Проект участка очистки сточных вод гальванического производства

Система работает следующим  образом: промывные и сточные  воды гальванического производства подаются в накопительную емкость  Е1. Из емкости Е1 стоки насосом Н1 подается в реактор Р1. В реактор Р1 для предварительной обработки сточных вод дозаторами НД2 и НД3 дозируются реагенты: раствор щелочи и флокулянта. Из реактора Р1 стоки поступают на электрофлотатор ЭФ, в котором по представленному ниже механизму осуществляется извлечение гидроксидов тяжелых металлов, нефтепродуктов и СПАВ. Из накопительной емкости Е2 в емкость Е1 дозатором НД1 дозируются отработанные технологические растворы. Из электрофлотатора очищенная вода поступает в сборную емкость Е3. Осветленная вода из сборной емкости Е3 подается насосом Н2 на механический фильтр КФ, и далее на ионообменные фильтры ИФ, в которых методом ионного обмена происходит извлечение следовых концентраций ионов тяжелых металлов до региональных требований ПДК по сбросам. После очистки вода сбрасывается в канализацию, либо может быть частично возвращена в технологический цикл на повторное использование для технических нужд предприятия (в соответствии с ГОСТ 9.314–90 вода 2-й категории).

Шлам подается для обезвоживания  на фильтр-пресс ФП. Обезвоженный шлам влажностью не более 70% утилизируется.

Основным техническим  узлом системы очистки является электрофлотатор, включающий в себя блок нерастворимых электродов, систему сбора шлама, источник постоянного тока и вытяжной зонт. Электрофлотатор представлен на Рис. 2. Работа аппарата основана на электрохимических процессах выделения водорода и кислорода за счет электролиза воды и флотационного эффекта. Установка работает, как в непрерывном, так и в периодическом режимах и обеспечивает извлечение взвешенных веществ, нефтепродуктов, ПАВ, ионов тяжелых металлов Cu2+, Ni2+, Zn2+, Cd2+, Cr3+, Al3+, Pb2+, Fe2+, Fe3+ Ca2+, Mg2+ и др. в виде гидроксидов и фосфатов.

Метод электрокоагуляция.

1. Назначение установки:  очистка хромсодержащих и кислото-щелочных промывных сточных вод до требований ПДК по тяжелым металлам на слив в канализацию.

2. Сущность предлагаемой  технологии: Для очистки кислотно-щелочных  промывных сточных вод от металлов  и солей предлагаются метод  электрокоагуляции с последующим  отстаиванием образующегося осадка.

3. Состав установки:

узел корректировки значений pH;

электрокоагулятор для перевода тяжелых металлов в нерастворимую форму;

узел разделения суспензии, представляющий собой отстойник  с тонкослойными модулями для  осаждения образовавшихся гидроксидов;

узел тонкой фильтрации и  осветления сточной воды;

узел обезвоживания осадка.

Сущность электрохимической  обработки воды заключается в  том, что при подаче напряжения постоянного  тока на электроды начинается процесс  растворения железных анодов. В результате электрохимической обработки в  аппарате поз. ЭК осуществляется ряд процессов:

изменение дисперсного состояния  примесей за счет их коагуляции под  действием электрического поля продуктов  электродных реакций и закрепление  пузырьков электролитического газа на поверхности коагулирующих частиц, что обеспечивает их последующую  флотацию;

сорбция тяжелых металлов на поверхности электролитически получаемых оксидов металлов;

химическое восстановление ионов Cr6+ до ионов Cr3+.

Образующиеся соединения нерастворимого гидроксида железа сорбируют  на своей поверхности ионы тяжелых  металлов и выпадают в осадок.

Исходные кислотно-щелочные воды поступают в сборник-накопитель Е0. Из накопителя Е0 насосом Н1 усредненный сток подается на электрокоагулятор ЭК, в котором по описанному выше механизму происходит восстановление ионов шестивалентного хрома и очистка от примесей тяжелых металлов. Предварительно из емкости Е2 (Е3) дозирующим насосом НД1 (НД2) подается раствор едкого натрия или кислоты для корректировки рН. Из электрокоагулятора водная суспензия направляется в отстойник поз. ТО для разделения суспензии на осветленную жидкость и осадок. Для ускорения процесса осаждения отстойник комплектуется тонкослойным модулем. Осветленная вода, сливается в емкость поз. Е1 и насосом Н2 подается на фильтр механической очистки Ф и затем на узел доочистки ИО, где с помощью ионного обмена вода очищается от следовых количеств тяжелых металлов, а затем направляется на слив в канализацию.

Осадок из электрокоагуляторов и отстойника поступает на фильтр-пресс поз. ФП, где обезвоживается, и с влажностью до 80% утилизируется.

Метод электрокоагуляция  и обратный осмос (замкнутый водооборот).

1. Назначение установки: очистка хромсодержащих и кислото-щелочных промывных сточных вод с целью создания замкнутого водооборота (ГОСТ 9.314–90 кат.II. «Вода для гальванического производства»).

2. Сущность предлагаемой  технологии: Для очистки кислото-щелочных и хромсодержащих промывных сточных вод от тяжелых металлов предлагается метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием образующегося осадка и обратноосмотическим обессоливанием очищенной воды.

3. Состав установки:

узел электрокоагуляции;

узел мембранной очистки.

4. Описание технологии:

Процесс протекает также, только после фильтра механической очистки Ф очищенная вода собирается в емкости Е4, откуда подается на вторую ступень очистки – мембранную установку.

Осадок из электрокоагуляторов и отстойника поступает на фильтр-пресс поз. ФП, где обезвоживается, и с влажностью до 80% утилизируется, а осветленная вода направляется в емкость Е4.

Для доочистки воды после  электрокоагуляции с целью создания замкнутого водооборота (требование ГОСТ 9.314–90 категория) предлагается мембранная установка.

Технологическая схема включает основные узлы:

узел тонкой фильтрации от взвешенных частиц;

узел глубокой очистки  и обессоливания на высокоселективных  обратноосмотических мембранах;

узел выпарки с получением осадка в виде влажных солей.

Осветленная вода с из емкости  Е4 через фильтр тонкой очистки Ф1 насосом Н3 подается на первую ступень обратноосмотической мембранной установки ООМ1, укомплектованной рулонными мембранными элементами. В процессе разделения исходный поток делится на два: фильтрат – очищенная и обессоленная до требуемых показателей вода и концентрат, содержащий сконцентрированные извлекаемые примеси. Очищенная вода собирается в емкости Е5 (поставка Заказчика) и насосом Н6 подается на повторное использование на операции промывки. Концентрат первой ступени подвергается дополнительному доконцентрированию на второй ступени мембранной установки ООМ2. Для чего концентрат высоконапорным насосом Н4 подается на мембранные аппараты второй ступени, где происходит разделение потока на две части: фильтрат отводится в емкость Е4, где смешивается с исходным потоком, и концентрат, который направляется в емкость Е6, откуда далее насосом Н5 подается на выпарной аппарат ВА. Соли с влажностью до 50% подвергаются утилизации.

Очистка (доочистка) сточных  вод от следов металлов

1. Сущность предлагаемой  технологии: После вертикальных  отстойников существующей схемы,  осветленная вода перед сбросом  ее в канализацию проходит  дополнительно глубокую очистку  на фильтрах с зернистой загрузкой  с целью удаления следов тяжелых  металлов. Очищенная вода направляется  в резервуар чистой воды и  далее на повторное использование  (до 50% очищенной воды может быть  использовано для промывки деталей,  остальное – на другие технические  нужды). Фильтр с зернистой загрузкой  периодически (не чаще одного  раза в две недели) подвергается  обратноточной промывке, промывная вода возвращается в голову процесса. По мере исчерпания обменной емкости через 3–5 фильтроциклов адсорбент подвергается активации (р-ром Na2CO3 или MgSO4, активирующий раствор можно использовать до 20 раз). Узел регенерации включает в себя емкость для приготовления рабочих растворов и дозировочные насосы. Отработанные регенерирующие растворы направляются в накопитель (существующей схемы) и подвергаются очистке с основным потоком. Срок службы адсорбента не ограничен. При доочистке не образуются дополнительные отходы и отработанные растворы, объем осадка не увеличивается.

2. Состав установки: Фильтры  напорные стальные, емкости, насосное  оборудование, трубопроводы и запорная  арматура.

Комбинирование электрофлотации и ионного обмена.

Гальванические производства и производства печатных плат являются одними из наиболее водоемких; одновременно предприятия этих отраслей являются интенсивнейшими генераторами загрязнения сточных вод, что обусловливает необходимость резкого сокращения промышленных сточных вод, поступающих в водные объекты. При проектировании систем водообеспечения гальванических производств возникают проблемы оптимального подбора оборудования, технологии очистки воды, ее структуры, методов очистки.

Данная система очистки  сточных вод является классической для очистных сооружений гальванических производств и производств печатных плат. Она включает в себя несколько  стадий обработки промывных вод  и отработанных концентрированных  растворов электролитов. При наличии  нескольких потоков сточных вод: кислотно-щелочные, хромсодержащие, циансодержащие, фторсодержащие – для обработки  и обезвреживания каждого потока предусматривает отдельная первая стадия с усреднением сточной  воды и концентрата в накопительной  емкости, соответствующей обработки  в реакторе и последующем смешивании потоков в реакторе флокуляторе для дальнейшей глубокой очистки. Рассмотрим стадии очистки сточной воды более подробно:

Усреднение промывных  вод в накопительных емкостях и пропорциональное дозирование  отработанных концентрированных растворов  для отсутствия залпового сброса и обработка флокулянтом (Суперфлок А-100) в реакторе для более эффективной очистки сточных вод;

Высокоэффективная очистка  сточной воды от тяжелых металлов, предварительно переведенных в фазу гидроксидов в электрофлотаторе с получением пенного продукта относительно низкой влажности» 96%;

Обезвоживание пенного продукта флотации (шлама) на рамном фильтр прессе до» 70%. Обезвоженный шлам может использовать в качестве вторсырья в строительном производстве;

Тонкая фильтрация воды на механическом фильтре 5–20 мкм для  очистки от остаточных взвешенных веществ  и глубокая очистка воды от тяжелых  металлов в растворенном (ионном) состоянии  на сорбционных и / или ионообменных фильтрах до норм ПДК.

Эта система очистки сточных  вод является более высокотехнологичной  благодаря применению технологии ультрафильтрации на керамических либо половолоконных мембранах. Ее главными отличиями от классической схемы являются:

Направленность на создание при следующем этапе модернизации очистных сооружений замкнутого цикла  оборотного водоснабжения;

Более высокая степень  надежности и автоматизации процесса водоочистки;

Более высокие капитальные  затраты на приобретение оборудования, но существенно более низкие эксплуатационные затраты благодаря отсутствию необходимости  ежегодной замены ионообменных смол, закупки реагентов для их регенерации, длительный (до 10 лет для керамических мембран и до 3 лет для полых  волокон) срок службы мембранных элементов  в установке ультрафильтрации, что  впоследствии приведет к значительной экономии финансовых средств предприятия;

Отсутствие возможности  проскока остаточных концентраций тяжелых  металлов при несвоевременной регенерации  ионообменного оборудования, а также  потребности в самих реагентах  для регенерации и кондиционирования  ионообменных смол, и, следовательно значительное снижение анионного состава очищенных сточных вод.

Применение на очистных сооружениях  установок ультрафильтрации является на сегодняшний день оптимальным  решением при реконструкции и  строительстве новых систем очистки  сточных вод Вашего промышленного  предприятия.

Создание замкнутых систем очистки сточных вод предопределяет необходимость разработки научно обоснованных требований к качеству воды, используемой в технологических процессах  и операциях. Локальная очистка  сточных вод во многих случаях  дешевле их полной очистки в соответствии с существующими требованиями, а  создание систем оборотного водоснабжения  промышленных предприятий, предусматривающих  полное выделение всех компонентов  из сточных вод, является важнейшей  частью безотходного производства.

 

2. Специальная  часть (технологическая)

 

2.1 Выбор оборудования  и технологической схемы очистки  сточных вод

 

Электрофлотатор может работать, как самостоятельно, так и в комбинации с другим оборудованием, например в качестве промежуточного звена (отстойник – фильтр) между грубой (реагентной) и тонкой очисткой (ультрафильтрация – обратный осмос).

 

Схема электрофлотатора: 1 – Камера флокуляции (грубой очистки), 2 – Патрубки для подачи сточной воды, 3 – Патрубки для дренажа (технологического слива), 4 – Патрубок для отвода шлама, 5 – Камера для сбора шлама, 6 – Пеносборное устройство, 7 – Уровень воды в аппарате, 8 – Перегородки, 9 – Электродвигатель, 10 – Патрубок для отвода очищенной воды, 11 – Гидрозатвор, 12 – Камера флотации (тонкой очистки), 13 – Электродные блоки, 14 – Токоподводы. Потоки: I – Сточная вода, II – Очищенная вода, III – Флотошлам

Электрофлотатор изготовляется в форме прямоугольной емкости из полипропилена, состоящей из нескольких камер с расположенными в них электродными блоками. Корпус аппарата оборудован входными и выходными патрубками с фланцами для присоединения к трубопроводам. В верхней части аппарата на раме монтируется автоматизированное пеносборное устройство расположенное выше уровня воды и состоящее из электродвигателя и транспортера с лопатками для сбора образующейся пены (шлама). Пеносборное устройство приводится в движение электродвигателем.

Процесс электрофлотации проходит следующим образом: Сточная вода поступает через патрубки 2 в нижнюю часть камеры флокуляции (грубой очистки) 1, переливается через перегородку 8 в камеру флотации (тонкой очистки) 12 и через отверстие в нижней части поступает в сборник очищенной воды 11, обеспечивающий контроль уровня в установке. После наполнения аппарата жидкостью включают источник питания, и на электроды 13 подается ток. В результате протекания процесса электролиза воды на поверхности электродов идёт выделение газовых пузырьков, которые, поднимаясь вверх, взаимодействуют с дисперсными частицами загрязнений с образованием флотокомплексов «частица-пузырьки газа». Плотность образующихся флотокомплексов меньше плотности воды, что обеспечивает их подъём на поверхность сточной жидкости и образование пенного слоя (флотошлама), состоящего из газовых пузырьков, водных прослоек и дисперсных частиц загрязнений.