Схема линии гальванического цинкования


Схема линии гальванического цинкования
Схема линии гальванического цинкования
Схема линии гальванического цинкования
Схема линии гальванического цинкования

Литература

Статьи

Лекция на 5 сессии Международной школы повышения квалификации 11-16 октября 1999 года в НИФХИ им. Л.Я.Карпова

Виноградов С.С.

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод.

Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем–почва–растение–животный мир–человек.

Они обладают токсическим, канцерогенным (вызывают злокачественные новообра-зования — As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt.), мутагенным (могут вызвать изме-нения наследственности — ZnS), тератогенным (способны вызвать уродства у рождаю-щихся детей — Cd, Pb, As, Co, Al и Li) и аллергенным действием (соединения Cr6+).

Кроме того, некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов.

При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы, снижая азотфиксирующую способность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, и вызывают накопление металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.

При одновременном присутствии в сточных водах гальванопроизводства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированного) и в аддитивности (простое суммирование). Например, кадмий в сочетании с цинком и цианидами в воде усиливает их действие, мышьяк является антагонистом селена. Нередко наблюдаются и отступления от этой схемы.

Как оценить экологическую опасность гальванопроизводства и на что в первую очередь следует обращать внимание? Для оценки экологической опасности гальванического производства служит экологический критерий (ЭК), который определяется как отношение конечной концентрации компонента раствора в сбрасываемой (очищенной) воде (Скон) к его ПДК в воде рыбохозяйственных водоемов и прямо пропорционально зависит от концентрации компонента в технологическом растворе (С0), кратности разбавления промывными водами выносимого из ванны раствора (q/Q) и обратно пропорционально зависит от степени очистки сточных вод (a):

(1)

Чем больше экологический критерий, тем большую экологическую опасность представляет тот или иной технологический раствор, гальванический цех; суммарно по всему гальваническому цеху с учетом работы очистных сооружений экологический критерий не должен превышать единицы: ЭК?1.

Представленная зависимость показывает, что снижение отрицательного воз-действия гальванического производства на окружающую среду достигается снижением экологической опасности применяемых растворов и электролитов (С0/ПДК), рационализа-цией водопотребления (q/Q) и повышением эффективности очистки сточных вод (a).

Таким образом, при проведении работ по снижению экологической опасности гальванопроизводства в первую очередь необходимо проанализировать номенклатуру применяемых растворов и электролитов и по возможности произвести замену токсичных растворов на менее токсичные либо снизить концентрацию токсичных компонентов в применяемых растворах. Помимо этилендиамина и катапина, наибольшей экологической опасностью обладают ионы тяжелых цветных металлов. Среди кислотных остатков и лигандов при одинаковой концентрации наибольшей экологической опасностью обладают фторидные, цианидные и йодидные компоненты, наименьшей - сульфаты, хлориды и нитраты. Аммонийные и пирофосфатные соединения занимают промежуточное положение. В качестве примера в табл. 1 приведена сравнительная оценка экологической опасности наиболее известных электролитов цинкования: за счет более высокой концентрации компонентов кислые электролиты обладают наибольшей экологической опасностью, превышающей экологическую опасность цианистых электролитов.

При замене растворов и электролитов необходимо учитывать эффективность очистных сооружений по очистке образующихся при этом стоков. Так, например, при замене цианистого электролита цинкования на сернокислый при одинаковой концентрации ионов цинка и неизменных системах промывки деталей и очистки кисло-щелочных стоков экологический критерий технологии цинкования ухудшается в сотни раз из-за практически полной очистки стоков от цианидов (до ПДК) и незначительной степени очистки сточных вод от сульфатов (до 30%). Поэтому в случае надежной системы обезвреживания цианистых стоков проблема замены цианистых электролитов определяется не столько степенью воздействия на окружающую природу, сколько санитарно-гигиеническими условиями труда при приготовлении и эксплуатации этих электролитов, а также необходимостью организации отдельных систем обезвреживания циансодержащих сточных вод и другими технико-экономическими моментами. Если же заменять цианистые электролиты на аммиакатные, то это может вызвать дополнительные трудности при очистке сточных вод, содержащих медь.

Табл.1. Сравнительная оценка экологической опасности электролитов цинкования

Компоненты Цианистые Цинкатные Аммиа­катный Кислые обычный малоциа-нистый № 1 № 2 серно-кислый хлористый ZnO 40-45 8-10 8-10 8-10 35-40 - - ZnSO4 ·7H2O - - - - - 200-300 - ZnCl2 - - - - - - 135-150 NaCN 80-85 18-20 - - - - - NaOH 40-60 60-80 100-120 100-120 - - - Na2SO4 - - - - - 50-100 - NaCl - - - - - - 200-230 Al2(SO4)3 ·18H2O - - - - - 30-50 - NH4Cl - - - - 200-220 - - ПЭИ - - 0,5-1,0 - - - - ЛВ-8490 - - - 1-4 - - - Уротропин - - - - 20-25 - - Препарат ОС-20 - - - - 4-5 - - Диспергатор НФ - - - - 6-8 - - Декстрин - - - - - 8-10 - Экологическая опасность эл-та 4,5 · 106 1,02 · 106 1,8 · 106 0,8 · 106 3,88 · 106 6,8 · 106 7,2 · 106

 

Замена основного иона металла возможна лишь в очень ограниченных случаях, так как это приводит к изменению качества и свойств покрытия. Так, например, возможны замены: меднения в случае нанесения первого слоя на стальные детали на никелирование; электролитов на основе шестивалентного хрома на электролиты на основе трехвалентного хрома в случаях тонкослойного декоративного хромирования; защитно-декоративное или просто декоративное хромирование на блестящее никелирование и иногда цинкование.

В то же время замена комплексообразователей, блескообразователей и других добавок не так сильно влияет на качество и свойства покрытий, поэтому здесь возможностей больше. Так, например, в подавляющем большинстве случаев допускается замена цианистого электролита цинкования на слабокислые или щелочные цинкатные электролиты с выравнивающими и блескообразующими добавками (при этом необходимо учитывать возможности очистных сооружений). Замена таких добавок, как ПЭИ, ОС-20, диспергатор НФ, а также катапина (в растворах травления сталей) не представляет особых трудностей. Применение же синтанола ДС-10 в процессах обезжиривания вообще не оправдано в виду возможности их замены анионоактивными ПАВ.

Из всего перечня особо опасных для окружающей среды компонентов растворов и электролитов замена на менее токсичные вызывает наибольшие затруднения для ионов металлов, ионов фтора и цианистых электролитов кадмирования, серебрения и золочения.

В то же время снижение концентрации токсичного компонента прямо пропорционально снижает экологическую опасность электролита.

Если замена токсичных электролитов на менее токсичные ограничена требованиями к получаемым покрытиям, то сокращение расхода воды на промывку возможно в широком диапазоне. При этом огромное значение имеет где осуществляется сокращение водопотребления: в действующем, реконструируемом или строящимся цехе.

Как сократить водопотребление при реконструкции цеха? Основными способами промывки изделий являются погружной и струйный. Струйные промывки более экономичны по сравнению с промывкой погружным способом, однако воздействие струи имеет явно выраженную направленность, поэтому струйная промывка применима только для промывки деталей простой конфигурации. Основной областью применения струйной промывки является производство печатных плат, в гальванических цехах вследствие большого разнообразия форм и конфигурации обрабатываемых деталей ванны струйной промывки в настоящее время практически не нашли применения.

Наиболее распространенным является погружной способ промывки, который может осуществляться в непроточных и проточных условиях.

При промывке в проточной воде применяют три основные схемы: одноступенчатая промывка в одной ванне; многоступенчатая прямоточная промывка в нескольких последовательно устанавливаемых ваннах (ступенях) промывки, оборудованных самостоятельной системой подачи и слива воды; многоступенчатая (многокаскадная) противоточная промывка, при которой направление потока воды противоположно направлению движения деталей. Многокаскадная противоточная промывка, при прочих равных условиях, обеспечивает в несколько раз меньший расход воды, но большие концентрации загрязнений в сточных водах, поступающих на очистку. Увеличение площади, занимаемой гальваническими линиями и цехом в целом, при проектировании новых или реконструкции существующих цехов гальванопокрытий перекрывается сокращением площади, требуемой под станцию очистки сточных вод, так как для очистки меньшего объёма сточных вод требуется оборудование с меньшими габаритами.

Промывка в непроточной ванне с периодическим сливом промывной воды (периодически непроточный режим промывки) осуществляется при мелкосерийном производстве с большими интервалами времени между промывками, а также в случае малых, нерегулируемых (менее 50 л/ч) расходах воды; последовательная промывка в нескольких непроточных ваннах может использоваться на более производительных линиях, при этом продолжительность непроточного периода может составить до нескольких суток и даже недель. Перевод проточных ванн в периодически непроточный режим промывки позволяет сократить расход воды на 30-50%. Однако, не это является главным преимуществом периодически непроточного режима работы ванн промывки; периодически непроточный режим является одним из способов организации нормированного водопотребления взамен установки расходомеров, автоматизации регулирования расхода воды в зависимости от загрузки линии, формирования заинтересованности работников цеха в сокращении водопотребления. Расход воды на промывку в данном случае определяется частотой смены воды в промывных ваннах и объемом этих ванн.

Если есть возможность установить более трех ванн непроточной промывки, то можно организовать бессточные операции хромирования и никелирования. Количество ванн улавливания определяется двумя ограничениями: концентрация хрома и никеля в последней ванне улавливания не должна превышать предельно допустимую концентрацию отмываемого компонента - 0,01 г/л, а расход воды на промывку не должен превышать величины потерь воды на испарение и унос в вентиляцию. На рис.1 представлен материальный баланс бессточных операций хромирования с пятью ваннами улавливания (а) и никелирования с четырьмя ваннами улавливания (б) с производительностью 3 м2/ч на подвесках в стандартных электролитах при температуре 50 °С.

В этом случае пять ванн улавливания после хромирования и четыре ванны улавливания после никелирования обеспечивают полный возврат промывной воды в ванну нанесения покрытий. При этом практически только через 50 рабочих смен (1,5 месяца работы) промывная вода из первой ванны улавливания сливается в сборник для последующей корректировки уровня электролита в технологической ванне, из второй ванны улавливания вода переливается в первую ванну, из третьей - во вторую и т.д., в последнюю ванну улавливания наливают дистилли­рованную воду или конденсат. При увеличении температуры электролитов и организации нагрева в ваннах улавливания или в сборнике промывной воды из первой ступени, а также при уменьшении производительности ванн или уноса раствора уменьшается количество ванн улавливания. Возможно использовать схему бессточной промывки без установки сборника.



Рис.1. Материальный баланс бессточных операций хромирования (а) и никелирования (б):

Cr - ванна хромирования (3 м2/ч), Ni - ванна никелирования (3 м2/ч), Ул - ванны улавливания (по 800 л), работающие в периодически непроточном режиме, Сб - сборник промывной воды.

 

Но как уменьшить расход воды на промывку, если нет денег на реконструкцию цеха или нет свободных площадей для установки дополнительных или каскадных ванн промывки? К тому же любая передвижка ванн влечет за собой перемонтаж металлоконструкций гальванической линии, вентиляционной и канализационной систем, водопровода и паропровода. Снижение водопотребления в этом случае можно обеспечить мероприятиями, осуществление которых не требует дополнительных капитальных затрат, но которые значительно рационализируют существующие в цехе системы промывки. К таким мероприятиям относятся сокращение выноса раствора из технологических ванн, использование охлаждающей воды, интенсификация промывки, подпитка технологических ванн водой из ванн улавливания, изменение последовательности промывок, многократное использование промывной воды.

Сокращение выноса раствора из технологических ванн осуществляется за счет выбора оптимальных конструкций подвесок, барабанов и деталей, устройства между технологическими и промывными ваннами козырьков с наклоном в сторону технологических ванн, выдерживание деталей над поверхностью ванны максимально возможное время, а также применением обдува, встряхивания и т.п. Только увеличение времени выдержки деталей над ваннами с 4 до 16 с сокращает вынос раствора в 3 раза.

Использование воды из систем охлаждения и нагревания возможно в случае отсутствия на предприятии оборотного водоснабжения в системах охлаждения и нагрева.

Интенсификация промывки заключается в оборудовании промывных ванн подвесочного типа перемешивающими устройствами, предпочтительно барботажного типа. Рекомендуемая продолжительность промывки деталей на подвесках составляет 40-90 с в каждой ванне (в зависимости от свойств отмываемых растворов и температуры промывной воды). При промывке барабанов применяют не менее, чем двукратное погружение вращающегося барабана в ванну промывки на 10-15 с и выдержку его над ванной до полного стекания жидкости.

Подпитка технологических ванн из ванн улавливания осуществляется в том случае, если суточное уменьшение объема электролита в технологических ваннах составляет не менее 20 % объема ванны улавливания. Основной причиной уменьшения объема раствора в технологической ванне является нагрев электролитов. Так, например, при температуре электролита 50 °С за 1 час с 1 м2 поверхности зеркала раствора испаряется около 2 л воды, а при температуре 60 °С немногим менее 4 л. Подпитка может осуществляться как вручную, так и с помощью простейшего воздушного эрлифта. Если в действующем цехе после никелирования и хромирования имеется несколько ванн улавливания, то в зависимости от производительности ванн и температуры электролитов в помощью подпитки технологических ванн водой из ванн улавливания можно организовать бессточные операции никелирования и хромирования, как описано выше.

Изменение последовательности промывочных операций заключается в том, что после технологической операции детали дополнительно промывают в ваннах промывки после предыдущей (рис.2 а), либо после последующей технологической операции (рис.2 б), либо и там и там (рис.2 в). В первом и во втором вариантах изменения последовательности промывки фактически увеличивается число прямоточных ступеней промывки на одну, в третьем – на две.

 

а) Дополнительная промывка деталей в промывной ванне, установленной перед технологической ванной


 

б) Дополнительная промывка деталей в промывной ванне, установленной после последующей технологической ванны


 

в) Дополнительная промывка в ваннах промывки после предыдущей и после последующей технологических ванн


Рис.2. Изменение последовательности промывочных операций:

Т1 – предыдущая технологическая ванна, Т2 – рассматриваемая технологическая ванна, Т3 – последующая технологическая ванна, П – ванна промывки.

 

В первом случае в качестве рассматриваемой технологической ванны могут служить ванны декапирования (активирования), бесцианистого меднения и никелирования, при этом расход воды на промывку сокращается в 20 раз для декапирования, в более 30 раз для меднения и никелирования. Во втором случае в качестве рассматриваемой технологической ванны могут служить ванны обезжиривания (расход воды снижается в 15 раз), декапирования перед никелированием (расход воды снижается в 13 раз), декапирования перед щелочным цинкованием и кислого кадмирования (расход воды снижается в 20 раз), никелирования перед хромированием и цинкования (расход воды снижается в 33 раза) и осветления цинковых и кадмиевых покрытий перед их хроматированием (расход воды снижается в 5 раз). Третий случай применим для ванны никелирования перед хромированием (расход воды снижается в 100 раз) и осветления цинковых и кадмиевых покрытий перед их хроматированием (расход воды снижается в 10 раз). Таким образом, без каких-либо затрат можно в десятки раз сократить водопотребление только за счет изменения маршрута движения деталей.

Многократное использование промывной воды заключается в том, что промывная вода после основных операций в процессах покрытия используется вторично в ваннах промывки после подготовительных операций перед этими же основными операциями по схеме на рис.3. Вода перекачивается из ванны в ванну либо с помощью воздушных эрлифтов, либо переливается самотеком при соединении ванн по схеме сообщающихся сосудов с помощью гибкого шланга.

Вода подается в ванну промывки после основной ванны нанесения покрытия (цинкования, кадмирования, меднения, никелирования, оловянирования, нанесения сплавов олова, фосфатирования, оксидирования и анодирования), затем промывная вода последовательно проходит через ванны промывки после подготовительных операций (декапирования, обезжиривания, осветления и травления алюминия), после чего сбрасывается на очистные сооружения. В этом случае общий расход воды определяется потреблением воды на промывку после нанесения покрытий. Экономия составляет сумму расходов промывной воды после обезжиривания и декапирования для нанесения гальванических покрытий – 700 л/м2 и после травления и осветления при анодировании алюминия – 1500 л/м2.

 

Рис.3. Схема многократного использования промывной воды: Т1,Т2 – ванны подготовительных операций, Т3 – ванна основной технологической операции.


Многократное использование промывной воды по приведенной схеме позволяет снизить расход воды по отдельным линиям покрытия в 2-4 раза в зависимости от количества и типа последовательно соединенных ванн промывки. Внедрение повторного использования воды требует лишь незначительных работ по изменению обвязки трубопроводов на ваннах промывки.

Как при изменении последовательности промывок, так и при многократном использовании воды происходит смешение компонентов нескольких технологических ванн в одной промывной воде. В некоторых случаях это может привести к ухудшению качества обработки деталей. Например, осуществление дополнительной промывки деталей с цинковым покрытием в промывной ванне после декапирования может привести к растравливанию цинкового покрытия, при объединении промывочных ванн после кислого декапирования и щелочного обезжиривания, содержащего силикаты, на поверхности деталей может образовываться пленка нерастворимой кремниевой кислоты, которая будет препятствовать дальнейшему нанесению покрытия. Кроме того, недопустимо повторное использование промывной воды после обработки деталей в цианистых электролитах для промывки после обработки в кислых растворах, а также необходимо учитывать раздельную обработку хромсодержащих стоков на очистных сооружениях.

Мы рассмотрели два фактора, влияющие на экологическую опасность гальванического производства: снижение токсичности применяемых растворов и рационализацию водопотребления. Теперь рассмотрим третий фактор: повышение эффективности очистки сточных вод.

Так как гальваническое производство характеризуется значительным разнообразием технологических процессов, составов растворов и электролитов, широкой гаммой обрабатываемых деталей, то и образуются сточные воды достаточно разнообразные как по качественному, так и по количественному составу. Для очистки таких стоков необходимы в значительной мере универсальные, с малой и средней производительностью и достаточно эффективные и недорогие очистные установки. Однако, до сих пор не создано очистное оборудование, удовлетворяющее всем этим требованиям. В сегодняшних условиях рыночной экономики (когда на первый план выходят не монотонность и ритмичность, а гибкость производства, не производство любой ценой, а получение прибыли или просто выживаемость) требование повышения универсальности и производительности очистного оборудования еще в большей степени усиливается.

Что же делать, когда существующее на предприятии очистное оборудование не обеспечивает эффективную очистку стоков, а новое оборудование по своим характеристикам не подходит для очистки конкретных сточных вод? Традиционный подход к решению такой задачи заключается в применении очистного оборудования со значительным запасом как по производительности, так и по универсальности, что вступает в противоречие с экономическими возможностями заводов.

Однако выше было показано, что на реальном гальваническом производстве заменой компонентов применяемых электролитов на экологически более безопасные, а также за счет применения различных схем и режимов промывки можно резко изменить как состав, так и объем сточных вод, то есть стоки конкретного гальванического цеха не являются раз и навсегда заданными даже при условии неизменной производственной программе. А раз можно изменить объем и состав стоков, значит можно изменить требования, предъявляемые к очистному оборудованию. Следовательно, расширяется выбор и облегчается внедрение нового очистного оборудования, появляется более широкая возможность организации локальных систем очистки и существенно облегчается совершенствование работы существующих на предприятии станций очистки. В этом и заключается ответ на поставленный вопрос - варьированием составом и объемом промывных и сточных вод производится адаптация гальванического производства практически к любому очистному оборудованию. А что происходит в большинстве случаев в настоящее время. Литература рекламного или информационного характера по очистному оборудованию поступает на предприятие в лучшем случае в отдел охраны окружающей среды, в худшем - к главному энергетику. В большинстве случаев такая литература отправляется в дальний угол, так как очень редко качественный состав и объем стоков конкретного предприятия по всем параметрам совпадают с техническими характеристиками предлагаемого оборудования. Локальные методы очистки сточных вод как правило вообще не рассматриваются. Поэтому просто необходимы работы по адаптации гальванопроизводства и очистных сооружений.

Проиллюстрируем проведение адаптации на действующем гальваническом цехе, планировка которого представлена на рис. 4. В этом цехе отсутствуют свободные производственные площади, линии составлены из стационарных ванн, расположенных поперек оси линии, и снабжены механизированным устройством для перемещения подвесочных приспособлений. Производственная программа включает 16 м2/ч цинкования, 25 м2/ч никелирования, 3 м2/ч хромирования, 6 м2/ч обработки алюминия, 12 м2/ч электрополирования нержавеющей стали и 10 м2/ч нанесения покрытия сплавом олово-висмут.

 

Рис. 4. Состав и размещение линий и ванн в гальваническом цехе: 1-электрохимическое обезжиривание, 2-химическое обезжиривание, 3-горячая промывка, 4-холодная промывка, 5-активация, 7-цинкование, 8-улавливание, 9-осветление, 10-хроматирование, 11-осветление алюминия, 12-анодирование алюминия, 13-наполнение хромпиком, 14-наполнение красителем, 15-химическое оксидирование алюминия, 16-электрохимическое окрашивание алюминия, 17-никелирование, 18-хромирование, 19-электрохимическое полирование, 20-нейтрализация после полирования, 21-осветление полированных деталей, 22-нанесение покрытия олово-висмут в барабанах, 23-нанесение покрытия олово-висмут на подвесках, 24-сушка, 25-двухкаскадная промывка, 26-трехкаскадная промывка, 27-участки монтажа-демонтажа подвесочных приспособлений.

 

Для представленного на рис.4 цеха применим три схемы промывок:

схема 1 - традиционная последовательность промывок,

схема 2 - ванны улавливания (поз.8), заменены на проточные ванны промывки (поз.4),

схема 3 – дополнительно изменена последовательность операций промывки после ванн активации, обезжиривания, цинкования, осветления цинкового покрытия, осветления алюминия, анодирования, наполнения хромпиком, электрохимического полирования, нейтрализации, нанесения покрытия олово-висмут. После остальных ванн изменение последовательности промывочных операций либо не дает значительного сокращения водопотребления, либо невозможно из-за нежелательности смешения промывных вод.

Теперь для каждой схемы промывок рассчитываем расход воды на промывку для каждой отдельной операции, для каждой гальванической линии и по цеху в целом. Результаты расчетов, приведенные в табл.2, показывают, что даже в отсутствии свободных производственных площадей практически без каких либо капитальных затрат в действующем гальваническом цехе удается значительно (в 10-20 раз) снизить водопотребление и, соответственно, объемы сточных вод. При этом замена ванны улавливания (поз.8) на проточную промывную ванну (поз.4) позволило на отдельных операциях в среднем в 15 раз сократить расход воды, в то же время за счет изменения последовательности промывок (схема 3) удается уменьшить водопотребление более, чем в 20 раз (цинкование, э/х полирование, олово-висмут), а на анодировании - более, чем 50 раз.

После этого рассчитывают состав всех промывных (локальных) и сточных вод от каждой операции (ванны), от каждой линии и по цеху в целом. Такой подробный расчет состава позволяет не только выявить основные источники загрязнения, но и определить наиболее загрязненные локальные стоки, для которых целесообразно организовать локальную очистку, а также подобрать соответствующее очистное оборудование для обработки общих стоков. (Состав промывных и сточных вод в силу большого объёма здесь не приведен)

Так, в данном случае можно получить как локальных, так и общих 7 видов цинксодержащих, 5 видов оловосодержащих, 5 видов никельсодержащих и 14 видов хромсодержащих стоков, различающихся как по расходу, так и по концентрации ионов металла. Объем и загрязненность этих стоков сравнивают с технологическими характеристиками очистного оборудования и выбирают наиболее эффективные и подходящие друг к другу схемы промывок и системы очистки стоков. Представляете, сколько вариантов схем очистки можно предложить для перечисленных 31 вида стоков с учетом того, что в настоящее время аппаратурно оформлено более 10 методов очистки сточных вод гальванического производства!

Для рассматриваемого цеха с тремя схемами промывки ограничимся 8-мью основными решениями очистки.

Таблица 2.

Объём промывных и сточных вод гальванического цеха.

Наименование технологической операции Расход воды (объем сточных вод), л/ч схема 1 схема 2 схема 3 Линия цинкования (8 м2/ч) - 2 шт. Обезжиривание 100 100 100 Активация 1650 1650 150 Цинкование 9250 9250 250 Осветление 250 250 50 Хроматирование 5200 350 350 Всего по двум линиям 32900 23200 1800 в т.ч.: объём кисло-щелочных сточных вод 22500 22500 1100 объём хромсодержащих сточных вод 10400 700 700 Линия нанесения покрытия никель-хром (никель 25 м2/ч, хром 3 м2/ч) Обезжиривание 2650 2650 300 Активация 5000 5000 350 Никелирование 10400 750 750 Хромирование 4600 250 250 Всего по линии 22650 8650 1650 в т.ч.: объём кисло-щелочных сточных вод 18050 8400 1400 объём хромсодержащих сточных вод 4600 250 250 Линия обработки алюминия (6 м2/ч) Обезжиривание 700 700 100 Осветление 2400 2400 150 Анодирование 24000 24000 350 Наполнение хромпиком 1500 1500 1500 Наполнение красителем 1500 1500 100 Химическое оксидирование 200 200 200 Электрохимическое окрашивание 200 200 200 Всего по линии 30500 30500 2600 в т.ч.: объём кисло-щелочных сточных вод 28800 28800 900 объём хромсодержащих сточных вод 1700 1700 1700 Линия электрополи-рования нержаве-ющей стали (12 м2/ч) Обезжиривание 1300 1300 150 Электрохимическое полирование 15200 15200 500 Нейтрализация 1800 1800 200 Осветление 1500 1500 150 Всего по линии 19800 19800 1000 в т.ч.: объём кисло-щелочных сточных вод 4600 4600 500 объём хромсодержащих сточных вод 15200 15200 500 Линия олово-висмут на под-весках-3 м2/ч, в барабанах-7 м2/ч Обезжиривание 1800 1800 200 Активация 3400 3400 250 Нанесение покрытия олово-висмут 12000 12000 450 Всего по линии 17200 17200 900 в т.ч.: объём кисло-щелочных сточных вод 17200 17200 900 Всего по цеху 123050 99350 7950 в том числе: объём кисло-щелочных сточных вод 91150 81500 4800 объём хромсодержащих сточных вод 31900 17850 3150

 

Решение очистки А - реагентная очистка кисло-щелочных и хромсодержащих стоков. Отличие этого решения для различных схем промывки состоит в размерах применяемых установок.

Решение очистки Б для схемы промывки 1 - электрофлотационная очистка цинк-, никель- и оловосодержащих стоков отдельными потоками, а также гальванокоагуляционная очистка хромсодержащего стока.

Решение очистки Б для схемы промывки 2 - электрофлотационная очистка цинк- и оловосодержащих стоков отдельными потоками, замкнутая обратноосмотическая очистка никельсодержащего стока, а также гальванокоагуляционная очистка хромсодержащего стока.

Решение очистки Б для схемы промывки 3 - электрофлотационная очистка кисло-щелочного стока и электрокоагуляционная очистка хромсодержащего стока.

Решение очистки В для схемы промывки 3 - гальванокоагуляционная очистка кисло-щелочных стоков совместно с хромсодержащими стоками.

Решение очистки Г для схемы промывки 3 - замкнутая обратноосмотическая очистка цинк-, никель- и оловосодержащих стоков отдельными локальными потоками и электрокоагуляционная очистка хромсодержащего стока.

В таблице 3 представлен краткий материальный баланс для этих решений очистки стоков.

Таблица 3. Материальный баланс по воде и ионам тяжелых металлов.

Вариант
организации
цеха Водо­оборот Унос из ванны
Zn2+ 184 г/ч Унос из ванны
Ni2+ 411 г/ч Унос из ванны
Sn2+ 112 г/ч Унос из ванны
Cr6+ 535 г/ч Возврат Zn2+ Возврат Ni2+ Возврат Sn2+ Возврат Cr6+ м3/ч % г/ч % г/ч % г/ч % г/ч % Схема промывки 1 - расход воды (объём стоков) 123,05 м3/ч решение очистки А 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 решение очистки Б 0 0 166 90 395 96 100 89 0 0 Схема промывки 2 - расход воды (объём стоков) 99,35 м3/ч решение очистки А 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 решение очистки Б 0,75 0,8 166 90 411 100 100 89 0 0 Схема промывки 3 - расход воды (объём стоков) 7,95 м3/ч решение очистки А 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 решение очистки Б 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 решение очистки В 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 решение очистки Г 1,7 21 184 100 411 100 112 100 0 0

 

Из табличных данных следует, что для выбранного действующего цеха самым ресурсосберегающим и экологически безопасным является измененная схема промывок (схема 3), а также замкнутая обратноосмотическая очистка цинк-, никель- и оловосодержащих стоков отдельными локальными потоками и электрокоагуляционная очистка хромсодержащего стока (решение Г очистки сточных вод).

Помимо рассмотренных возможны и другие решения по очистке сточных вод, основанные на таких методах, как ионный обмен, электродиализ и т.д., которые хорошо проявляют себя при локальной обработке малых объемов промывных вод. Впрочем, показать все возможные решения очистки сточных вод не является в нашем случае главным; основной целью данного сообщения является показать многовариантность решений очистки стоков, вытекающую из гибкости водопотребления, достигаемой применением различных схем промывок.

Дополнительный вывод, который можно сделать из рассмотренного материала, заключается в том, что создание полного водооборота не должно быть самоцелью, т.к. с точки зрения как экологической безопасности гальванического производства так и экономической целесообразности главной целью должны быть рационализация водопотребления и оптимизация системы очистки. Это очевидно, если сравнить затраты, необходимые для обеспечения оборота 123 м3/ч воды и для организации очистки 8 м3/ч стоков (табл.3). Водооборот целесообразно организовывать после рационализации водопотребления и оптимизации системы очистки при локальной очистке стоков от отдельных технологических операций или общего уже очищенного от токсичных загрязнений стока небольшого объема.

Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования Схема линии гальванического цинкования

Лучшие статьи:



Весна-лето 2011 прически

Поздравления с днем рождения полоса белая

Театр оперетты схема зала с местами ложа бенуара 3

Схемы для вышивки текст

Как патроны сделать бесконечными в far cry