Обезвреживание и утилизация отходов гальванических производств
Общие сведения. В технологических циклах большинства машиностроительных, металлообрабатывающих, приборостроительных, ремонтных и других предприятий широко применяют гальванические покрытия — электроосаждаемые металлические покрытия, наносимые на поверхность металлических изделий, а также полуфабрикатов-листов, труб, проволоки и т.п. Гальванические покрытия применяются для повышения коррозионной стойкости, износоустойчивости и улучшения декоративного вида изделий. Гальванические покрытия наносят водными растворами или растворами расплавленных солей с помощью электрического тока. При этом неизбежно образуются токсичные сточные воды, которые нельзя сбрасывать без очистки в водоемы и канализацию, а очистка их обычными механическими и биохимическими методами невозможна. С развитием промышленности, повышением требований к качеству и внешнему виду изделий наблюдается и интенсивное развитие гальванической техники. При этом увеличивается количество вредных сточных вод, подлежащих эффективному обезвреживанию. В настоящее время различными предприятиями страны, осуществляющими гальванические покрытия и травление металлов, ежегодно выбрасываются в окружающую среду тысячи тонн высокотоксичных тяжелых металлов, таких как хром, никель, свинец, медь, кадмий, цинк, олово и пр. Общетоксичные, гонадотропные, эмбриотропные и мутагенные эффекты тяжелых металлов хорошо изучены. Известно, что длительное их поступление в организм с водой и пищей в относительно низких дозах может привести к задержке и накоплению металлов в органах и тканях, а впоследствии к развитию интоксикаций, сопровождающихся нарушением функционирования центральной нервной системы, внутренних органов (печени, почек и т.д.), изменением активности ряда ферментов, блокированием ОН-групп белковых молекул и другими изменениями. В ряде случаев было отмечено, что неблагоприятные последствия на организм эти элементы оказывают уже в концентрациях; близких к естественным условиям в пресноводных и морских водоемах. В последнее время установлено, что ионы хрома, никеля, меди, цинка, свинца и других тяжелых металлов нарушают работу кальмодумина — основного регулятора процессов жизнедеятельности организма, в результате чего развиваются наследственные болезни, сердечно-сосудистые расстройства, рак и др. По данным Управления по изучению и контролю загрязнения внешней среды Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды в отдельных регионах страны с развитой промышленностью, имеющих гальванические производства, концентрация тяжелых металлов превысила допустимые нормы в десятки и сотни раз. В табл. 3.8. приведены данные, характеризующие потери металла в одном из министерств страны. Цветные металлы в основном теряются со сточными водами и шламами. Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов Министерства геологии СССР по заданию Моссовета обследовал несколько десятков предприятий с гальваническими производствами столицы. Было установлено, что четвертая часть обследованных предприятий не имеет очистных сооружений в гальванических цехах, а промышленные стоки сбрасываются в городскую канализацию. Другая четверть предприятий перед сбросом гальванических стоков производит их нейтрализацию, что, однако, не приводит к полному выделению металлов из них. И только половина обследованных предприятий предварительно обрабатывает гальванические стоки с целью выделения из них вредных веществ [32].
3.8. Потери металла, т, по годам Металл Потери металла, т 1977 1990 1977 1990 Цинк 13 32 220 537 Никель 4,5 10 114 253 Хром 5 11,6 735 1709 Медь 1 2,2 16 35 Кадмий 4 5,5 30 42
Примечание, Расход металлов рассчитывался исходя из площади покрытая в соответствии с расходными коэффициентами, взятыми из Инструкции по нормированию расхода материалов для гальванических покрытий станкостроительной и инструментальной промышленности (М.: 1977).
Ежесуточно в городскую канализацию из гальванических отделений обследованных предприятий поступает около 22 тыс. м3 стоков, содержащих в среднем (мг/л): хрома — 3,7; никеля — 0,5; меди -- 0,7; цинка — 1,4; свинца — 0,2; кадмия — 0,01. Иными словами, ежесуточно со сточными водами сбрасывается 80 кг хрома, 30 кг цинка, 15 кг меди, 11 кг никеля, 4 кг свинца и 0,2 кг кадмия. Общее количество осадков, ежегодно накапливающихся на очистных сооружениях обследованных предприятий, составляет 77 тыс. т при влажности 98 % (1,5 тыс. т в пересчете на сухое вещество), т.е. они содержат от 10 до 20 т хрома, меди, цинка, более 7,5 т кадмия и свинца, около 4,5 т никеля, 0,75 т олова, 0,03 т серебра и висмута. Приведенные цифры относятся только к обследованным предприятиям, объем осадков всех гальванических производств Москвы гораздо значительнее. По оценкам Института химии и химической технологии АН Литовской ССР, регенерация цветных металлов в стране в настоящее время составляет не более 10 %. Между тем, по содержанию ряда металлов (серебро, висмут, медь, цинк, кадмий и др.), осадки очистных сооружений гальванических производств сопоставимы с природным сырьем. Системы очистки гальванических стоков. Сточные воды, образующиеся в гальванических отделениях промышленных предприятий, подразделяют на отработанные и промывные. Отработанные сточные воды образуются периодически при смене отработанных технологических растворов на свежие, а также при промывке заготовок; Характерной чертой всех сточных вод гальванических отделений является низкая концентрация кислот и высокая концентрация ионов металлов. Сточные воды, поступающие из гальванических отделений, по химическому составу подразделяются на три основных потока: хромосодержащие, циансодержащие и кислотно-щелочные. Хромосодержащие сточные воды образуются после электрохимического хромирования, травления в растворах, содержащих хромовую кислоту, а также хромистой пассивации и прочих процессов, в которых применяют соединения хрома. Циансодержацие сточные воды образуются в процессе покрытий в циансодержащих электролитах и характеризуются преимущественным наличием циан-группы, а также цинка, меди и кадмия. Кислотно-щелочные сточные воды образуются в процессах обезвреживания, травления, осветления, пассивации деталей и характеризуются наличием различных тяжелых металлов, а также железа. Все методы очистки подразделяются на химические, электрохимические и физические. Основными системами очистки гальванических стоков являются проточные, когда нейтрализованная и очищенная сточная вода сбрасывается в канализацию, и замкнутые, когда очищенные стоки используют повторно в технологическом цикле производства. В силу постоянно ужесточающихся норм на содержание тяжелых металлов в очищенных стоках наиболее перспективными являются замкнутые системы водооборота гальванических производств. В настоящее время проектируются и действуют централизованные и децентрализованные (локальные) замкнутые системы водного хозяйства гальванического производства. Централизованные системы предусматривают сбор и совместную очистку всех видов сточных вод на единых очистных сооружениях и последующее распределение очищенной воды по технологическим операциям (рис. 66, а). Возможна доочистка части очищенной воды и подача ее в промывные ванны, для которых необходима вода повышенного качества. Децентрализованные (локальные) системы создаются на базе локальных циклов водооборота при отдельных операциях гальванопокрытий, например никелировании, хромировании и т.п. (рис. 66, б). Как в первом, так и во втором случае предполагается, что отработанные концентрированные электролиты из ванн покрытий регенерируются и используются многократно или обезвреживаются на локальных очистных сооружениях. В отдельных случаях централизованная система допускает прием таких растворов в общую систему при их предварительном усреднении с основной массой воды или дозировании малыми порциями. Создание полностью децентрализованной системы очистки стоков гальванических производств пока невозможно, так как даже при многократном использовании электролитов в процессе их регенерации образуются сточные воды, требующие обезвреживания, имеют место утечки и переливы ванн, образуются сточные воды при регенерации и мойке очистного оборудования и т.п. Таким образом, даже при создании локальных циклов в производственную канализацию будет поступать до 50 % общего объема воды, используемой на производственные нужды, что требует обязательного устройства централизованных очистных сооружений [32]. Централизованные системы очистки стоков основаны, как правило, на реагентных методах предварительной очистки и включают ионообменный или электролизный методы для извлечения растворенных примесей по иной степени дисперсности. В качестве первой ступени очистки применяют также метод электрокоагуляции с последующим отстаиванием и фильтрованием, для хромсодержащих стоков применяют биохимическую очистку. В локальных циклах водооборота используются реагентные, ионообменные, гиперфильтрационные, электрохимические и др. методы очистки. Технологии различных методов очистки сточных вод гальванических производств достаточно полно освещены в литературе по очистке промышленных сточных вод и в данном издании не рассматриваются.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Обезвреживание и утилизация отходов гальванических производств» з дисципліни «Утилізація промислових відходів»
