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

Подсчет размеров и количества ионитовых колонн начинают с выяснения технологической характеристики ионита, а именно: х — полезной обменной способности, кг-экв/м3; Р — насыпной массы, кг/м3; К — удельной нагрузки фильтрации, м3/ч на 1 м3 смолы; ѵ — скорости фильтрации, м/ч.

Зная интенсивность подвода сточных вод и допускае­ мую для данного ионита удельную нагрузку фильтра­ ции, определяют объем ионита, необходимый для очист­ ки сточных вод, подводимых в течение часа:

Учитывая допустимую скорость фильтрации, опреде­ ляют теоретическую поверхность ионитового слоя, при­

где Н —высота ионитового слоя (4,5—2,0 м). При этом следует выбрать значение ѵ и Я (в допускае­ мых пределах) таким образом, чтобы

ѵ > ѵ 2

Подбирая соответствующую продолжительность цик­ ла работы ионитовой колонны и ее диаметр, можно ус­ тановить необходимое количество ионитовых колонн для очистки сточных вод, подводимых за определенное время

м2.

Так как для обеспечения непрерывности технологиче­ ского процесса следует установить по крайней мере две однотипные ионитовые колонны, то івремя работы одной колонны не может быть короче времени ее регенерации.

Конструктивные размеры ионитовой колонны зави­ сят от деталей технологического решения.

Одновременно следует отметить, что правильное про­

из системы подвода сточных вод.

Полный цикл работы ионитовой колонны состоит из

единений, с тем чтобы не снижать его обменной емко­ сти. Регенерацию ионитов осуществляют растворами кислот, оснований или солей соответствующей концент­ рации. Эти растворы подаются с определенной скоро­ стью насосами из дозаторов.

102

Электрохимические установки

Электрохимические процессы начали применять в технологии очистки сточных вод гальванических и тра­ вильных отделений несколько лет назад. Наиболее час­ то их использовали для утилизации цветных металлов из отработанных травильных растворов или электроли­ тов гальванических отделений.

Делали попытки электрохимического выделения же­ леза из отработанных травильных ванн, составленных из соляной или серной кислоты.

Первые операции электрохимической очистки сточ­ ных вод проводили в классических ванных установках, подобных применяемым в гальванотехнических отделе­ ниях. При использовании в этих условиях нераствори­ мых анодов из раствора выделяются лишь некоторые металлы, а затем отработанный раствор подвергают хи­ миивокому обезвоживанию.

Установки и технология, применяемые в настоящее время, только в небольшой степени похожи на те, кото­ рые использовали больше десяти лет назад. Характер­ ной чертой современной технологии электрохимической обработки сточных вод являются прежде всего интен­ сификация процессов и стремление к получению раство­ ров электролитов и воды, пригодных для повторного использования.

Рассмотрим некоторые уже применяемые или нахо­ дящиеся в процессе исследований установки для элект­ рохимической обработки сточных вод.

Эти процессы с точки зрения применяемых устано­ вок можно разделить на три группы: бездиафрапменные міногоэлектродные, диафрагменные многоэлектрод­ ные и диафрагменные многокамерные (электродиализеры).

Из первой группы процессов можно выделить уста­ новки, применяемые для электрохимического окисления цианидов ['12]. Это преимущественно открытые ванны с попеременно уложенными электродами (катодами и анодами), питаемыми постоянным током. Установки мо­ гут быть проточными или стационарными. Перемеши­ вание сточных вод осуществляется сжатым воздухом [32]. Так как максимальный выход по току в этом про­ цессе достигается при .низких плотностях тока, то уве-

личение производительности установки достигается за счет увеличения поверхности электродов.

Увеличение интенсивности процесса достигалось так­ же (в лабораторных условиях) применением установок

К этой группе процессов принадлежит также ряд ус­ тановок для получения серной кислоты и железа из от­ работанных травильных ванн методам, применяемым фирмой Сименс и Гальеке [25] и подробно рассмотрен­ ным в ігл. IV.

Задача практически сводится к созданию условий электролиза, способствующих выделению на катоде же­ леза, а не водорода, что связано с приблизительно оди­

К другой группе процессов — диафрагменных многоэлектродных принадлежат установки для очистки и ре­ генерации травильных растворов.

Для этих установок характерно применение ионитовых мембран, отделяющих электроды, благодаря чему образуются анодные и катодные камеры. В промышлен­ ных установках применяют мембраны преимущественно одной категории (анионитовые или катиоінитовые) [19], хотя разработаны конструкции и двухдиафранменяых установок в трехкамерной системе с анодной, катодной

тановке анионитовые мембраны отделяют разноименные электроды и образуют катодные и анодные камеры. При пропускании отработанных травильных растворов через катодные камеры происходит выделение на катоде же­

леза и удаление анионов, например SOf“ , через анио­ нитовые мембраны в анодные камеры, где восстанавли­ вается серная кислота, направляемая снова в травиль­ ное отделение.

Эта технология неприменима для получения -соляной кислоты из раствора Fe-Cb, так как на аноде выделяет­ ся газообразный хлор.

104

На рис. 27 приведена схема установки, разработан­ ной ів Институте ВОДГЕО в Москве [3]. Установка служит для удаления ионов Fe3+ и Сг3+ из травильного

Рис. 26. Схема установки для регенерации травильного ра­

раствора, составленного из храмовой кислоты. В этом случае использованы катионитовые мембраны, разделя­ ющие отдельные электроды, через которые ионы Fe3+ и Сг3+ піроникают в катодные камеры с серной кислотой.

/ — из травильного отделе­ ния; 2 — на нейтрализацию; К — катионитовые мембраны

Трехкаімернью установки [22] рассмотрены в главе IV. Характерной чертой таких установок является при­ менение катодов, выполненных в виде движущейся лен­ ты, на поверхности которой выделяется 'электролитиче­ ское железо, удаляемое специальными скребками.

Наиболее важный фактор, определяющий промыш­ ленную пригодность рассмотренных выше элѳктрохими-

105

веских методов обработки отработанных травильных растворов, —стоимость эксплуатации, основную долю которой составляет стоимость расходуемой электроэнер­ гии. Как известно, расход электроэнергии пропорциона­ лен суммарному сопротивлению системы, которое в рас­ сматриваемых установках определяется прежде всего между электродными расстояниями и их поверхностью, а также удельным сопротивлением ионитовых мембран.

На величину этого сопротивления в определенной степени можно влиять изменением поверхности электро­ дов и уменьшением расстояния между ними, а также применением мембран с возможно .меньшим удельным сопротивлением. Очевидно, существуют определенные конструктивные и технологические ограничения, от кото­ рых зависят энергетические .параметры.

Обширный экономический анализ подтверждает бо­ лее высокую экономичность электрохимического метода обработки травильных сточных вод по сравнению с хи­

мическим 'Обезвреживанием.

Третья группа применяемой электрохимической обра­ ботки сточных вод характеризуется использованием многокамерных мембранных установок (электродиализеров) и имеет значение прежде всего с точки зрения возможности .преобразования потока разбавленных сточных вод в поток концентрированного раствора элек­ тролита и в поток деминерализованной воды.

Электролиз впервые был применен для обессолива­ ния и деминерализации воды с большим содержанием ионных соединений. В технологии очистки сточных вод, содержащих электролиты, электролиз эксперименталь­ но внедрен два года назад. Он имеет большое значение для создания замкнутых систем оборота технологиче­ ской воды и хорошо совместим с вышерассмотренными устройствами, служащими для электрохимической обра­ ботки концентрированных растворов.

Учитывая значение, какое уделяется .методу элект­ родиализа при повышенной концентрации разбавленных сточных вод и получении этим способом больших коли­ честв технологической воды [43], целесообразно рас­ смотреть более подробно конструкции этих установок [49]. Электродиализеры—многокамерные устройства, по конструкции напоминающие фильтрационные прес­ сы. Отдельные камеры образованы уложенными попере­ менно катионитовыми и анионитовыми мембранами.

106