей и холодной) через городскую сеть.
Используется 60600 м
3
/ год, в том числе на производственные нужды 51300 м
3
/
год и хозяйственно – бытовые нужды 9300 м
3
/ год.
Загрязнения производственных сточных вод происходит от
гальванического производства АО «КНИРТИ», участка производства печатных
плат и лаборатории АО«КНИРТИ» в объеме 51348 м
3
/ год в том числе:
– кислотно – щелочные стоки – 28973 м
3
/ год;
– хромсодержащие стоки – 694 м
3
/ год;
– циансодержащие стоки –609,032 м
3
/ год;
– фторсодержащие стоки – 1366, 24 м
3
/ год;
– стоки с механическими загрязнениями – 17890,4 м
3
/ год;
66
– стоки с содержанием масла – 1817,32 м
3
/ год.
Очистные сооружения на производстве АО «КНИРТИ» введены в эксплу-
атацию в 1988 году. Реконструкция очистных сооружений не производилась.
Проектная производительность очистных сооружений составляет 110000 м
3
/ год,
в том числе:
1. Кислотно – щелочные стоки – 68130 м
3
/ год;
2. Хромсодержащие стоки – 1480 м
3
/ год;
3. Циансодержащие стоки –1300 м
3
/ год;
4. Фторсодержащие стоки – 2930 м
3
/ год
5. Стоки с механическими загрязнениями – 38360 м
3
/ год;
6. Стоки с содержанием масла – 3890 м
3
/ год.
Фактическая производительность очистных сооружения составляют 51348
м
3
/ год.
В основу дипломного проекта заложен реагентный способ очистки
фторсодержащих, хромсодержащих, циансодержащих и кислотно–щелочных
сточных вод, поступающих по стеклянным трубопроводам в приемные емкости,
находящиеся в подвальном помещении здания очистных сооружений, откуда
перекачивается на второй этаж, где в емкостях обезвреживается реагентами. На
очистных сооружениях установлены мешалки, насосы для перекачки, емкости
дозаторы и другое технологическое оборудование.
2.7 Описание процессов очистки сточных вод
На данном участке производится нанесение металла на поверхность
различных изделий для предохранения от коррозии, улучшении внешнего вида,
а также для обеспечения пайки.
Участок изготовления печатных плат оборудован автоматическими
линиями для гальванических покрытий и химических обработок.
67
Промывные сточные воды гальванического участка направляются на су-
ществующие очистные сооружения. На очистных сооружениях используется
реагентная очистка хромсодержащих, циансодержащих, фторсодержащих и
кислотно-щелочных стоков.
Очистка фторсодержащих сточных вод заключается в переводе
фторид-ионов в малорастворимые соединения, выпадающие в осадок при
добавлении известкового молока и осаждении остаточного втора сульфатом ам-
мония [10]
Очистка циансодержащих сточных вод заключается в окислении цианидов
и роданидов в щелочной среде «активным хлором» с последующим разложением
на углекислый газ, азот и другие нетоксичные вещества.
Очистка хромсодержащих сточных вод заключается в восстановлении
шестивалентного хрома в трех валентный и последующего его осаждения сов-
местно с кислотно-щелочными стоками.
Химические реактивы поступают на предприятие в полиэтиленовых
мешках и стеклянных бутылях, являются оборотной тарой, а часть из них ис-
пользуется для приготовления и хранения рабочих растворов.
Образующиеся обезвоженные осадки гальванического производства соби-
раются в металлические контейнеры и хранятся на территории предприятия в
специально отведенном месте.
2.7.1 Образование кислотно-щелочных стоков
Нейтрализации подлежат кислотно–щелочные стоки, поступающие непо-
средственно из гальванического цеха, кислые обезвреженные хромсодержащие
стоки, которые содержат ионы трехвалентного хрома, щелочные обезврежива-
ния цианосодержащие стоки и кислые фторсодержащие стоки после 3 стадии
обезвреживания.
Нейтрализация производится раствором строительной извести–
известкового молока Ca(OH)
2
.
Нейтрализация происходит по уравнению:
68
H
+
+ OH
-
= H
2
O
Кроме того, в реактор происходит выделение плохо растворимых
гидроокисей металлов, содержащих в стоке:
Zn
2+
Zn (OH)
2
Cu
2+
+ OH
-
= Cu (OH)
2
Fe
3+
Fe (OH)
2
При большем количестве сульфатов в стоке выделяется гипс:
SO
4
2-
+ Ca(OH)
2
=CaSO
4
+ 2OH
-
На рисунке 5 представлена модернизированная технологическая схема АО
«КНИРТИ».
Рисунок 5 – Модернизированная технологическая схема АО «КНИРТИ»
Следует отметить, что показатель рН стока на выходе их очистных
сооружений должен быть 6,5 – 8,5, а рН осаждение гидроокисей металлов колеб-
лется в значительный предел и зависит от состава стока.
2.7.2 Образование фторсодержащих сточных вод
Процесс обезвоживания фтор стоков реагентным методом проводятся два
этапа.
69
1 этап – обработка стока известковым молоком с доведением концентра-
ции по фтору 20 –30 мг/л, при этом образуется труднорастворимое соединение
CaF
2
, которое выпадает в осадок.
2HF + Ca(OH)
2
= CaF
2
+ 2H
2
O
H
2
SiF
6
+ 3Ca(OH)
2
= 3CaF + 2SiO
2
+ 4H
2
O
После отстаивания в реакторе – отстойнике, где проводилась обработка
известью, фильтрат поступает в реактор – отстойник две ступени, а осадок
направляется в накопитель.
2 этап – предусматривает подкисление стока H2(SO4)
3
. Сульфат алюминия
гидролизуется по схеме:
в зависимости от рН среды может гидролизоваться до [Al(OH)
2
]
2
SO
4
в
Al(OH)
3
.
Очистка воды происходит за счет абсорбции загрязнений компонентов на
поверхности коагулянта.
Осадок, образующийся на 2-ой стадии нейтрализации после отстаивания
направляется в уплотнитель, а фильтрат, на нейтрализацию.
2.7.3 Обезвоживание осадка
Для обезвоживания большинства видов осадка сточных вод на предприя-
тии АО «КНИРТИ», применяют вакуум-фильтры непрерывного действия.
Рабочий цикл вакуум-фильтров включает следующие операции: фильтрование,
обезвоживание (просушку), удаление обезвоженного осадка, регенерацию
фильтровальной ткани.
Фильтрование и обезвоживание осуществляется под действием вакуума.
При этом на фильтровальной ткани вначале образуется слой отфильтрованного
осадка, который затем обезвоживается (просушивается) атмосферным воздухом.
Фильтрат (жидкая фаза) удаляется через вакуумную линию.
Удаление обезвоженного осадка с поверхности фильтровальной ткани
производится с помощью различных механических устройств либо отдувкой
70
сжатым воздухом. Регенерация ткани производится с целью восстановления
фильтрующей способности продувкой сжатым воздухом либо промывкой.
Для обезвоживания осадков сточных вод используем вакуум-фильтр.
Барабанный вакуум-фильтр состоит из горизонтально расположенного вращаю-
щегося цилиндрического барабана, частично погруженного в корыто с осад-
ком. Барабан фильтра полый с двойными боковыми стенками. Внутренняя
стенка сплошная, а наружная перфорированная, обтянутая фильтровальной
тканью. Кольцевое пространство между стенками разделено по окружности ба-
рабана на разобщенные секции, число которых может составлять от 16 до 32.
Каждая секция имеет отводящий коллектор с выходом в один из торцов
барабана в специальную цапфу, к которой прижата неподвижная
распределительная головка. При вращении барабана секции последовательно
переходят из одной рабочей зоны фильтра в другую, сообщаясь при этом с
определенными камерами распределительной головки.
Осадок, находящийся в корыте, фильтруется через ткань под действием ва-
куума. На поверхности фильтра образуется слой отфильтрованного осадка, а
фильтрат через отводящий коллектор, а затем через камеру, сообщающуюся
с вакуумной линией, отводится из фильтра. При переходе в другую зону
осадок просушивается атмосферным воздухом, вытесняющим под действием
вакуума влагу из пор осадка. Фильтрат и воздух отводятся из секций в общую
вакуумную линию. В зоне съема осадка в секции поступает сжатый воздух,
способствующий отделению осадка от ткани. Обезвоженный осадок по ножу
сбрасывается на конвейер. Регенерация ткани производится сжатым воздухом
или паром.
Фильтры имеют переменную частоту вращения барабана от 0,13-0,43 до
1,8-2 об/мин. Производительность фильтров тем больше, чем выше скорость
вращения барабана и тоньше слои отфильтрованного осадка. Однако
максимальная скорость вращения барабана ограничена из-за необходимости
получения слоя осадка толщиной не менее 5мм [9]
71
При обезвоживании некоторых видов осадков, в особенности осадков, по-
сле реагентной обработки, фильтровальная ткань быстро забивается. Ее перио-
дически (через каждые 8-24 часа) промывают водой, ингибированной кислотой
или раствором моющих средств.
В данном дипломном проекте применяется барабанный вакуум-фильтр (в
соответствии с рисунком 5) со сходящим полотном БсхОУ, так как он имеет
более совершенную конструкцию. Он снабжен специальной камерой, в которой
фильтровальная ткань постоянно промывается водой или слабым раствором ин-
гибированной соляной кислоты.
Преимуществом этих фильтров является не только хорошая регенерация
ткани, но и возможность отделять от неё достаточно тонкие слои осадка, вслед-
ствие чего можно увеличить скорость вращения барабана, и, следовательно, по-
высить производительность фильтра в 1,5-2 раза с производительностью филь-
тров типа БОУ.
2.7.4 Обезвреживание циансодержащих сточных вод
Очистка сточных вод отCN
–
и SCN
–
соединение основана на реакциях
окисления цианидов в щелочной среде «активным хромом» с последующим раз-
ложением цианатов.
Для окисления цианидов и роданидов могут быть использованы следую-
щие реагенты: гипохлорит натрия – NaOCl, хлорная известь –Ca(OCl)
2
, гипохло-
рид кальция –, жидкий хлор – Cl
2
.
Реакция окисления описываются следующим уравнением:
а)окисление простых растворимых цианидов:
CN
–
+ OCl
–
= CNO
–
+ Cl
–
б) окисление комплексных растворимых цианидов меди и цинка:
2[Cu(CN)
3
]
2–
+ 7OCl
–
+ 2OH
–
+H
2
O=6CNO
–
+ 7Cl
–
+ 2Cu(OH)
2
2[Zn(CN)
4
]
2–
+ 4OCl
–
+2OH
–
=4CNO
–
+ 4Cl
–
+ Zn(OH)
2
Образуется в результате окисления цианидов цианат-иныгидролизуютя в
воде по уравнению:
72
CNO
–
+ 2H
2
O= CO
3
2–
+ NH
+
4
При введение дополнительного количества «активного хлора»
цианатиныгидролизуются по уравнению:
2CNO
–
+ 3OCl + 2H
+
= 2CO
2
+ 3Cl
–
+ N
2
+ H
2
O
Для окисления цианидов оптимальным условием является поддержание
величины рН в пределах рН=10 –11, а для окисления цианатов оптимальным яв-
ляется поддержание величины рН – 6,5.
Полнота обезвреживания циансодержащих стоков «активным хлором»
гарантируется наличием в обработанных стоках 2 – 3 мг/л остаточного «актив-
ного хлора».
2.7.5 Данные предприятия об осадке
Обезвоживание осадка на производстве АО «КНИРТИ» производится на
вакуум-фильтре сходящим фильтрующим полотном.
Установлено два фильтра тип БсхОУ5 1,8.
В период подготовки к пуску вакуум фильтра был сделан выбор
фильтровальной ткани. В качестве фильтрующей ткани были опробованы
следующие материалы:
– сетка капроновая №64;
– сетка шелковая №25;
– ткань хлориновая саржевого плетения.
Образцы ткани проверялись на натуральном осадке из отстойника под
вакуумом с помощью опрокинутой воронки.
В результате проб тканей было выявлено, что:
– сетка капроновая №64 и шелковая № 25 обладают малым
гидравлическим сопротивлением, но пропускают мелкодисперсный осадок.
– хлориновая ткань саржевого плетения показала хорошие результаты по
фильтрации. Первая порция фильтрата содержала незначительное количество
взвеси. В последующих порциях фильтрата взвеси практически не обнаружено.
Влажность осадка после обезвоживания составляет 86,6%.
73
Расчет годового образования гальваношламов представлен в таблице 4
Таблица 4 – Расчет годового образования гальваношлама после очистки
Наименование
стока
Объем
стока в м
3
Компонент
Концентрация, мг/л
Количе-
ство
осадка, т
Вход на
очистные
сооруже-
ния
Выход в
городскую
канализа-
цию ПДК
Кислотно-щелоч-
ной
40910
медь
8,8
0,001
0,360
железо
0,4
0,5
0,345
цинк
1,8
0,052
0,075
никель
1,8
0,01
0,075
хромсодержащий
1250
хром
408
0,008
0,060
фторсодержащий
1700
фторидион
1,7
0,29
-
вода
-
-
4,3
кальций
-
-
1,475
прочий сток
8890
-
-
-
0,810
Итого:
7,5
Таким образом, выявлены основные проблемы предприятия, связанные с
очисткой гальванического стока. Исходя из этого, разработана
модернизированная схема водоочистки и произведён подбор соответствующего
оборудования. Рассмотрены вопросы обезвоживания осадка гальваношламов.
2.8 Расчет издержек и эффективность очистки сточных вод
гальванического производства
Расчет издержек существующей технологии очистки сточных вод
гальванического производства АО «КНИРТИ»/
74
Затраты на очистку сточных вод гальванического цеха АО «КНИРТИ»
представлены в таблице 5
Таблица 5 –Затраты на очистку сточных вод гальванического цеха АО
«КНИРТИ»
Наименование статьи
Стоимостьза
единицу
Среднее
потребляемое
количество
Общая
стоимость,
руб./мес.
1. Сульфит натрия
15 руб./кг = 15 000
руб./т
10т/мес.
150 000
2. Техническая серная
кислота
0,91руб/кг
28 000 кг/мес.
25 480
3. Карбидный ил
7,64 руб./кг = 764
руб./т
2,5 т/мес.
19 100
4. Стоимость
размещения гальва-
ношламов
140 000 руб./30т
30т/квартал
47 000
5. Хоз-питьевая вода
(используется в
гальваническом
производстве)
13,69 руб./м
3
Объем сточных вод
– 18 000 м
3
/мес.
246 420
6. Стоимость канали-
зования
12,09 руб./ м
3
Объемсточных вод
– 18 000 м
3
/мес.
217 620
7. Сверхнормативный
сброспо ПДК ЗВ
~ 500 000 руб./кв.
-
167 000
8. Расходэлектроэнер-
гии
2,5руб./кВт
500кВт
1 250
10. Заработная пла-
таобслуживающего
персонала
-
-
32 000 (заведу-
ющий станцией
нейтрализации
и 5 вспомог. ра-
бочих рабочих)
Итого, руб./мес.
905 870