Взаимная адаптация технологий Гальванического производства и Очистки сточных вод

Виноградов С.С.

Гальваническое производство не может функционировать без очистных сооружений, так как является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды. Поэтому в себестоимость продукции гальванического производства обязательно должны включаться затраты на отведение жидких отходов, обезвреживание стоков и размещение твёрдых отходов, среди которых наибольшими являются затраты на обезвреживание стоков и в частности очистку сточных вод. Эти затраты определяются стоимостью очистного оборудования и его обслуживания, а также стоимостью расходных материалов. То есть способ очистки стоков и тип очистного оборудования в значительной степени влияют на себестоимость продукции.

В связи с этим имеет большое значение выбор очистного оборудования, удовлетворительного как по производительности и эффективности очистки, так и по капитальным и эксплуатационным затратам.

Однако, выбор выбору рознь.

Для специалистов многих предприятий представляется возможным один единственный выбор: установить дополнительное очистное оборудование к уже имеющемуся оборудованию на станции нейтрализации, основанной на реагентном методе.

Руководители очень немногих предприятий решаются на полную реконструкцию очистных сооружений.

И в первом и во втором случаях, как правило, происходит большой перерасход капитальных затрат и значительно увеличиваются эксплуатационные расходы. Это происходит потому, что в обоих случаях сточные воды, подлежащие очистке, остаются без изменений и по составу (качественному и количественному) и по объёму, который у большинства предприятий достигает значительной величины, что делает практически неприемлемым применение других кроме реагентного методов. Выбор оборудования крайне узок.

Существует третья возможность выбора оборудования, но уже для очистки не существующих стоков с жёстко заданными параметрами, а стоков, которые гибко могут изменяться по составу и объёму в широких интервалах. В этом случае расширяется выбор очистного оборудования, и, следовательно, расширяется возможность минимизировать затраты на очистку стоков.

Объём и состав сточных вод могут меняться в широких интервалах только вслед за изменениями в таких же интервалах расхода воды на промывку. В свою очередь расход воды гибко изменяться может только с помощью мероприятий сокращения водопотребления, которые применимы к действующему оборудованию без его реконструкции. К таким мероприятиям относятся изменение последовательности операций промывки, многократное использование промывной воды и использование ванн улавливания.

Изменение последовательности промывочных операций позволяет сократить расход воды на промывку после отдельных технологических операций на 30-3900 л/м²; многократное использование промывной воды в линии нанесения покрытий – на 300-2000 л/м², а в линии обработки алюминия – на 1000-1700 л/м²; использование ванн улавливания позволяет в 2 раза снизить загрязнённость сточных вод и получать высококонцентрированные промывные воды небольших объёмов. В целом по гальваническому цеху без его реконструкции расход воды может быть изменён в несколько раз.

Помимо сокращения расхода воды и, следовательно, объёмов и количественного состава сточных вод в действующем гальваническом цехе возможны ряд мероприятий по изменению технологий гальванопроизводства. К таким мероприятиям относятся замена токсичных компонентов и электролитов на менее токсичные (цианистых электролитов на бесцианистые, соединений шестивалентного хрома на соединения трёхвалентного хрома, биологически жёстких ПАВ на биологически мягкие и т.п.), а также замена компонентов, мешающих очистке и (или) трудно поддающихся очистке (аммиакаты, пирофосфаты, цитраты, ацетаты, трилонаты, тартраты и др.). Эти мероприятия позволяют не только изменить качественный состав сточных вод, но и даже ликвидировать образование отдельных видов стоков (цианистых, хромсодержащих), что в свою очередь резко меняет требования к очистному оборудованию и существенно расширяет его выбор.

В [1] приведён пример проведения мероприятий по сокращению расхода воды на промывку и изменению составов отдельных технологических растворов в действующем цехе без его реконструкции. При проведении 11 технологических процессов в условиях отсутствия свободных производственных площадей суммарное водопотребление сокращено в 5 раз (45,52 м³/ч → 9,09 м³/ч), объём кисло-щелочных стоков снижен в 5,5 раза (27,02 м³/ч → 4,92 м³/ч), а объём хромсодержащих стоков снижен в 4,4 раза (18,50 м³/ч → 4,17 м³/ч), цианистые стоки полностью ликвидированы.

Вместо существующей станции нейтрализации было предложено 24 схемы очистки сточных вод рассмотренного цеха, наилучшие из которых позволяют до 74 % промывной воды заключить в водооборот и организовать замкнутый оборот ионов Zn²⁺, Ni²⁺, Sn²⁺ и Cr⁶⁺.

Рассмотренный пример показывает, что за счёт минимальных изменений в технологии гальванического цеха (замена цианистого электролита цинкования на цинкатный) и сокращения водопотребления возможно существенно снизить затраты на водопотребление (в 5 раз), химикаты и услуги канализации (в 5 раз), расширить выбор очистного оборудования, а также обеспечить достижение необходимых требований к очищенной воде с помощью наилучшей технологии очистки стоков.

Таким образом, возможность гибкого изменения водопотребления и совершенствования технологий позволяет адаптировать технологии гальванического цеха к наилучшим технологиям очистки сточных вод.

Достичь соблюдение требований ПДК к очищенной воде можно не только за счёт изменения водопотребления и совершенствования технологий гальванопроизводства, но и изменяя водоотведение. Это можно проиллюстрировать на конкретном примере гальванического цеха, в котором проводятся 5 технологических процессов различной производительности (F, м²/ч) и с различными схемами промывок: в линии Ni_мат – Cu_бл –Ni_бл –Сr после ванн, содержащих электролиты с ионами тяжёлых металлов, установлены ванны улавливания (У) и каскадные ванны промывки (2КП); в линиях цинкования и анодирования алюминия – каскадные ванны промывки (2КП); в линии химического оксидирования стали после основной ванны установлены две одинарные ванны промывки.

В этом цехе формируются хромсодержащие стоки объёмом 1,5 м³/ч и кисло-щелочные стоки 20 м³/ч, содержащие ионы меди, никеля и цинка. Нас интересуют кисло-щелочные стоки. Они общим потоком направляются на очистные сооружения, где обезвреживаются реагентным методом (рис. 1). В результате этого образуются недостаточно очищенные сточные воды, которые нельзя сбрасывать в природные водоёмы – превышение остаточной концентрации ионов тяжёлых металлов над ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения (ПДК рыб.) составляет десятки раз.

Но если выделить промывные воды, содержащие ионы Cu²⁺, Ni²⁺ и Zn²⁺, и с помощью того же реагентного метода очистить эти воды по отдельности, тогда после смешения их с остальными кисло-щелочными стоками в нейтрализаторе можно получить очищенную сточную воду, удовлетворяющую самым жёстким требованиям ПДК рыб. (рис. 2).

Таким образом, изменяя водопотребление и водоотведение гальванического производства можно изменить условия очистки стоков, что позволяет адаптировать действующие технологии гальванического цеха к наилучшим технологиям очистки или даже с помощью неудовлетворительной очистки добиться выполнения жёстких требований к очищенной воде.

Литература.

1. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. /Под редакцией проф. В.Н. Кудрявцева.– Изд. 2-е, перераб. и доп.; "Глобус". М., – 2002. – 352 с.