используемой в гальваническом производстве.

 

Показатели качества воды, мг/л, до	Допустимые значения показателей качества и ингредиентов по категориям
Сухой остаток			5,0
Мутность	2,0	1,5	-
Жесткость, мг-экв/л	7,0	6,0	0,35
РН	6,0-7,0	6,5-8,5	5,4-6,6
Электропроводность, См/м (200С)	2*10-3	1*10-3	5*10-4
Сульфаты			0,5
Хлориды			0,02
Нитраты			0,2
Фосфаты		3,5	1,0
Аммиак		5,0	0,02
Нефтепродукты	0,5	0,3	-
ХПК			-
Остаточный хлор	1,7	1,7	-
ПАВ	5,0	1,0	-
Ионы тяжелых металлов:
Суммарно		5,0	0,4
Железо	0,3	0,1	0,05
Медь	1,0	0,3	0,02
Цинк	5,0	1,5	0,2
Никель	5,0	1,0	-
Хром трехвалентный	5,0	0,5	-

 

1 – Промывка деталей в операциях подготовки поверхности к покрытию, кроме 2 и 3.

2 – Приготовление электролитов и промывка деталей во всех случаях, кроме 3.

 

В ЦНИИ КИВР (комплексного использования водных ресурсов) – Белоруссия - разработаны компактные водоочистные установки типа ЭТО для непрерывной обработки сточных вод гальванопроизводств.

 

ЭТО представляют собой комбинированные установки с использованием электрохимических методов очистки сточных вод с высоким содержанием взвесей. В установке использован электрогоагулятор Иркутского политехнического института. Производительность - 7 м³/час, U = 12 В, I = 740 А. В электрокоагуляторе 17 электродов площадью 16 м² с межэлектродным расстоянием 20 мм. Габариты установки: 2000 х 1400 х 1100 мм.

 

ЭТО-Ф-2-25 реализует в одном сооружении целый комплекс обработки хромсодержащих сточных вод с высоким технологическим эффектом: остаточное содержание взвеси - 5 мг/л, Cr⁶⁺ нет, железо - 3 мг/л, влажность осадка – 99,5%.

 

Разработаны технологические схемы очистных сооружений – самотечные и с насосами.

 

 

 

Очищенная вода

 

	Рис.9. Схема очистных сооружений с комбинированной установкой типа ЭТО.

 

 

Технологическая схема очистных сооружений с комбинированной установкой типа ЭТО предусматривает:

· раздельное поступление в соответствующие резервуары очистных сооружений хромсодержащих промывных вод, кислотно – щелочных промывных вод, щелочных отработанных растворов, а также хромовых и кислых растворов;

· обработку хромовых и кислых растворов железной стружкой (окисление Cr⁶⁺ до Cr³⁺);

· нейтрализацию отработанных хромовых и кислых растворов щелочными растворами;

· возможность подачи (дозировку) хромовых и кислых растворов в усреднитель для совместной электрохимической обработки;

· электрохимическую обработку хромсодержащих промывных вод и растворов;

· автоматическое регулирование величины рН кислотно – щелочных и хромсодержащих промывных вод;

· смешение нейтрализованных кислотно – щелочных и сточных вод, прошедших электрохимическую обработку;

· коагуляцию примесей и их укрупнение в слое взвешенного осадка;

· осаждение примесей в виде нерастворимых гидроокислов металлов методом тонкослойного отстаивания;

· гравитационное уплотнение осадка в осадконакопителях установки ЭТО;

· обезвоживание осадка центрифугированием;

· возврат фугата в усреднитель, в котором происходит выравнивание концентраций примесей и расхода жидкости.

 

Очистная станция оборудована системами автоматического регулирования дозировки и подачи промвод, автоматического регулирования рН растворов, автоматического включения в работу электролизера и сигнализацией уровней жидкости.

 

Очистные сооружения работают следующим образом. Хромсодержащие промывные воды из цеха поступают в усреднитель хромовых вод, в котором происходит выравнивание концентраций примесей и расхода жидкости. При достижении в усреднителе рабочего уровня открывается электромагнитный клапан на трубопроводе подачи воды в электролизер установки ЭТО и включается в работу выпрямительный агрегат. При выработке жидкости в усреднителе до минимального уровня автоматически выключается выпрямительный агрегат и закрывается клапан, прекращающий подачу жидкости в электролизер.

 

Кислотно – щелочные промывные воды в усреднитель кислотно – щелочных стоков, где с помощью системы автоматического регулирования величина рН поддерживается в заданных пределах. Далее кислотно – щелочные сточные воды поступают в установку ЭТО через нижнее водораспределительное устройство. Осадок, скапливающийся в осадконакопителях установки, по мере его накопления подается на центрифугу для обезвоживания. Обезвоженный осадок вывозится на захоронение или утилизацию. Фугат возвращается в усреднитель кислотно – щелочных стоков.

 

Щелочные отработанные растворы из цеха поступают в бак для щелочи и щелочных отработанных растворов и используются в схеме автоматического регулирования величины рН в усреднителе кислотно – щелочных стоков, что позволяет сократить расход щелочи, которая добавляется в бак только для восполнения недостающего количества отработанных растворов.

 

Хромовые отработанные растворы из цеха поступают в накопитель – реактор хромовых и кислых промвод. Туда же подаются и кислые отработанные растворы или же кислота для поддержания величины рН £ 3, после чего в накопитель – реактор опускается корзина с отходами стали (стружкой). В результате происходит растворение стали и восстановление хрома до трехвалентного. После полного восстановления хрома корзина со стружкой поднимается, и в накопитель – реактор подается щелочь (щелочные отработанные растворы) для нейтрализации до рН = 6,5 – 8,5. Образующаяся суспензия поступает непосредственно в центрифугу на обезвоживание.

 

Опыт эксплуатации очистных сооружений с установками ЭТО показал их высокую надежность и эффективность (компактность установок, простота изготовления и эксплуатации).

 

Для организации бессточного участка оксидирования стали можно применить многокаскадную трех-четырехступенчатую противоточную промывку:

 

 

Восполнение потерь

раствора на испарение Перелив воды Чистая вода

 

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

	Рис.7. Схема многокаскадной противоточной промывки.

 

 

Температура рабочего раствора ванны обезжиривания +60⁰С, ванны оксидирования – +135⁰С, и потери рабочих растворов на испарение можно сбалансировать добавлением промывной воды, а также возвратом компонентов раствора из системы вентиляции (для ванны обезжиривания). Кроме того, для корректирования водного баланса в схему системы вентиляции можно включить, кроме каплеотделителя, испарительный аппарат:

	Воздух

Чистая вода

 

	Испаритель		Каплеотделитель

 

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

Процессная ванна Многокаскадная противоточная промывка

	Рис.8. Схема водного баланса.

 

В ПО “СТАРТ" разработаны и реализованы проекты гальванического оборудования и их отдельные компоненты для предприятий Минатома РФ, Москвы, Пензы и других городов России, а также для Германии, Швейцарии. Впервые представленные технические решения в совокупности с разработанными автором (Алексеев А.Н., ПО СТАРТ) новыми конструкциями транспортирующих устройств, обеспечивающих полную герметизацию рабочей зоны при реализации процессов загрузки – выгрузки и улавливание стекающих с деталей капель электролита (раствора) в процессе транспортировки, позволяют комплексно и наиболее эффективно решить задачу по созданию современного гальванического оборудования, отвечающего самым высоким требованиям.

 

Разработаны принципиально новые конструкции процессных ванн травления, декапирования, промывки. В частности, разработаны ЭФС (элементы формирования струй) из полиропилена со сформированными в них параллельными рядами сопловых отверстий наиболее эффективного – коноидального профиля. Шахматное размещение их на распределительных коллекторах обеспечивает неразрывность зоны струйной обработки, отсутствие образования "мертвых зон" и зон взаимогашения струй (промывная вода, растворы обезжиривания, травления). Процессы промывки производятся в динамическом режиме – в процессе выгрузки подвески с деталями, что позволяет резко сократить количество промывных вод, а в ряде случаев вообще исключить отдельные ванны промывки.

 

Вынос раствора при операциях промывки достигает 0,5 л/м². При одной ванне улавливания и двухступенчатой промывке расход воды на промывку составляет 40 – 50 л/м². При установке трехступенчатой промывки расход воды уменьшается на 60%. Однако, при этом наблюдается недостаточная промывка деталей 2-ой 3-ей групп сложности (резьбовые, глухие отверстия, узкие пазы, углубления). На промывку идет не менее 20 сек., существует большая вероятность непроизводительного расхода воды в случае холодной и горячей промывок, длина технологических линий большая. От этих недостатков свободны универсальные методы комбинированной промывки, включающие проведение операций в динамическом режиме, в процессе перемещения деталей или в самой процессной ванне, или после струйной химической обработки. Использование данных методов позволяет обеспечить промывку деталей необходимым и постоянным количеством промывных вод, причем, может использоваться и подвеска, и барабан, и корзина. Массовые числа Фурье 4,4 – 7,8 против 1,7 – 2,2 при декантации. Струйная очистка (промывка, в частности) – наиболее эффективный способ очищающего воздействия за счет за счет механических, физико – химических или химических факторов. При этом механическое воздействие среды на загрязненную поверхность является основным в процессе струйной очистки, а его определяющим параметром является давление очищающей среды.

 

В ПО СТАРТ разработаны 3 модификации элементов формирования струй (ЭФС) субмиллиметрового режима, включающие непосредственно матрицу непрерывной промывки (МНП), корпус для ее крепления, а также комплект соединительных и крепежных элементов, подсоединение ЭФС к соответствующим трубопроводам.

 

№ модификации	ncoN=1 шт	Nco шт	Bcoэфф мм	Hcoэфф мм	dcoвых мм	dcoвх мм	q л/с
					0.8	5.0	0.05
		2(1)			0.7	2.5	0.10
		4(3)			0.7	2.5	0.20

 

n – количество сопловых отверстий в одном ряду;

а – ширина зоны струйной обработки;

м – высота зоны струйной обработки;

п – удельный расход при р = 0,2 МПа.

 

Разработаны новые конструкции МНП для деталей 2-ой 3-ей групп сложности в автоматическом режиме (привод, поворот). В цехе гальваники АО “Электромеханизм” на автоматической линии цинкования (шифр линии МГЛ-423-10.1642.00.000) установлена ванна улавливания, оснащенная такими распределительными коллекторами с ЭФС 2-ой модификации при n^co_N=1 = 78 и N^co = 2 и 1, количество – 8 (по 4 на каждом коллекторе). Структура матриц – двухрядная, однорядная, материал – полистирол. Ширина зоны струйной обработки – 800 мм. Материал коллекторов, соединительных элементов и крепежа – 12Х18Н10Т. Обрабатываются детали 2 группы сложности на подвеске 800 х 850 мм, S = 0,9 м². Напорная система локального вида обеспечивает подачу в распределительные коллекторы воды до 12 м³/час при р = 0,2 МПа. В состав напорной станции входят электронасосный агрегат типа КХМ 50-32-125 (15/20), регулирующие вентили, бак – наполнитель, автоматический пускатель, резинотканый рукав, тележка, соединительная арматура. Сокращены расход воды на промывку в 100 раз и время промывки в 10 раз. Длина гальванической линии стала короче за счет исключения ванн улавливания.

 

На основе новых конструкций созданы малоотходные, малоэнергоемкие, ресурсосберегающие и высокопроизводительные модули и линии гальванохимической обработки. Исключена необходимость строительства централизованных очистных сооружений.

 

Режим работы ускоренной струйной промывки (УСП)– дискретный: 3 –4 включения по 8 – 10 секунд на цикл. Отмечена малоэнергоемкость: десятки ватт при установленной мощности электронасосного агрегата 1 кВт.

 

Наименование исследуемого параметра	1-я ванна проточной промывки в двухкаскадной противоточной промывке	Струйная промывка
Двухрядные ЭФС	Однорядные ЭФС
Качество промывки	+	+	+
Расход промводы:
Удельный, л/м2		7,0	5,1
Удельный, л/с	0,08	1,7	0,9
Часовой, л/ч фактич.
Время промывки, сек.	30 - 60	5,5	5,5
Концентрация отмываемого компонента, г/л (средняя)	0,01 – 0,1	3,3	5,0
	РН = 1,4 для раствора травления в HCl

 

Технические характеристики:

 

Время достижения струями полного рабочего напора – 3 сек. при длине соединительного шланга 4 м. Зона струйной промывки кратна 200 мм, разный угол наклона ЭФС.

 

Количество стекающей воды после окончания струйной промывки и отключения электронасосного агрегата - 1,0 – 1,5 л. Нужны поддоны для улавливания или введение в состав УСП соответствующих исполнительных механизмов (например, двухходовых или трехходовых электромагнитных клапанов для отвода воды в емкость – накопитель).

 

Конструкция ванны струйной промывки должна обеспечивать быстрый (в течение 1 – 2 минут) и полный слив всей промывной воды, загрязненной отмываемым компонентом, надежное крепление и различную ориентацию коллекторов с ЭФС, экраны для улавливания брызг.

 

 

Разработана автоматизированная установка для гальванохимической обработки или горячей промывки.

 

Разработаны методы и оборудование для локализации и удаления агрессивных испарений, газов и аэрозолей. Для автоматического регулирования потока воздуха на этапе нагрева (остывания) используется самодросселирование потока отсасываемого воздуха в бортовых отсосах автономными элементами с термодеформируемой поверхностью. Это сокращает требуемую мощность вентиляционной системы в 10 раз и увеличивает максимальное снижение вредных примесей.

 

Разработаны конструкции ванн струйной промывки или химического обезжиривания с возможностью локализации и удаления вредных примесей на этапах загрузки – выгрузки, легко встраиваемые в действующие автоматические линии.

 

Техпроцессы струйного обезжиривания и промывки могут быть совмещены в одной ванне. Струйное обезжиривание производится моющим раствором неионогенных ПАВ (ОП-7 концентрацией 30 г/л) в течение 40 сек. При струйной промывке детали монтируются на подвесках.

 

Разработан универсальный метод первичной рекуперации пассивного и активного типов: возврат незадействованной воды в сборник промывной воды происходит при помощи разомкнутых трубопроводов. Ванна промывки погружением оснащается замкнутым противоточным теплообменником. Регенерация растворов может быть произведена путем ультрафильтрации, мембранного разделения растворов обезжиривания и травления.

 

Разработанный малоотходный модуль гальванохимической обработки универсален и представляет собой новое поколение оборудования. На его основе работает линия бессточной гальванохимической обработки.

 

Литература.

 

1. Абдурасулов И.А., Очистка сточных вод гальванических производств, Фрунзе, 1989 г.

2. Батоева А.А., Совершенствование конструкции и интенсификация работы локальных очистных сооружений сточных вод гальванических производств, Иркутск, 1997 г.

3. Бейгельруд Г.М., Макаренко С.Н., Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов с созданием оборотного цикла гальванического производства, М., 1999 г.

4. Бейгельруд Г.М., Создание оборотного цикла гальванических производств, М., 1996 г.

5. Бескин А.Л., Современные способы рационального использования металлоотходов производства (утилизация шламовых отходов гальванических производств), М., 1989 г.

6. Булыгина Т.Г., Совершенствование систем очистки сточных вод гальванического производства, Минск, 1987 г.

7. Бучило Э., Очистка и использование сточных вод гальванических производств, М., 1974 г.

8. Быковец В.П., Термическая сушка гидроксидных остатков сточных вод в пневмонагнетательных установках, М., 1992 г.

9. Волоцков Ф.П., Очистка и использование сточных вод гальванических производств (зарубежный опыт), М., 1983 г.

10. Гальванотехника и обработка поверхности-99, Всероссийская н-т конференция, М., РХТУ, 1999 г.

11. Губанов Л.Н., Очистка сточных вод гальванических производств, Н. Новгород, 1996 г.

12. Запольский А.К., Комплексная переработка сточных вод гальванического производства, Киев, 1989 г.

13. Ильин В.И., Разработка электрохимической технологии глубокой очистки сточных вод гальванического производства с повторным оборотом, М., 1992 г.

14. Кавардаков Н., Регенерация электролитов и Металлов в гальванике, Пермь, 1989 г.

15. Казаков Е., Очистка сточных вод гальванических производств и регенерация металлов из них, М., 1988 г.

16. Какабаев Р.И., Применение модифицированных мембран для опреснения воды и извлечения цветных металлов из промывных вод гальванических производств, Ашхабад., 1995 г.

17. Кимтене Д.П., Рекуперация металлов, утилизация и ликвидация отходов гальванотехники, Вильнюс, 1987 г.

18. Ковалев В.В., Безотходная технология в гальванотехнике. М., 1988 г.

19. Ковалев В.В., Регенерация отработанных растворов в гальванотехнике, М., 1991 г.

20. Колесников В.А., Экономия и ресурсосбережение электрохимических производств. Промывные и сточные воды, М., 1989 г.

21. Комар М.И., Очистка сточных вод гальванических производств с применением электромагнитных фильтров, М., 1990 г.

22. Коротченко В.С., Переработка и использование отработанных гальванических растворов в процессах очистки стоков, Одесса, 1989 г.

23. Лаумянскас Г.А., Пути снижения количества сточных вод и возможности уменьшения отходов производства в гальванотехнике, М., 1976 г.

24. Малоотходные и ресурсосберегающие процессы в гальванотехнике, М., 1988 г.

25. Методы очистки производственных сточных вод, М., 1977 г.

26. Методы очистки сточных вод гальванических цехов, Киев, 1989 г.

27. Округ Л.Н., Рациональное водоиспользование и современные методики очистки сточных вод гальванических цехов, Киев, 1976 г.

28. Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике, Пенза, 1995 г.

29. Регенерация химических растворов, элюатов и металлов в гальваническом производстве, Пенза, 1988 г.

30. Рекомендации по сокращению сброса металлов при работе гальванических производств, СПб., 2000 г.

31. Савицкая И.В., Разработка электрохимического способа очистки сточных вод с утилизацией отходов – гидроксидов тяжелых металлов, М., 1996 г.

32. Тихонов К.И., Очистка технологических растворов гальванических производств от ионов тяжелых металлов, Л., 1990 г.

33. Тищенко Н.Ю, Утилизация отходов гальванических производств, М., 1991 г.

34. Феофанов В.А., Глубокая очистка сточных вод от катионов металлов с использованием метода гальванокоагуляции, Сб. трудов Казмеханобр, Алма-Ата, 1987 г.

35. Химические и электрохимические методы очистки и регенерации электролитов и стоков гальванического производства, Киев, 1975 г.

36. Шпаковский Э.П., Очистка сточных вод гальванопроизводств с использованием комбинированных установок, Минск, 1989 г.

37. Экологически чистые технологические покрытия металлов, проблема обезвреживания и утилизации стоков гальванических производств, Пермь, 1990 г.

38. Экология и ресурсосбережение в электрохимическом производстве, М., 1998 г.

39. Электрохимия в решении проблем экологии, Новосибирск, 1990 г.

 

 

Составил: Евтушенко Н.Н.

Тел/факс (812) 115-05-62

[email protected]

[email protected]