Негативное воздействие процесса окраски на окружающую природную среду и мероприятия по ее защите

где m_к - масса краски, используемой для покрытия (кг),

δ_а - доля краски, потерянной в виде аэрозоля (%), (табл. 2).

Количество  летучей части каждого компонента по формуле:

П^пар_ок = m_к · f_р · δ’_р / 10⁴                                                  (5.2)

где f_р - доля летучей части (растворителя) в ЛКМ, (табл. 1),

δ’_р - доля растворителя в ЛКМ, выделившегося при нанесении покрытия (табл. 2).

5.2. В  процессе сушки происходит практически  полный переход летучей части  ЛКМ (растворителя) в парообразное  состояние:

П^пар_с = m_к · f_р · δ’’_р / 10⁴                                              (5.3)

где δ_р - доля растворителя в ЛКМ, выделившаяся при сушке покрытия (табл. 2).

При расчетах следует принимать во внимание тог  факт, что в местные отсосы поступает 97 - 98 % вредных веществ, остальная  ее часть через неплотности укрытий трубопроводов и проемов поступает в производственные помещения.

Для каждого  конкретного предприятия распределение  летучей части ЛКМ производится индивидуально с учетом данных проекта, технологического регламента и т.д.

 

 

 

 

 

 

ужд технологии очистки сточных гальванических вод технологические операции чаще всего классифицируют, исходя из реакций и химического состава электролитов, служащих источником образования сточных вод.

Гальванические операции делятся  на 4 группы в соответствии с 4 видами сточных вод:

1. Операции, при которых образуются растворы или промывные воды, содержащие цианистые соединения: к ним относятся основные процессы электрохимического выделения металла из их цианистых, а также операции промывки после этих растворов.

2. Операции, при которых растворы или промывные  воды содержат хромистые соединения: к ним относятся процессы хромирования, хромистой пассивации и операции промывки после этих растворов.

3. Операции, при которых растворы и промывные  воды не содержат упомянутых  соединений: к ним относятся некоторые  вспомогательные работы (обезжиривание,  травление), основные процессы и  отделочные работы.

4. Операции, при которых образуются растворы  или промывные воды, содержащие  ионы тяжелых металлов (в частности,  ионы никеля и меди): к ним  относятся основные процессы  электрохимического выделения металла,  а также операции промывки после этих растворов.

Чтобы определить источники загрязнения сточных  вод разделим все сточные воды на концентрированные и разбавленные. Под концентрированными сточными водами будем понимать отработанные технологические растворы ванн или промывные воды отдельной технологической операции с высокой концентрацией загрязнителей. Эти воды образуются периодически, при смене отработанных технологических растворов на свежие. Под разбавленными сточными водами будем понимать воды, которые образуются при межоперационной промывке, проводимой с целью сохранения химического состава и чистоты электролитических растворов, применяемых в отдельных операциях.

 

Очистка стоков на гальваническом производстве

Существуют методы очистки гальванических стоков, такие как:

1. РЕАГЕНТНАЯ ОБРАБОТКА, как самый распространенный способ очистки

стоков, где  двухступенчатой реагентной обработкой осуществляется корректировка рН гальванических стоков для перевода тяжелых металлов в нерастворимую гидроокисную форму. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация и обесцвечивание.

В качестве реагентов используют гидроксиды кальция  и натрия, сульфиды натрия, феррохромовый шлак, сульфат железа(II), пирит. Наиболее широко для осаждения металлов используется гидроксид кальция, который осаждает ионы металла в виде гидроксидов:

  Me_n+ + nOH - = Me(OH)_n

Наиболее  эффективным для извлечения цветных  металлов является сульфид натрия, т.к. растворимость сульфидов тяжелых  металлов значительно ниже растворимости  других труднорастворимых соединений - гидроксидов и карбонатов. Процесс  извлечения металлов сульфидом натрия выглядит так:

  Me ²⁺ +S ^2- = MeS ;

  Me ³⁺ +S ^2- = Me₂S₃ .

 Сульфиды тяжелых металлов образуют устойчивые коллоидные системы, и поэтому для ускорения процесса их осаждения вводят коагулянты и флокулянты. Так как коллоидные частицы сульфидов имеют отрицательный заряд, то в качестве коагулянтов используют электролиты с многозарядными катионами - обычно сульфаты алюминия или трехвалентного железа, также их смеси. Соли железа имеют ряд преимуществ перед солями алюминия:

  а) лучшее действие при низких  температурах;

  б) более широкая область оптимальных  значений рН среды; 

  в) большая прочность и гидравлическая  крупность хлопьев; 

  г) возможность использовать для  вод с более широким диапазоном  солевого состава.

 При использовании  смесей Al₂(SO4)₃ и FeCI₃ в соотношениях от 1:1 до 1:2 достигается лучший результат коагулирования, чем при раздельном применении реагентов. Кроме вышеназванных коагулянтов, могут быть использованы различные глины, алюминийсодержащие отходы производства, травильные растворы, пасты, смеси и шлаки, содержащие диоксид кремния.

 Для ускорения  процесса коагуляции используют  флокулянты, в основном полиакриламид. Добавка его в количестве 0.01% от массы сухого вещества увеличивает скорость выпадения осадков гидроксидов металлов в 2 - 3 раза.

 Метод  реализован на большинстве предприятий  в виде станций нейтрализации.

 

 

2. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА – флотация, отстаивание, фильтрование.

Позволяет отделить образовавшиеся нерастворимые примеси.

Флотация  – процесс очистки воды, основан  на способности гидрофобных загрязнений  прилипать к пузырькам воздуха.

Отстаивание – выделение из сточных вод  взвешенных веществ под действием  силы тяжести и архимедовой силы.

Фильтрование  – выделение очень мелкой суспензии  на сетчатых или зернистых фильтрах.

 По стоимости  механические методы очистки  относятся к одним из самых  дешёвых методов.

3. БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД

 В последнее  время у нас в стране и  за рубежом увеличились масштабы  проводимых исследований по разработке  технологии выделения тяжелых  цветных металлов из сточных  вод гальванопроизводств биохимическим методом сульфатовосстанавливающими бактериями (СВБ). Однако достигнутое при этом снижение концентраций ионов тяжелых металлов, в частности таких, как хром, составило только 100 мг/л, что нельзя признать оптимальным, исходя из реальных концентраций ионов шестивалентного хрома (200 - 300 мг/л).

Например, в Уфимском нефтяном институте разработан комплексный метод биохимического извлечения хрома. Сущность его заключается в использовании специализированных бактериальных культур, отличающихся высокой стойкостью к отравляющему действию хрома. Хромсодержащие сточные воды подают в соответствующие емкости-накопители, затем - в биотенк, где смешиваются с бактериальными культурами. Из биотенка очищенные воды отводятся в отстойник, после чего направляются в фильтры для доочистки. Очищенная вода поступает на повторное использование. Хромсодержащие осадки, образующиеся в биотенках, отстойниках и фильтрах, подаются в шламонакопитель, обезвоживаются на вакуум-фильтрах и используются в качестве добавок при производстве строительных материалов. Достоинствами этого метода являются высокая эффективность и простота технологического оформления процесса.

4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

В настоящее  время электрохимические методы выделения тяжелых цветных металлов из сточных вод гальванопроизводства находят все более широкое применение. К ним относятся процессы анодного окисления и катодного восстановления, электрокоагуляции, электрофлокуляции и электродиализа. Все эти процессы протекают на электродах при пропускании через раствор постоянного электрического тока.

Показано, что  содержание Zn,Cu,Cd,Mo,Co в сточных водах после обработки в условиях электрохимической неравномерности не превышает, а в ряде случаев значительно ниже ПДК.

 

 

Метод электрокоагуляции

Метод наиболее пригоден для выделения хрома. Сущность метода заключается в восстановлении Cr(VI) до Cr(III) в процессе электролиза с использованием растворимых стальных электродов. При прохождении растворов через межэлектродное пространство происходит электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом.

 Суть  протекающих при этом процессов  заключается в следующем: при протекании постоянного электрического тока через хромсодержащие растворы гальваношламов, анод подвергается электролитическому растворению с образованием ионов Fe, которые, с одной стороны, являются эффективными восстановителями для ионов хрома (VI), с другой – коагулянтами.

На катоде выделяется газообразный водород, что  ведет к выщелачиванию раствора и созданию таким образом условий для выделения гидроксидов примесных металлов, также происходит процесс электрохимического восстановления. Находящиеся в растворе ионы Fe ⁺³, Fe ⁺² ,Cr⁺³ гидратируют с образованием гидроксидов Fe(OH)₃ ,Fe(OH)₂ ,Cr(OH)₃. Образующиеся гидроксиды железа являются хорошими коллекторами для осаждения гидроксидов примесных металлов и адсорбентами для других металлов.

 Электрокоагуляторы внедрены на ряде предприятий. Разработчики: электрокоагуляционная установка (ЦНТИ, Петропавловск-Камчатский); установка “Лоста” (НИЦ “Потенциал”, Ровно); напорный электрокоагулятор “Эко” (трест “Цветводоочистка”, Екатеринбург); электрокоагулятор (НИИ “Стрела”, Тула); электрокоагулятор (ЦНИИСТ, Севастополь),ОАО “Диод” (Владимир) и др.

 

Метод электрофлотации

 Методы  электрофлотации, разработанные сравнительно недавно, позволяют очищенную сточную воду вернуть в производство и рекуперировать ценные компоненты. В этом процессе очистка сточных вод от взвешенных частиц происходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды и использовании растворимых электродов. На аноде возникают пузырьки кислорода,на катоде - водород. Поднимаясь в сточной воде, пузырьки флотируют взвешенные частицы.

Метод обеспечивает очистку сточных вод гальванопроизводства от ионов тяжелых металлов до ПДК, также очищает от жиров и масел. Проводятся эксперименты по извлечению ионов тяжелых металлов из сточных вод гальванопроизводства при помощи нерастворимых анодов.

 Метод электролиза

 В процессах  электрохимическое окисление протекает  на положительном электроде - аноде, которому ионы отдают  электроны. Вещества, находящиеся  в сточных водах, полностью  распадаются с образованием более  простых и нетоксичных веществ,  которые можно удалять другими  методами. В качестве анодов используют  различные электрически нерастворимые  вещества: графит, магнетит, диоксиды  свинца, марганца и рутения, которые  наносят на титановую основу. Катоды изготавливают из молибдена,  сплава железа с вольфрамом, сплава  вольфрама с никелем, из графита,  нержавеющей стали и других  металлов, покрытых молибденом, вольфрамом  или их сплавами. Метод используется  на многих предприятиях.

Применению  электролиза до последнего времени  препятствовала низкая производительность аппаратов с плоскими электродами. Перспективы решения этой проблемы открылись с разработкой и  внедрением в практику достаточно простых  и надежных электролизеров с проточными объемно-пористыми волокнистыми электродами. Они позволяют ускорить процесс  извлечения металлов более чем в 100 раз за счет высокой удельной поверхности  и повышенного коэффициента массопередачи (до 0.05 – 0.1 м3/с). Применяются и другие типы аппаратов с развитой электродной поверхностью, например псевдоожиженного типа, разрабатываемые в Киеве и Санкт-Петербурге.

Разработаны электролизеры типа Э-ЭУК, Е-91А, ЭПУ (ВПТИЭМП), модуль - МОПВ (НИТИАП, Нижний Новгород), регенераторы (ЦМИ “Контакт”, Пермь).

В бездиафрагменном электролизере используются 2 насыпных катода, между которыми расположен пластинчатый анод. Катод состоит из гранул, изготовленных из материала, который плохо сцепляется с осаждаемыми металлами и поэтому осаждаемый металл выпадает на дно в виде порошка.

5. МЕМБРАННЫЕ МЕТОДЫ

 Методы  мембранного разделения, используемые  в технологии выделения цветных  металлов из сточных вод гальванопроизводства, условно делятся на микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос, испарение через мембраны, диализ, электродиализ. Наибольшие успехи в отношении эффективности и технологичности выделения цветных металлов достигнуты при использовании обратного осмоса, ультрафильтрации и электродиализа.