Разработка технологической схемы очистки сточных вод от гальванических цехов машиностроитель (стр. 3 из 4)
Для обезвреживания циансодержащих сточных вод используются различные модификации реагентного метода. Для данного процесса с условиями рН=8,9, концентрация CN-=120,5 мг/л и расходом воды в сутки 350 м3/сутки наиболее целесообразно использовать обработку «активным» хлором (гипохлоритом натрия (NaOCl) и кальция (Ca(OCl)2)
Достоинства:
1. Очистка до ПДК.
2. Простота использования
Недостатки:
1. Не обеспечивает возврат воды в производство из-за повышенного солесодержания.
2. Требуется большое реагентное хозяйство и значительные площади.
3. Высоких расход реагентов.
4. Требуется соблюдение особых мер безопасности
5. Описание реагентного метода очистки циансодержащих сточных вод.
При обработке циансодержащих стоков гипохлоритом протекают следующие реакции:
CN- + OCl- → CNO- + Cl-
[Zn(CN)4]2-+ 4OCl- + H2O → 4CNO- + 4Cl- +Zn(OH)2↓
2[Cu(CN)3]2- + 7OCl- + H2O +2OH- → 6CNO- + 7Cl- + 2Cu(OH)2 ↓
Реакции окисления простых и комплексных цианидов активным хлором протекают в щелочной среде при рН=10,5-12,5.
Цианат-ионы CNO- гидролизуются при рН≤6,5
CNO- +2H2O →CO32- +NH4+
При избытке гипохлорит-иона протекает реакция
2CNO- + 3OCl2- +H+ → 2CO2↑ +3Cl- + 2N2↑ + H2O
Для устранения побочных реакций образования токсичного хлорциана по реакциям:
Cl2 + H2O → HCl +HOCl
2CN + Cl2 →(HCl) →2ClCN
Выделяемую HCl необходим нейтрализовать постоянным добавлением щелочи. Так среда щелочная, благодаря HCl она нейтрализуется.
Продолжительность окисления цианидов активным хлором составляет 5-15 минут, при механическом или гидравлическом перемешивании время обработки сточных вод сокращается до 3-5 минут.
Технологическая схема очистки может быть периодического или непрерывного действия. При очистке по схеме периодического действия сточная вода поступает в усреднитель (накопитель), откуда подается в реактор с непрерывным перемешиванием, который оборудован приборами автоматического регулирования подачи реагентов до требуемой рН среды. После обезвреживания сточные воды направляются на нейтрализацию и отстаивание совместно с кисло-щелочными стоками.
При применении хлорной извести или гипохлорита кальция рабочие растворы реагентов готовят в виде 5%-ного раствора по «активному» хлору. При применении гипохлорита натрия допускается использование более концентрированных растворов.
Гипохлорит натрия может быть получен электрохимическим разложением поваренной соли NaCl на электролизных установках ЭН-1,2; ЭН-5; ЭН-25; ЭН-100 производительностью по «активному» хлору соответственно1,2; 5; 25; 100 кг/сутки [6].
Требования безопасности
Гипохлорит натрия должен храниться в неотапливаемых вентилируемых складских помещениях, не допускается хранение с органическими продуктами, горючими материалами и кислотами. Не допускается попадание в продукт солей тяжелых металлов и контакт с такими металлами. Продукт упаковывается и транспортируется в полиэтиленовой таре (контейнеры, бочки, канистры) или титановых емкостях и танк-контейнерах. Продукт является не стабильным и гарантийного срока хранения не имеет
Гипохлорит кальция нейтральный не горюч, взрывобезопасен, по степени воздействия на организм относится к веществам 3-го класса опасности при введении в желудок, 4-го класса опасности при нанесении на кожу и 2-го класса опасности при ингаляции в насыщающих концентрациях паров.
6. Технологическая схема очистки промышленных стоков
Выбор технологической схемы очистки стоков зависит от многих факторов: типа производства, исходного сырья, требований к качеству и объемов очищаемых сточных вод. Исходя из данных условий для очистки сточных вод от CN- реагентным методом наиболее подходящей является данная технологическая схема.
Глубокая очистка сточных вод до норм ПДК для слива в канализацию
Рисунок 1-Принципиальная схема реагентной очистки сточных вод
У - усреднитель разбавленных и концентрированных стоков; Е1, Е2 - емкости для приготовления реагентов; Н1, Н2 - дозирующие насосы; ТО - отстойник с тонкослойным модулем; ФП - фильтр-пресс для обезвоживания осадка; ФМ - фильтр механический мешочного типа; СФ - сорбционный фильтр со специальной загрузкой или ионообменной смолой для доочистки от тяжелых металлов[7].
7. Расчет количества реагента
Mсут (CN-) = Q*CCN
Q- количество сточных вод, подлежащих очистке, м3/сут
CCN- концентрация металлов в сточных водах, кг/ м3
Mсут(CN-)=350000*120,=42,17 кг
по стехиометрии приходится количество реагента к количеству тяжелых металлов как 1:2, т.е. mсут(активного хлора)=21,087 кг
V=P/M
V=21,087/1,0258=20,6 литров, где P-плотность(гипохлорита натрия)=1025,8 г/л(1,0258 кг/л)
Гипохлорит натрия заливают в стальные гуммированные железнодорожные цистерны, в тару потребителя: контейнеры из полиэтилена или стеклопластика, полиэтиленовые бочки и канистры емкостью до 60 литров.
Из расчетов следует, что одного баллона хватит примерно на 3 дня.
Необходимое количество реагента в сутки:20,6 литров
Эффективность реагентного метода составляет 60%.
Ск=120,5-(60*120,5)/100=48,2 мг/л
Содержание CN- после очистки не соответствует значению ПДК, следует разработать дополнительную очиску. Возможно применить метод озонирование сточных вод, эффективность очистки которого составляет 95-98%.
Ск=48,2-(98*48,2)/100=0,964мг/л
Содержание CN- после озонирование снова не соответствует значению ПДК, сточную воду нельзя спускать в канализацию, но можно отправить на повторное использование воды в производстве. Воду после очистки можно использовать только для процесса промывки, так как особых требований к качеству воды для данного процесса нет.
8. Доочистка сточных вод методом озонирования
Экологически чистая технология очистки, основанная на использовании газа озона - сильного окислителя. Озонатор вырабатывает озон из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе. После взаимодействия с загрязняющими химическими и микробиологическими веществами озон превращается в обычный кислород. Практически доказано, что все продукты озонирования являются более безвредными для человека[1].
Озон, используемый для озонирования, получают из атмосферного воздуха в аппаратах, называемых озонаторами, в результате воздействия на него электрического заряда, сопровождающегося выделением озона.
Озон является бесцветным газом, молекулы которого, состоящие из трех атомов кислорода, являются нестабильными. Спустя небольшой интервал времени после образования, молекула озона распадается, возвращаясь в свое естественное состояние: молекулу кислорода, состоящую из двух атомов. При этом остаются свободные атомы кислорода, которые агрессивно стремятся присоединиться к любым инородным частицам, содержащимся в воде. При этом вода оказывается той средой, в которой бактерии и прочие органические примеси легко разлагаются под действием этих свободных атомов кислорода. Благодаря этому, озон оказывается очень сильным окислителем, и его дезинфицирующие свойства во много раз сильнее других распространенных дезинфекторов, таких как хлор. Предпочтительность использования озона в очистки сточных вод, обусловлена также тем фактом, что озон, в отличие от хлора, не оставляет никакого запаха, полностью разлагаясь на кислород.
Озон реагирует с цианидами в слабощелочной среде быстро и полностью, образуя первоначально менее токсичные цианаты. Последние могут гидролизоваться в воде или окисляться озоном. В общем виде реакция окисления цианидов озоном представляется следующими уравнениями:
CN- + O3 → OCN- + O2
OCN- + 2H+ + 2H2 O → CO2 + H2O + NH4+
OCN- + 2H2O → HCO3- + NH3
2OCN- + H2O + 3O3 → 2HCO3- + 3O2 +N2
Первоначально окисляются свободные цианиды, а затем связанные с металлами комплексы [9].
Принципиальная схема установки озонирования
Управление процессом озонирования может производиться как вручную, так и автоматически, в зависимости от специфики решаемой задачи и требований процесса водоподготовки. В случае ручного управления станция включается и выключается кнопкой “пуск“, автоматически выполняются лишь блокировки в нештатных ситуациях, например, выключение насоса по сухому ходу или блокировка выработки озона по сигналу о превышении ПДК в воздухе от внешнего газоанализатора. Автоматическое управление станцией может производиться по сигналу от внешнего автоматического устройства или встроенной системы управления дозировкой озона по датчику озона или потенциала на выходе станции.
Рисунок 2-Принципиальная схема установки озонирования
1 – озонатор; 2 – система растворения озона; 3 – контактная емкость; 4 – деструктор озона.
Опыт использования озонирования на современном этапе, накопленный для систем разной производительности, говори то том, что эту технологию можно и нужно применять не только на мощных водопроводных станциях, отвечающих за снабжение водой крупных городов, но и в системах водоподготовки малой и средней производительности.