Проект участка очистки сточных вод гальванического производства

Проект участка  очистки сточных вод гальванического  производства

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

«Проект участка  очистки сточных вод гальванического  производства»

 

Сыктывкар 2010

Введение

 

Основным видом отходов  в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых  металлов, объединяющиеся с кислотно-щелочными.

Очистка таких стоков затруднена, так как не удается выделить металлы  из шлама сложного состава. Для снижения количества тяжелых металлов в сточных  водах до предельно допустимых концентраций (ПДК) необходимо использовать замкнутую  систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей, возвращать в технологический процесс, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку.

Таким образом, очистка сточных  вод является одной из самых актуальных проблем. В Западной Европе оборот только промывных вод гальванических производств  составляет 97–98% от общего числа стоков. В нашей стране уровень очистки  сточных вод и, в частности, регенерации  из них цветных металлов, составляет не более 10%.

Основным компонентом  сточных вод гальванических производств  являются промывные воды, которые  в больших количествах используются в производстве. Из ионов тяжелых  металлов, находящихся в сточных  водах, наиболее распространенными  являются хром, никель и медь.

Хромсодержащие стоки  образуются в результате промывки деталей  после хромирования, электрохимического полирования и удаления некачественных покрытий.

Основные вещества, подлежащие обезвреживанию – шестивалентные соединения хрома, цианиды (CN-), ионы тяжелых и  цветных металлов: Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Sn2+, Pb2+.

Соединения хрома (III), а  особенно, хрома (VI) токсичны для человека и животных. Смертельная доза K2Cr2О7 (дихромат калия) для человека составляет 0,2–0,3 гр. Поэтому очистка сточных  вод гальванического производства от отходов соединений трех- и шестивалентного  хрома является актуальной. Наиболее перспективным и эффективным  методом очистки сточных вод  гальванического производства является электрофлотационный. преимущества этого метода – относительная простота конструкции установки, высокая надежность и высокая степень очистки.

Гальваническое производство является одним из крупнейших потребителей воды, а его сточные воды –  одними из самых токсичных и вредных. В связи с этим, перед гальваническим производством встает ряд важных проблем. Снижению количества сточных вод может способствовать применение новой технологии производства. Это потребует значительных материальных затрат, что нереально на данном уровне развития экономики страны. В результате остается другой путь сохранения окружающей среды – повышение эффективности очистки сточных вод.

Основным видом отходов  в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжелых  металлов и других примесей. Очистка  таких стоков затруднена. При этом не удается выделить металлы из шлама  сложного состава, а если и удается, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Для решения проблемы снижения количества тяжелых металлов в сточных водах  до ПДК необходимо использовать замкнутую  систему водоснабжения с электрофлотационной очисткой, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлеченные примеси – на захоронение или переработку. Т.о., очистка сточных вод является одной из самых актуальных проблем.

 

1. Общая часть

 

1.1 Общая характеристика  производства

 

Гальваника – электролитическое  осаждение тонкого слоя металла  на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения  от цементации, в декоративных целях  и т.д. Получаемые гальванические покрытия – осадки – должны быть плотными, а по структуре – мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого  строения осадков, необходимо выбрать  соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность  тока.

Гальваническое покрытие металла – это прекрасный способ избегания многих проблем и увеличить  срок службы оборудования, агрегатов  и прочих устройств. Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или  никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала.

Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический  процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности  изделия. В качестве электролита  используется раствор солей наносимого металла. Само изделие является катодом, анод – металлическая пластина. При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла  направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла.

Толщина, плотность, структура  гальванических покрытий могут быть разными в зависимости от состава  электролита и условий протекания процесса – температура, плотность  тока. Так, например, варьируя соотношением этих двух параметров можно получить блестящее или матовое хромовое покрытие, для блестящего никелирования  в электролит добавляют блескообразователи – сульфосоединения.

Декоративные покрытия имеют  небольшую толщину, мелкозернистую структуру и достаточную плотность. Для обеспечения прочности сцепления  покрытия с изделием необходимо проводить  тщательную подготовку поверхности, которая  включает механическую обработку (шлифовка и полировка), удаление окислов и  обезжиривание поверхности. После  нанесения покрытия изделие промывают  и нейтрализуют в щелочном растворе.

Хромирование

Хромовые покрытия в отношении  их функционального применения являются одними из наиболее универсальных. С их помощью повышают твердость и износостойкость поверхности изделий, инструмента, восстанавливают изношенные детали. Связано это с наличием на его поверхности весьма плотной пассивирующей пленки оксидной природы, которая при малейшем повреждении легко восстанавливается. Широко применяется для защиты от коррозии и с целью декоративной отделки поверхности изделий. В зависимости от режима процесса можно получить различные по свойствам покрытия.

Цинкование

Покрытие цинком защищает от коррозионного разрушения черные металлы не только механически, но и  электрохимически. Цинковые покрытия широко применяются для защиты от коррозии деталей машин, крепежных деталей, применяются для защиты от коррозии водопроводных труб, питательных резервуаров, соприкасающихся с пресной водой при температуре не выше 60–70єС, а так же для защиты изделий из черного металла от бензина и масла и др.

Никелирование

Никелем покрывают изделия  из стали и цветных металлов (медь и ее сплавы) для защиты их от коррозии, декоративной отделки поверхности, повышения сопротивления механическому  износу и для специальных целей. Никелевые покрытия имеют высокую  антикоррозионную стойкость в атмосфере, в растворах щелочей и в  некоторых органических кислотах, что  в значительной степени обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивированию в этих средах. Никелевое покрытие хорошо полируется и может быть легко доведено до зеркального блеска.

Химическое никелирование

Химическое никелевое  покрытие, содержащее 3–12% фосфора, по сравнению с электролитическим имеет повышенные антикоррозионную стойкость, износостойкость и твердость, особенно после термической обработки. Обладает малой пористостью. Главным достоинством процесса химического никелирования является равномерное распределение металла по поверхности рельефного изделия любого профиля.

Оловянирование

Основные области применения покрытий оловом – защита изделий  от коррозии и обеспечение паяемости различных деталей. Этот металл устойчив в промышленной атмосфере, даже содержащей сернистые соединения, в воде, нейтральных средах. По отношению к изделиям из медных сплавов олово является анодным покрытием и защищает медь электрохимически. Оловянные покрытия чрезвычайно пластичны и легко выдерживают развальцовку, штамповку, изгибы. Покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Свежеосажденное олово легко паяется с применением спиртоканифольных флюсов, однако через 2–3 недели его способность к пайке резко ухудшается.

Меднение

Медные покрытия применяют  для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности, а так же как промежуточную  прослойку на изделиях из стали, цинка, цинковых и алюминиевых сплавов  перед нанесением никелевого, хромового  и других видов покрытий, для лучшего  сцепления или повышения защитной способности. В качестве самостоятельного гальванического покрытия ни для  декоративных целей, ни для защиты от коррозии, как правило, не применяется.

Серебрение

Серебро обладает высокой  электропроводностью, отражательной  способностью и химической устойчивостью, особенно в условиях действия щелочных растворов и большинства органических кислот. Поэтому, покрытия серебром получило применение, главным образом для  улучшения электропроводящих свойств  поверхности токонесущих деталей, придания поверхности высоких оптических свойств, для защиты химической аппаратуры и приборов от коррозии под действием щелочей и органических кислот, а так же с декоративной целью.

Цинковые покрытия широко применяются для защиты изделий  из черных металлов от коррозии в различных  климатических зонах и в атмосфере, загрязненной промышленными газами, для защиты от непосредственного  влияния пресной воды и от коррозионного  воздействия керосина, бензина и  других нефтяных продуктов и масел. В среде, насыщенной морскими испарениями, покрытия цинком не стойки.

Медные покрытия чаще всего  применяют для экономии никеля как  подслой при никелировании и  хромировании. Вследствие промежуточного покрытия стали и чугуна медью  достигается лучшее сцепление между  основным металлом и металлом покрытия и уменьшается вредное влияние  водорода. Медные покрытия широко применяются  также для местной защиты при  цементации и в гальванопластике. Медные покрытия хорошо полируются, что  имеет значение при декоративно-защитных покрытиях. Хорошо оснащенные гальванические цехи имеются почти на всех машиностроительных и металлообрабатывающих заводах.

Каждый технологический  процесс гальванического нанесения  металлических покрытий состоит  из ряда отдельных операций, которые  можно разделить на 3 группы:

1. Подготовительные работы. Их цель – подготовка мет  (его поверхности) для нанесения  покрытия гальваническим путем.  На этой стадии технологического  процесса проводится шлифование, обезжиривание и травление.

2. Основной процесс, цель  которого заключается в образовании  соответствующего металлического  покрытия с помощью гальванического  метода.

3. Отделочные операции. Они  применяются для облагораживания  и защиты гальванических покрытий. Наиболее часто для этих целей  применяют пассивирование, окраску,  лакирование и полирование.

 

1.2 Характеристика  сточных вод

 

Производственные сточные  воды загрязнены в основном отходами и выбросами производства. Количественный и качественный состав их разнообразен и зависит от отрасли промышленности, ее технологических процессов; их делят  на две основные группы: содержащие не органические примеси, в том числе  и токсические, и содержащие яды.

К первой группе относятся  сточные воды содовых, сульфатных, азотно-туковых  заводов, обогатительных фабрик свинцовых, цинковых, никелевых руд и т.д., в которых содержатся кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов и др. Сточные  воды этой группы в основном изменяют физические свойства воды. Сточные  воды второй группы сбрасывают нефтеперерабатывающие, нефтехимические заводы, предприятия  органического синтеза, коксохимические  и др. В стоках содержатся разные нефтепродукты, аммиак, альдегиды, смолы, фенолы и другие вредные вещества.

Среди загрязнения различных  видов окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет  особое значение. Всякий водоем или  водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают  влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные  природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний  является привнесение в водную среду  новых, несвойственных ей веществ –  загрязнителей, ухудшающих качество воды.

Загрязнения, поступающие  в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев  и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение  представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные  соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть  и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных  и морских вод являются разнообразные  химические соединения, токсичные для  обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора, а также цианидные соединения. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

Ежегодно в сточных  водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч  тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей. Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые  сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают  весьма вредное влияние на экосистему.