Технологическая схема обезвреживания, очистки сточных вод в гальваническом производстве

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Кафедра физико-химической технологии защиты биосферы

 

Дисциплина: Основы промышленной экологии

 

Контрольная работа НА ТЕМУ:

 

Технологическая схема обезвреживания, очистки сточных  вод в гальваническом производстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2011

 

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

1.Общая  часть………………………………………………………………..5

1.1 Общая характеристика  гальванического производства…………………5

1.2 Характеристика сточных  вод……………………………………………..9

1.3 Методы очистки сточных  вод производства…………………………….13

1.3.1 Электрохимические методы  очистки сточных вод……………………15

1.3.2 Мембранные методы  очистки сточных вод…………..………………..21

2. Специальная  часть (технологическая)…………………………………40

2.1 Выбор оборудования  и технологической схемы очистки  сточных вод..40

2.2 Описание технологической  схемы очистки сточных вод гальванического цеха машиностроительного предприятия…………………………………….43

Заключение………………………………………………………………….….45

Список использованных источников…………………………………………47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью контрольной работы является изучение технологии переработки  основных видов отходов в гальваническом производстве, которыми  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 (), ионы тяжелых и цветных металлов: , , , , , .

Соединения хрома (III), а  особенно, хрома (VI) токсичны для человека и животных. Смертельная доза (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. Таким образом, очистка сточных вод является одной из самых актуальных проблем.

 

1.Общая  часть

1.1 Общая характеристика  гальванического 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 60–70ºС, 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. (Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.: Химия)

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.