Разработка и обоснование применения очистных сооружений для очистки цианистых сточных вод гальванического цеха предприятия
вующей их очистки
получило в настоящее время широкое распространение. В ряде отраслей
промышленности 90-95% сточных вод используется в системах оборотного
водоснабжения и лишь 5-10 % - сбрасываются в водоем.
Qпот Qпот
Qпот
ПП ПП
ПП
ОС Qшл
Qоб Qоб
Qоб
ОУ Qун ОС Qшл
ОУ
Qист Qсбр Qист Qсбр
Qист Qсбр
- сточная вода загрязненная
- оборотная вода
ОУ - охладительная установка
Qоб - оборотная вода
Qун - вода, теряемая при испарении и уносе из охладит. установки
Если в системе оборотного водоснабжения промышленного предприятия
вода является теплоносителем и процессе использования лишь нагревается, то
перед повторным применением ее предварительно охлаждают в пруду,
брызгальном бассейне, градирне (рис. 6); если вода служит средой,
поглощающей и транспортирующей механические и растворенные примеси и в
процессе производства загрязняется ими, то перед повторным применением вода
проходит очистку на очистных сооружениях (рис. 7); при комплексном
использовании сточной воды перед повторным применением сточные воды
подвергаются очистке и охлаждению (рис. 8).
При таких системах оборотного водоснабжения для компенсации
безвозвратных потерь воды в производстве, на охладительных установках
(испарение с поверхности, унос ветром, разбрызгивание), на очистных
сооружениях, а также потерь воды, сбрасываемой в канализацию,
осуществляется подпитка из водоемов и других источников водоснабжения.
Количество подпиточной воды определяется по формуле
Qист = Qпот + Qун + Qшл + Qсбр .
Подпитка систем оборотного водоснабжения может осуществляться
постоянно и периодически.Общее количество добавляемой воды составляет 5-
10% общего количества воды, циркулирующей в системе.
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ВЫБОР МЕТОДОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД И
СИСТЕМЫ ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ.ОПИСАНИЕ ВЫБРАННОГО КОМПЛЕКСА МЕРОПРИЯТИЙ
1 . Химические методы очистки сточных вод
Химические методы очистки сточных вод гальванических отделений
основаны на применении химических реакций, в результате которых
загрязнения, содержащиеся в сточных водах, превращаются в соединения,
безопасные для потребителя, или легко выделяются в виде осадков.
Среди известных методов химической нейтрализации сточных вод,
содержащих цианистые соединения, техническое применение нашли лишь
немногие.
Самый старый метод основан на выделении ионов CN- в виде
труднорастворимой комплексной соли, образующейся в основной среде в
присутствии ионов Fe2+.
В зависимости от условий в которых протекают эти реакции, возникает
осадок берлинской лазури Fe4[Fe(CN)6]3 или турнбулевой сини
Fe3[Fe(CN)3]2.Качественное удаление ионов из сточных вод с помощью этого
метода возможно лишь в случае очень точной выдержки всех установленных
условий реакции и в особенности pH, реакционной среды.
Применяемый метод удаления цианистых соединений из сточных вод
базируется на их окислении хлором (либо гипохлоритом) в основной
среде.Наиболее часто здесь применяют гипохлорит натрия, хлорную
известь и газообразный хлор.Соединения эти в основной среде гидролизуются
с получением ионов ClO-, которые с цианидами реагируют в соответствии с
реакцией:
CN- + HOCl = CNCl + OH-; (a)
CNCl + 2OH- = CNO- + Сl- + H2O. (б)
Реакция окисления цианидов до цианатов протекает в 2 стадии, сначала
образуется хлорциан, который затем гидролизуется до хлорцианатов.
Т.к. хлорциан является сильно отравляющим газом, то в реакционной
среде необходимо иметь такие условия, чтобы скорость реакции (б) была бы
больше скорости реакции (а).Такие условия наблюдаются в том случае, когда
концентрация цианидов в сточных водах меньше 1 г/л, t сточных вод < 50
градусов и pH > 8,5. Из исследований скорости гидролиза хлорциана следует,
что она значительно зависит от реакции среды:
рН реакц.среды 8 9 10 11 12
Прод.гидрол.СNCl, ч 20 12 4 1 0,25
Установлено, что расход гипохлорида при окислении цианидов до
цианатов также зависит от рН реакционной среды.При рН равном 8,5, его
расходуется на 35-80% больше, чем это следует из расчетов, a при рН = 11
- на 10% больше.Это связано с расходом гипохлорита на дальнейшее окисление
части цианидов до двуокиси углерода и азота:
2CNO- + OCl- + H2O = 2OH- + Cl- + 2CO2 + N2.
На кинетику этой реакции заметное влияние оказывает концентрация
окислителя (гипохлорит) и рН реакционной среды.При рН > 10 скорость ее
так мала, что после 24 ч только незначительная часть цианатов
подвергается дальнейшему окислению.В этих условиях значительное ускорение
реакции достигается только при многократном повышении содержании
гипохлорита, что на практике невозможно, т.к. высокая концентрация
активного хлора в сточных водах недопустима и требует мер по его удалению.
При снижении рН до 7,5-8,5 при небольшом избытке гипохлорита (10%)
реакция окисления цианидов заканчивается в течение 10-15 минут.
Теоретический расход окислителя, выраженный массой активного хлора,
идущего на окисление 1 г ионов CN-, образуемых при диссоциации простых
цианидов до цианатов, достигает 2,84 г, а при окислении до СО2 и N2 - 6,2
г. Т.к. в цианистых сточных водах содержатся также комплексные цианиды
различных металлов,то для окисления 1 г СN применяют следующее количество
хлора:
до цианатов - 3,3 г Cl; до СО2 и N2 - 8,5 г Cl.
Несмотря на то, что цианаты в 1000 раз менее токсичны по сравнению с
цианидами, все же они требуют дальнейшей нейтрализации, которая может
протекать вышеприведенным способом до СО2 и N2, либо путем их гидролиза до
солей аммония по реакции
CNO- + 2H2O +2H+ = NH+4 + H2CO3.
При рН < 3 реакция гидролиза протекает за 2 минуты.
Гипохлоритный метод окисления цианидов до цианатов применяют при
очистке обычных сточных вод гальванических отделений, в которых
концентрация цианидов (в пересчете на ионы СN) не превышает 100-200
мг/л.Сточные воды с более высокой концентрацией цианидов (отработанные
электролиты) требуют соответствующего разбавления, или др. методов очистки
из-за опасности выделения очень ядовитого цианида хлора.
На практике нейтрализацию цианистых сточных вод проводят
периодическим или непрерывным методом.Однако существует тенденция к
установке, даже в небольших гальванических отделениях, автоматических
проточных устройств. Независимо от способа накопления сточных вод в
устройствах повсеместно применяемый способ их очистки основан на окислении
цианидов до цианатов при рН=10-11 и дальнейшем их окислении до СО2 и N2
при рН = 7,5-8,5, либо гидролизе до солей аммония при рН < 3.
Процесс очистки цианистых сточных вод не заканчивается их
нейтрализацией содержащихся в них цианистых соединений, т.к. в них еще
остаются для удаления соединения тяжелых металлов (цинка, меди,
кадмия и др.).Когда сточные воды окисляют методом полного окисления
цианидов, то в следующей стадии процесса (окисление цианатов до СО2 и N2)
coздаются благоприятные условия для полного выделения гидроокиси металлов в
виде взвеси.При проведении же процесса гидролиза цианатов до солей
аммония в кислой среде необходима добавочная нейтрализация кислот,
содержащихся в сточных водах для создания условий, благоприятствующих
образованию и выделению взвеси гидроокиси металлов.
Т.к. в полнопрофильных гальванических отделениях образуются также и
остальные 2 группы сточных вод (хромовых и кислых с основными), то
индивидуальное выделение и удаление взвеси тяжелых металлов из цианистых
сточных вод не применяют (после нейтрализации цианистых соединений).Такую
операцию проводят на смешанных сточных водах.Наиболее часто применяют
обработку цианистых сточных вод методом гидролиза, чем их окисление до СО2
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
установлено, что выдержка в течение 15 мин избытка активного хлора (5-15
мг/л) в сточных водах при рН равном 10,5-11 определяет окончание реакции
окисления цианидов.
Вышеописанный метод (реагентный) в настоящее время получил наибольшее
распространение в отечественной практике обезвреживания сточных вод
гальванических цехов.Основное его достоинство - крайне низкая
чувствительность к исходному содержанию загрязнений, а основной недостаток
- высокое остаточное солесодержание очищенной воды.Последнее вызывает
необходимость в доочистке.
Среди методов очистки сточных вод
| |  скачать работу |
Разработка и обоснование применения очистных сооружений для очистки цианистых сточных вод гальванического цеха предприятия |
