Файл: Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений.pdf

является использование способности взаимно частичной нейтрализации этих сточных вод. pH смешанных сточ­ ных вод может быть изменен в широких пределах: от кислой до основной.

Коррекция реакции сточных вод до заданного значе­ ния pH имеет целью создание условий, обеспечивающих полное выделение гидроокиси тяжелых металлов, часто присутствующих в сточных водах гальванотехнических ванн. Приведем пределы значений pH, при которых гид­ роокиси этих металлов выделяются в заметных коли­ чествах:

На основе исследований Уэдекинда и Шлегела, упо­ минаемых Боргертом [12], можно принять, что в облас­ ти значений pH от 8,5 до 9 концентрация ионов метал­ лов, образующихся в сточных водах гальванических про­ цессов, находится ниже ІО-5 моль/л, за исключением ионов Fe2+, Zn2+, Cd2+ и Ni2+.

Такая степень очистки сточных вод, отводимых в го­ родскую канализацию или в водоем, вполне достаточна.

В тех случаях, когда необходимо дальнейшее сниже­ ние концентрации некоторых ионов тяжелых металлов

(Fe2+, Zn2+, Ni2+, Cd2+) pH очищенных сточных вод по­ вышают до 10, а затем после выделения взвеси гидро­ окиси тяжелых металлов корректируют реакцию сточ­ ных вод до значения pH —9.

Реакция нейтрализации протекает очень быстро, и при дальнейшем смешивании вся масса сточных вод приобретает одинаковое значение pH в течение несколь­ ких минут. .

Так как смешанные сточные воды могут иметь кис­ лую или основную реакцию, то коррекцию их pH до зна­ чения р Н = 9 проводят с помощью добавки соответству­ ющего основания или кислоты. Для этой цели применя­ ют 5—10% - н ы й раствор известкового молока, 10—2 0 % - ный раствор NaOH, а также 10—20%-ный раствор сер­ ной или соляной кислоты.

3 Зак. 569 65

Для удаления взвеси, возникающей в процессе ней­ трализации сточных вод, их направляют в отстойники или в сепараторы, откуда они после осветления поступа­ ют в водосборник.

Нейтрализацию сточных вод можно проводить перио­ дически или непрерывно в зависимости от типа приме­ няемых для этой цели устройств. В условиях периоди­ ческого накопления и нейтрализации сточных вод конт­ роль за протеканием процесса может осуществляться с помощью химических анализов пли экспрессного замера pH сточных вод. При непрерывной же нейтрализации сточных вод неизбежны непрерывный замер величины pH и автоматическое управление количеством добавляе­ мых реагентов.

Часто на выходе обычных сточных вод к резервуару устанавливают измерители pH, концентрации CN и хро­ ма вместе с регистрирующей аппаратурой для контроля процесса очистки сточных вод. Эти устройства часто сое­ динены с сигнализацией и блокадой отвода сточных вод.

Другие методы очистки сточных вод

Среди методов очистки сточных вод гальванических отделений, имеющих промышленное значение, внимания заслуживают, кроме уже упоминаемых химических ме­ тодов, методы ионитовые и электрохимические [ЭО, 31].

Имеются случаи, когда применяют оба эти метода [29]. Каждый из указанных методов имеет свои опреде­ ленные недостатки и преимущества, тем не менее они несомненно являются более современными по сравнению с классическим химическим методом. Основное их преи­ мущество состоит в возможности нейтрализации кон­ центрированных сточных вод, в получении ценных элек­ тролитов и чистой воды, пригодной для повторного ис­ пользования. С помощью таких методов возможно соз­ дание в гальваническом отделении замкнутой системы циркуляции технологической воды и почти полное устра­ нение необходимости слива сточных вод в канализацион­ ную &истему. Несмотря на то, что новые методы очистки сточных вод гальванических отделений находятся еще на стадии интенсивных исследований, уже существует много гальванических отделений, в которых они приме­ няются. Это в особенности относится к ионитному мето­ ду, технология которого полностью освоена в промыш­ ленном масштабе.

66

Ионообменный метод

Возможность применения ионообмена (ионитов) для устранения простых катионов и анионов, а также комплексных ионов из сточных вод гальванических от­ делений была известна давно, но еще несколько лет то­ му назад этот метод имел лишь теоретическое значение, так как известные в то время иониты не имели достаточ­ ного сопротивления окисляющему воздействию химиче­ ских соединений, содержащихся в тех сточных водах и, кроме того, они имели малую обменную емкость.

Этот метод достиг промышленного значения в тот момент, когда были изготовлены ионообменники полимеризационного типа (на основе полистирола, армиро­ ванного двувинилбензолом) с высоким химическим со­ противлением и большой обменной емкостью.

В этом методе применяют в основном сильнокислые

катиониты с группами SOT и аниониты с группами

[(CH3)3(NH2—NHR)]N+. В табл. 8 приведены основные свойства некоторых катионитов и анионитов, применяе­ мых в технологии очистки сточных вод гальванических отделений.

Таблица 8

Свойства некоторых катионитов и анионитов (в виде шариков),

применяемых при очистке сточных вод гальванических отделений

Ионитный метод можно применять для очистки от­ дельных видов первичных сточных вод или отдельных групп смешанных сточных вод. В некоторых случаях ус­ тановки для очистки промывных вод, возвращаемых пос-

ле очистки для повторного использования, строят вбли­ зи гальванических ванн. Кажется, что такое расположе­ ние имеет и определенные достоинства.

В технологии очистки сточных вод иониты применя­ ют в основном для утилизации из электролитов ценных растворов, пригодных для повторного непосредственного или косвенного использования, а также для получения чистой технологической воды, повторно используемой в процессах промывки.

Достижение этих целей приводит к очень значитель­ ному, а в определенных случаях и полному, ограничению слива сточных вод в канализационную систему при од­ новременном ограничении до минимума забора свежей воды.

Индивидуальную очистку отдельных категорий пер­ вичных сточных вод применяют преимущественно лишь только в незначительных случаях, когда сточные воды содержат ценные металлы (серебро, золото, никель, мо­ либден и т. д.) или электролиты, пригодные для повтор­ ного использования (хромовая кислота). В остальных случаях очищают смешанные сточные воды, имея в ви­ ду повышение концентрации в них электролитов, что позволяет проводить нейтрализацию химическими мето­ дами в небольшом объеме раствора.

Если единственной целью является выделение из об­ рабатываемых сточных вод катионов металла, то доста­ точно применить катионит, с которым ион металла бу­ дет связан в соответствии с реакцией

КТ — н + + Ме+ ^ КТ — Ме+ + Н+,

где КТ— Н+ — катионит в виде водорода; Ме+ — ион металла.

Раствор при этом будет слегка окислен. Регенерируя катионит раствором кислоты, превращают его в форму водорода; одновременно в отводимом растворе будут на­ ходиться соль металла и кислота, применяемая для ре­ генерации. Так как регенерацию проводят с помощью небольшого количества кислоты, то получаемый сток имеет высокую концентрацию (в основном 5—10%).

Примером может служить применение этого метода для утилизации никеля из первичных сточных вод

(рис. 15).

Сточные воды, отводимые из катионитовой колонны, после удаления ионов тяжелых металлов имеют кислый

68

характер и требуют химической нейтрализации перед поступлением их в водоем. Чтобы получить из них воду, пригодную для повторного использования, их подверга­ ют добавочной очистке в анионитовой колонне в гид­ роксильной форме:

A t - OH“ + Н+ C P - At] —CI“ + H20,

где A t —OH“ — анионит в виде гидроксила.

Тогда происходит обмен анионов на гидроксильные

содержащий Ni

Батарея катионитовых и анионитовых колонн явля­ ется универсальной системой, позволяющей проведение полной деминерализации растворов (рис. 16). Подвер­ гая катионит регенераций с помощью кислоты, получаем сток, содержащий соль этой кислоты, а регенерируя ани­ онит основанием, — соль этого основания, в соответст­ вии с уравнениями:

КТ — Ме+ + Н+ С Г - кг—н+ + Ме+ С Г ;

А~ — анион, удаляемый из анионита.

69

Сточные воды, очищаемые ионитным методом, требуют предварительного удаления из них всех взвесей и дисперсии. С этой целью для удаления масляной диспер­ сии ее фильтруют через коксовый фильтр, а для удале­ ния взвесей — через сепаратор. Недостаточное удаление взвесей или коллоидов из сточных вод приводит к посте­ пенному закупориванию каналов в зернах ионита и к снижению его обменной емкости.

На рис. 17 приведена схема ионитной очистки трех . видов сточных вод гальванического отделения. Схема эта имеет общий характер и ее отдельные участки мо­ гут быть изменены в особенности в той части, которая связана с выделением отдельных видов ионов ценных металлов.

70

Все виды сточных вод подвергают обезжириванию и фильтрации. Цианидные сточные воды, содержащие сое­ динения простых и комплексных цианидов, пропускают через колонны с катионитом в виде водорода, который задерживает ионы тяжелых металлов, а при окислении реакционной среды приводит к разложению комплекс­ ных цианидов на простые.

Сточные воды, свободные от ионов тяжелых метал­ лов, проходят затем через колонны, заполненные анио­ нитом в виде гидроксила, которые задерживают ионы цианида, а также и другие анионы, содержащиеся в сточных водах.

Таким образом, из анионитовой колонны выходит полностью деминерализованная вода, пригодная для повторного использования.

Регенерацию катионита проводят б—10%-ным раст­ вором H2SO4, применяя его в два-три раза больше, чем это рекомендует теория с учетом обменной емкости ионита.

Регенерацию анионита проводят 10%-ным раствором NaOH, применяя его также в избытке.

Выделения и попадания циановодорода в растворы, полученные в результате регенерации, опасны, поэтому катионитовую колонну перед регенерацией серной кис­ лотой промывают чистой водой, направляемой затем в анионитовую колонну.

Раствор после регенерации катионита содержит раст­ воренные слои тяжелых металлов с концентрацией до 10% и избыток кислоты, применяемой для регенерации. Если регенерированные металлы представляют ценность, то раствор после регенерации подвергают дальнейшей переработке, в противном случае его направляют на хи­ мическую нейтрализацию.

Раствор после регенерации анионита содержит преж­ де всего цианид натрия, а также небольшие количества комплексных цианидов и других солей натрия. Если об­ работке подвергают всего лишь один вид сточных вод, то существует возможность повторного использования раствора после регенерации для повышения концентра­ ции основной ванны, в других случаях этот раствор под­ вергают химической нейтрализации при концентрации цианидов ниже 1 г/л CN. Более концентрированные раст­ воры можно нейтрализовать электрохимическими ме­ тодами.

71