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

На практике нейтрализацию цианистых сточных вол проводят периодическим или непрерывным методом, что зависит от интенсивности подачи сточных вод и их рас­ хода. Однако существует тенденция к установке, даже в

полного окисления цианидов, то в следующей фазе про­ цесса (окисление цианатов до С 02 и N2) создаются бла­ гоприятные условия для полного выделения гидроокиси металлов в виде взвесей. При проведении же процесса гидролиза цианатов до солей аммония в кислой среде необходима добавочная нейтрализация кислот, содер­ жащихся в сточных водах для создания условий, благо­ приятствующих образованию и выделению взвеси гид­ роокиси металлов.

Так как в полнопрофильных гальванических отделе­ ниях образуются также и остальные две группы сточных вод (хромовых и кислых с основными), то индивидуаль­ ное выделение и удаление взвеси гидроокиси тяжелых металлов из цианистых сточных вод не применяют (пос­ ле нейтрализации цианистых соединений). Такую опера­ цию проводят на смешанных сточных водах. Наиболее часто применяют обработку сточных цианистых вод ме­ тодом гидролиза, чем их окисление до С 02 и N2. Такой метод более простой и дешевле в эксплуатации.

Конец реакции окисления цианидов до цианатов можно установить определением содержания цианидов аналитическим способом. 'Практически было установ­ лено, что выдержка в течение 15 мин избытка активного хлора (5—15 мг/л) в сточных водах при рН =10,5-г11 определяет окончание реакции окисления цианидов.

За протеканием реакции окисления цианидов можно следить и непосредственно по изменению окислительно­ восстановительного потенциала реакционной среды, при­

59

меняя соответствующий измерительный датчик и потен­ циометр. Установлено, что довольно правильную зависи­ мость величины потенциала от концентрации ионов CN- в растворе (при постоянном pH) показывает элемент, состоящий из каломельного электрода и амальгамиро­ ванного серебряного электрода. Эта зависимость в об­ ласти концентраций ионов CN- 0,1—100 мг/л практиче­ ски линейна [12].

Х р о м и сты е сто ч н ы е воды

Группу хромистых сточных вод составляют промыв­ ные воды, образующиеся после электрохимического хро­ мирования, травления в растворах, содержащих хромо­ вую кислоту, хромистой пассивации и иногда других

процессов, в которых применяют соединения хрома.

2_

В сточных водах хром находится в виде ионов О О 4 Концентрация Сг®+ в этих водах колеблется в пределах 5—200 мг/л. Сточные воды, содержащие соединения Сг6+ принадлежат к очень ядовитым и без очистки не могут быть направлены в городскую канализацию или реку.

Из ряда известных методов химической очистки хро­ мистых сточных вод широкое применение нашел метод, основанный на восстановлении Сг6+ до Сг3+ и его выде­

Концентрированные хромистые сточные воды перед их химической очисткой разбавляют до концентрации Сг6+ ниже 2 г/л. Для этой цели их можно подавать пор­ циями в разбавленные сточные воды и вместе с ними очищать.

Восстановление соединений Сг6+ до Сг3+ с помощью

FeS04 протекает по реакции '6FeS04+ 6H2S04-[- “[-2Н2СГО4 *"Сг2 (SO4)3+3Fe2 (SO4)зДДНгО.

Несмотря на свою дешевизну, сульфат железа все реже применяют в качестве восстановителя, что связано со многими технологическими трудностями. Прежде все­ го в процессе хранения в неблагоприятных условиях FeS04 легко окисляется до Fe2(S04)3, что впоследствии затрудняет правильное дозирование раствора соли же­ леза в обрабатываемые сточные воды. Большим недо­ статком применения солей железа в процессе восстанов­

60

ления хроматовых соединений является необходимость использования их с большим избытком, а также образо­ вание больших количеств осадков в процессе нейтрали­ зации сточных вод, особенно при применении сульфата железа в качестве восстановителя и известкового моло­ ка для нейтрализации сточных вод [12]:

Учитывая, что в выделенном осадке содержится око­ ло 98% воды, видно, какой большой объем занимает осадок, полученный при использовании сульфата желе­ за. Это влияет на увеличение стоимости переработки и транспортировки выделенного осадка, которая превыша­ ет стоимость закупки и применения других восстанови­ телей.

В настоящее время для восстановления соединений Сг6+ применяют соответствующие сульфаты или газооб­ разный сероводород.

При этом реакция протекает в следующем порядке:

6 NaHS03 + 3 H2S04 + 4 H2Cr04 - 2 Cr2 (S04)3 +

+ 3 Na2 S04 + 1 0 H20;

3 Na2S03 + 3 H2S04 + 2 H2Cr04-C r2 (S04)3+ 3 Na2S04+5H20;

3 S02 + 2 H2Cr04Cr2 (S04)3 + 2 H20.

Кинетика приведенных реакций в сильной степени зависит от pH реакционной среды, как это показано на рис. 14. Видно, что реакция восстановления Сгб+ до Сг3+ протекает с удовлетворительной скоростью в сильно кис­

Исследования по влиянию концентрации восстанови­ теля на скорость протекания реакции показали, что в растворе с pH = 2-г2,5 практически Сг6+ полностью вос­ станавливается до Сг3+ в течение нескольких минут при использовании 200—250%-ного избытка восстановителя.

В табл. 7 приведен теоретический расход реагентов, необходимых для удаления 1 кг Сг03 из восстанавливае­ мой среды.

Так как восстановление Сг6+ до Сг3+ протекает в очень кислой среде, то к сточным хромистым водам, ре­

61

акция которых преимущественно лишь слегка кислая (рН = 4-ь5), добавляют соответствующее количество кислоты. В этом случае нецелесообразно увеличение объема сточных хромистых вод в результате смешива­ ния их с остальными слегка кислыми сточными водами, так как это приводило бы к значительному расходу кис-

ванического отделения достигается за счет применения

62

Как и в случае цианистых сточных вод, хромистые сточные воды после восстановления Сг6+ до Сг3+ не под­ вергают индивидуальной нейтрализации, а смешивают с остальными сточными водами и вместе с ними они ней­ трализуются. При такой технологии существует опас­ ность повторного окисления Сг3+ до Сг6+ в том случае, когда количество активного хлора, образующегося в цианистых сточных водах, будет значительно больше ко­ личества продуктов нейтрализации хромистых сточных вод. Такая ситуация вполне возможна, хотя на практике и редко встречается. Ее возникновение предупреждают подачей соответственно большего количества восстано­ вителя (NaHSOj,) к хромистым сточным водам или уст­ ранением избытка активного хлора в цианистых сточных водах с помощью тиосульфата натрия.

С целью выделения Сг(ОН)з в виде осадка сточные воды нейтрализуют до pH = 8,5-т-9,5.

Процесс нейтрализации хромистых сточных вод мо­ жет протекать периодически или непрерывно, а его кон­ троль основан на химических анализах или электромет­ рических измерениях реакции и окислительно-восстано­ вительного потенциала среды. Для измерения окисли­ тельно-восстановительного потенциала в этом случае применяют элемент, состоящий из каломельного и пла­ тинового электрода.

При непрерывном, как и при периодическом, способе химической обработки хромистых сточных вод их окис­ ляют до pH —2,5-г-2, а затем, учитывая окислительно­ восстановительный потенциал или результаты химиче­ ского анализа, добавляют соответствующее количество 10%-ного раствора NaHSOj,. Продолжительность реак­ ции достигает в среднем 5—20 мин, после чего сточные воды смешивают с остальными сточными водами и под­ вергают нейтрализации.

Некоторые методы предусматривают применение для восстановления Сг6+ газообразного соединения SO2. В этом случае приготавливают в соответствующем устрой­ стве водный раствор SO2, и подают его в реактор.

К и слы е и щ ел о ч н ы е сто ч н ы е воды

Эти группы сточных вод образуют промывные воды и периодически сливаемые отработанные электролиты, в которых не образуются цианистые и хромистые соеди­ нения. Это в основном растворы, служащие для обезжи­

63

ривания, травления, никелирования, лужения, фосфатирования и т. д. Первичные сточные воды, из которых состоит эта группа сточных вод, смешивают друг с дру­ гом без учета их pH, что приводит к тому, что pH сме­ шанных сточных вод может измениться от кислой до ос­ новной. Характерной чертой таких вод является содер­ жание детергентов и сэмульгированных жиров, образу­ ющихся при обезжиривании металлических предметов, подвергаемых гальванотехнической обработке. Эти ве­ щества, хотя и не затрудняют процесса нейтрализации сточных вод, но оказывают влияние на качество их очистки. Вероятно, в отношении детергентов проблема может быть решена с помощью так называемых мягких детергентов, легко поддающихся биологическому разло­ жению в водохранилищах. Масляную эмульсию же мож­ но задержать путем фильтрации очищенных сточных вод через кокс или другой подобный пористый материал.

Концентрация этих загрязнений в сточных водах за­ метно изменяется, если известковым молоком нейтрали­ зовать смешанные сточные воды, из которых выделяет­ ся осадок гидроокиси металлов и гипса. Такой осадок имеет развитую поверхность и окклюдирует детергенты и масляную эмульсию. Учитывая, однако, трудности, свя­ занные с удалением масляной эмульсии из смешанных сточных вод, необходимо прежде всего избегать подачи замасленных обезжиривающих растворов в канализаци­ онную сеть. Их следует направлять за пределы гальва­ нических отделений на специально отведенную для этой цели площадку.

Для нейтрализации сточных вод, а более точно для коррекции их реакции, применяют 10%-ный раствор из­ весткового молока, приготовленного из гидратизированной извести, а также 10—20%-ный раствор серной или соляной кислоты. Часто применяют отходы химической промышленности. В некоторых случаях, в особенности при непрерывном методе нейтрализации сточных вод, применяют лишь один раствор NaOH. Нейтрализован­ ные сточные воды подвергаются затем осветлению в от­ стойниках или в центрифугах.

С м еш ан н ы е сто ч н ы е воды

Как уже было отмечено, основной целью смешивания предварительно очищенных цианистых и хромистых сточных вод с кислыми и основными сточными водами

64