Очистка хромсодержащих сточных вод гальванопроизводства

2.АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ СТОКОВ

2.1. Общие сведения о предприятии

Завод «Автоприбор» был создан в 1932 году и выпускал тогда всего пять

наименований приборов. Сейчас на предприятии выпускается около пятисот

наименований приборов. Предприятие расположено в северо-восточной части

города Владимира.

Структуру завода «Автоприбор» образуют следующие подразделения: цеха

основного производства, вспомогательные цеха, а также ряд отделов. Цеха

основного производства: № 1 – цех цинкового литья; № 2, 19 – штампово-

прессовые; № 3, 17 – автоматно-механические; № 10 – пластмассового литья; №

5, 8, 15, 16, 18 – сборочные; № 4 – цех окраски;

№ 9, 20 – цеха гальванопокрытий. Вспомогательные цеха: № 7 – ремонтно-

механический; № 6, 22 – инструментальные; № 11 – автоматизации; № 12 –

энергоцех; № 13 – строительный; № 14 – транспортный; № 21 – станкостроения.

Основные отделы: 1 – отдел главного конструктора; 2 – отдел главного

технолога; 3 – отдел главного металлурга; 4 – станкостроения; 5 – отдел

главного механика; 6 – отдел главного энергетика; 7 – автоматизации; 8 –

специальное конструкторское бюро; 9 – отдел автоматизированной системы

управления; 10 – отдел стандартизации; 11 – отдел научно-технической

информации; 12 – отдел снабжения; 13 – отдел сбыта; 14 – отдел

комплектации; 15 – финансовый отдел; 16 – отдел труда и зарплаты; 17 –

бухгалтерия [67].

На заводе «Автоприбор» существуют два цеха гальванопокрытий: цех № 20

и цех № 9. В гальваническом цехе № 9, находящемся на площадке «А», в

процессе гальванопокрытия деталей и в подготовительных операциях

выполняются: обезжиривание и травление в растворах щелочей и кислот,

электрохимическое цинкование, меднение, кадмирование, никелирование,

пассивирование в растворах хрома, электрополирование [68].

Применение защитных, защитно-декоративных и специальных покрытий

позволяет решить ряд задач, среди которых важное место занимает защита

металлов от коррозии. Гальванические покрытия применяются для придания

поверхности деталей ряда ценных специальных свойств: повышенной твердости,

износостойкости, высокой отражательной способности, улучшенных

антифрикционных свойств, поверхностной электропроводности, облегчения

паяемости и для улучшения внешнего вида деталей.

2.2. Станция нейтрализации площадки «А»

По характеру сброса сточные воды гальванических цехов разделяются на

периодические (концентрированные) и постоянноотводимые (промывные). Сточные

воды цеха № 9 отводятся на очистные сооружения без разделения на промывные

и концентрированные по трем раздельным трубопроводам: циансодержащие,

хромсодержащие и кисло-щелочные.

Сточные воды, поступающие на станцию нейтрализации площадки «А»,

содержат ионы тяжелых металлов: цинка, никеля, кадмия, меди, хрома (III),

хрома (VI), а также цианиды, щелочи, кислоты (см. табл. 2.3.). Очистка

хромсодержащих сточных вод осуществляется методом реагентного

обезвреживания, или реагентным методом, сущность которого заключается в

переводе растворимых в воде ионов тяжелых металлов в нерастворимые при

добавлении различных реагентов с последующим отделением их в виде осадков.

Проект станции нейтрализации был разработан

Государственным Проектным Институтом (Москва) в 1971 году. Очистные

сооружения запроектированы на работу в непрерывном режиме, но при работе в

непрерывном режиме оборудование станции нейтрализации не обеспечивает

необходимого качества очистки стоков цеха № 9. В начале эксплуатации

очистные сооружения были переведены на работу в периодическом режиме с

ручной регулировкой подачи реагентов в реакторы. Биологическая очистка

отсутствует.

Проектом предусматривается:

1. Очистка хромсодержащего стока в две стадии:

а) восстановление шестивалентного хрома до хрома трехвалентного на

установке периодического действия;

б) образование и обезвреживание гидрооксида хрома с выпадением в

осадок совместно с кисло-щелочными стоками на установке периодического

действия.

2. Очистка циансодержащих стоков: окисление цианидов до углекислого газа и

азота в одну ступень на установке периодического действия.

3. Обезвреживание кисло-щелочных и хромсодержащих стоков (2-я ступень) в

камере смешения и реакции с последующим осветлением в 2-х отстойниках

производительностью 45 л/c.

Проектная производительность станции нейтрализации составляет

5880 м 3 /сут., в том числе по стокам:

Хромсодержащие – 1560 м3/сут.;

Циансодержащие – 960 м3/сут.;

Кисло-щелочные – 870 м3/сут.

Фактическое количество сточных вод, поступающих на очистку 1242.8 м 3/сут.,

в том числе по стокам:

Хромсодержащие – 750 м3/сут.;

Циансодержащие – 109 м3/сут.;

Кисло-щелочные – 403.8 м3/сут.

В штате станции нейтрализации площадки «А» работает 49 человек. Из

них: 4 – лаборанты, 4 – ИТР (два мастера, начальник станции нейтрализации и

технолог), 41 – рабочие. Работа осуществляется в две смены.

2.2.1. Технологическая схема очистки хромсодержащих сточных вод

Технологическая схема очистки хромсодержащих сточных вод приведена на

рис. 2.1. Очистка хромсодержащих стоков осуществляется в две ступени.

Хромсодержащие сточные воды самотеком поступают на усреднитель У, откуда

насосами подаются в реакторы Р1 и Р2, установленные на первом этаже

станции. Первая ступень – восстановление шестивалентного хрома до

трехвалентного бисульфитом аммония (при добавлении серной кислоты) в кислой

среде при рН= 2.5:

4CrO3 + 6NH4HSO3 + 3H2O = 2Cr2(SO4)3 + 3(NH4)2 SO4 + 6H2O

Процесс автоматизирован: при наполнении бака и подаче сжатого воздуха,

по сигналу датчика рН-метра (в настоящее время рН измеряется вручную)

открывается вентиль подачи кислоты. При рН=2.5 вентиль закрывается. По

сигналу датчика, сигнализирующего наличие хрома (VI) в баке, открывается

вентиль подачи бисульфита аммония. Реакция идет при перемешивании

(мешалкой), цикл составляет 45 мин. При концентрации хрома (VI) в баке

равной 0.1 мг/л, вентиль закрывается и сток со станции очистки самотеком

поступает в приемную камеру насосной станции, где происходит

предварительное его смешение с кисло-щелочными стоками.

Вторая ступень – перевод ионов трехвалентного хрома в гидроксид хрома

с последующим его осаждением. Из реакторов сточная вода поступает в камеру

реакции и смешения К, куда после смешения с кисло-щелочными и

циансодержащими сточными водами и 15-ти минутного перемешивания воздухом

подается известковое молоко (при рН стока не меньше 8.5):

Cr 2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 2Cr(OH)3 + 3CaSО4

Обезвреженные сточные воды из камеры смешения и реакциии самотеком

поступают в отстойник О, куда для ускорения осаждения подается 0.1% раствор

полиакриламида. После часового отстаивания вода поступают в горколлектор на

доочистку, а осадок через донные клапаны насосом подается в

шламоуплотнитель Ш. Шлам со шламоуплотнителя подается на фильтр-пресс ФП.

Фильтрация идет до тех пор, пока не перестанет идти фильтрат, который

подается обратно в камеру смешения и реакции. Отфильтрованный осадок легко

отделяется от фильтроткани отдувкой воздухом и выгружается машинистами в

поддоны, а затем увозят автопогрузчиком (см. рис. 2.1.) [69,70]. Количество

шлама около 7 - 8 т/сут. Состав основного оборудования для очистки сточных

вод станции нейтрализации площадки «А» приведен в табл. 2.2. Показатели

очистки хромсодержащих сточных вод приведены в табл. 2.3.

2.2.1.1. Приготовление рабочих растворов бисульфита аммония (10%),

гипохлорита натрия (10%), известкового молока.

Для приготовления 10%-ного бисульфита аммония отбирают пробу и

определяют активность товарного бисульфита аммония, заполняют рабочую

емкость до половины и перекачивают расчетное количество товарного

бисульфита аммония в рабочую емкость насосом. Раствор перемешивают при

подаче сжатого воздуха, затем рабочую емкость заливают водой до

максимального уровня [69].

Приготовление 10%-ного раствора гипохлорита натрия: отбирают пробу и

определяют активность технического гипохлорита натрия, перекачивают

расчетное количество гипохлорита натрия из емкости с товарным гипохлоритом

натрия в рабочую емкость, добавляют воду до максимального уровня [70].

При приготовлении известкового молока известь загружается и в барабане

должно установиться такое соотношение воды и извести, при котором

образуется известковое молоко плотностью 1.15 – 1.2 кг/м3.

Стоимость и расход реагентов для очистки сточных вод станции

нейтрализации площадки «А» см. табл. 2.1.

2.2.1.2. Очистка сточных вод на отстойнике-усреднителе

Оборудование: приемная камера объемом 10 м3; камера смешения объемом

80 м3 ; отстойник-усреднитель объемом 323 м3; емкости для известкового

молока с механической мешалкой объемом 2 м3, 2 шт.; емкость для

приготовления полиакриламида объемом 2 м3 , 2 шт.; насосы; расходная

емкость товарного бисульфита аммония объемом 16 м3.

Химикаты: известковое молоко, 5%-ный раствор; полиакриламид ТУ 6-01-

1049-81, 0.1%-ный раствор; бумага универсальная индикаторная;

дифенилкарбазид- раствор; кислота серная, 2 Н раствор; бисульфит аммония

технический ГОСТ 113-98-6-87.

Работа в ручном режиме: отстойники-усреднители предназначены для

очистки сточных вод от солей тяжелых металлов, нейтрализации воды до рН=8 –

9.5. Усреднение происходит за счет перемешивания поступающей воды с уже

имеющейся в камере. Обезвреженные хромовые и цианистые стоки самотеком

поступают в камеру смешения отстойников-усреднителей [78].

2.2.1.3. Контроль за технологическим процессом

Производится каждую смену с помощью специального ковша каждую смену

через равные промежутки времени. Сточную воду проверяют на рН с помощью

индикаторной бумаги. Контроль за наличием шестивалентного хрома в сточной

воде в камере смешения, после отстойников-усреднителей проводят по

качественному анализу: к 10 мл обезвреженной воды добавить 10 капель 2 Н

раствора серной кислоты и 12 капель дифенилкарбазида. При наличии

шестивалентного хрома вода окрашивается в сиренево-розовый цвет.

Отбор проб производится: из приемной камеры, после отстойников-

усреднителей, с общего выхода после очистных сооружений [78].

Таблица 2.1.

Стоимость и расход реагентов для очистки сточных вод

Затраты на

Наименование Стоимость, Расход, т реагенты,

реагента руб./кг

тыс.руб./год

1 2 3

бисульфит аммония 1.45 228.5

331.325

гипохлорит натрия 1.80 410.0

738.0

серная кислота 2.20 535.0

1177.0

полиакриламид 7.10 32.5

230.75

известь 0.45 334.6

150.57

хлорная известь 10.80 8.8

95.04

гипохлорит кальция 9.20 23.2

213.44

Таблица 2.2.

Состав основного оборудования очистных сооружений [71].

Наименование Количество, шт. Объем,

м3;

1 2

Накопитель хромовых стоков 1

323

4-х секционный

Накопитель цианистых стоков 1

323

Реактор хромовый 2

Реактор цианистый 1

Камера реакции и смешения 1

Отстойник горизонтальный,

Производительностью 2

45 л/с

Фильтр-пресс 60-ти рамный 1

K/FPRV-880

Фильтр-пресс марки РОМ-40 2

Реагентные баки:

- под бисульфит аммония 2

- под гипохлорит натрия 2

- под кислоту 2

Таблица 2.3.

Показатели очистки хромсодержащих сточных вод по

существующей технологической схеме [72].

Наименование Единицы До После ПДК Степень

ингредиентов измерения очистки очистки согл. очистки,%

1 2 3 4

5 6

РН - 2.0 8.0

Сухой остаток мг/л 820.5 70.9 1000

91.4

Цианиды мг/л 0.2 0 .00005 0.28

98.9

Хром (VI) мг/л 94.2 0.00008 0.14

98.9

Хром (III) мг/л 16.3 0.32 0.5

98.0

Железо мг/л 0.3 0.2

0.736 50.0

Цинк мг/л 175.5 0.45 0.079

98.7

Медь мг/л 8.5 0.21

0.05 97.5

Никель мг/л 5.7 0.086 0.09

98.5

Кадмий мг/л не обн. - 0.021

Нефтепродукты мг/л 1.0 1.0 0.69

2..3. Утилизация промышленных отходов завода «Автоприбор»

Площадка для размещения промышленных отходов размещается западнее

поселка Ново-Александрово Суздальского района на территории бывшей

городской свалки. В настоящее время данный полигон не отвечает современным

требованиям к спецполигонам по захоронению твердых бытовых отходов, поэтому

туда могут вывозиться только отходы, относящиеся к 4 классу опасности.

Только треть всех отходов находит свое применение в строительстве.

(Описание рекультивации полигона см. Приложение 1).

2.4. Оценка эффективности работы очистных сооружений станции

нейтрализации площадки “А”

Из недостатков станции нейтрализации следует отметить:

1) Реагентный метод очистки приводит к образованию большого количества

обводненных осадков, содержащих токсичные тяжелые металлы. Из-за

отсутствия специального полигона основная масса осадков складируется

на собственной территории предприятия, что создает реальную угрозу

вторичного загрязнения окружающей среды.

Осадки от нейтрализации сточных вод содержат тяжелые металлы в количествах,

представляющих промышленную ценность, в связи с чем целесообразно извлекать

их из осадка.

Периодический режим обезвреживания хром- и циансодержащих сточных вод, что

при расходах более 30 м 3/ч не рекомендуется.

2) Отсутствие хром- и цианметров в реакторах, что приводит к

перерасходу реагентов.

3) Избыточное накопление осадка в отстойниках, приводящее к их износу и

снижению эффективности очистки, в том числе и по тяжелым металлам и

нефтепродуктам.

Приложение 8.1.

Рекультивация полигона по захоронению промышленных отходов

Площадка для размещения промышленных отходов размещается западнее

поселка Ново-Александрово Суздальского района на территории бывшей

городской свалки.Площадка представляет собой отсыпанные и уплотненные

бытовые отходы мощностью до 3 м, присыпанные грунтом. Рельеф местности

спокойный с уклоном в южном направлении. Проектом предусматривается

устройство замкнутых обваловок из грунта, заполнение отходами

гальванического производства траншей между обваловками и засыпка отходов

грунтом. Общая площадь участка 2 га, продолжительность складирования

отходов 2 года. Окончательная засыпка участка полигона увязана с общей

планировкой закрытой городской свалки, подлежащей рекультивации.

Складированию подлежит шлам гальванического производства (в сутки 14 т).

Метод складирования - траншеи. Траншеи выполнены по спланированной

поверхности участка существующей городской свалки, устройством чередующихся

грунтовых валов, в промежутках которых складируется шлам общим слоем не

более 0.5 м. Чтобы было равномерное заполнение траншей отходами, из-за

уклона местности, периодически котлован пересыпается грунтовыми

перемычками. После заполнения всей длины траншеи отходами, она засыпается

грунтом.

Рекультивация закрытого полигона городской свалки производится через 4

года после закрытия полигона и направлена на восстановление сенокосных

угодий. Рекультивация включает в себя: технический и биологический этапы.

Технический: планировка участка, отсыпка замкнутых грунтовых котлованов, их

заполнение гальваническим шламом, засыпка шлама грунтом, формирование

откосов, планировка шлама

Продолжение приложения 8.1.

площадке, подвозка потенциально плодородного грунта и разравнивание его по

участку и откосам. Рекультивационный слой состоит из отсыпанных

грунтовых валов высотой 80 см, заполненного шламом пространства между ними

толщиной 50 см и присыпанного грунтом толщиной 30 см. Общий подстилающий

слой засыпается на 20 см плодородной почвой. Биологический этап: уход за

посевами, уборка урожая. Через 2 – 3 года территория передается совхозу для

последующего использования земли. Для биологического этапа характерно

внесение удобрений. Травосмесь составляется из 2 – 3 компонентов и более

(клевер 10%, овсяница луговая 30%, пырей 40%, полевица белая 20%).