Курсовая с практикой на тему Проект локальных очистных сооружений сточных вод отделения хромирования гальванического производства.

Содержание:

Введение 3
1. Экспериментально-психологические лаборатории в России 4
2. Первые зарубежные экспериментально-психологические лаборатории 16
Заключение 20
Список литературы 23

Введение:

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных с экологической точки зрения. В большом объеме промывных и сточных вод содержатся практически все ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, поверхностно-активные реагенты, твердые высокотоксичные отходы. В итоге, ионы тяжелых металлов попадают в окружающую среду, аккумулируются в растениях, негативно воздействуют на живые организмы, в том числе на человека.
Повышенные требования к качеству гальванических покрытий может привести к возврату в производственные технологии цианидных электролитов цинкования, представляющих серьезную опасность для окружающей среды.
Увеличивается объем производства функциональных покрытий, в частности черных никелевых, хромовых, олово-никель-молибденовых для солнечных источников энергии, толстых никелевых покрытий для радиоактивных контейнеров.
Наряду с проблемой очистки сточных вод и воздуха, не менее важной проблемой становится регенерация химических реагентов. Последняя наиболее остро встает в производстве печатных плат с использованием химически осажденных покрытий (медь, золото), процессах предварительной подготовки поверхности путем очистки и обезжиривания, в травлении и полировании поверхности.
Химическая обработка поверхности (хроматирование и фосфатирование цинковых, железных и алюминиевых покрытий), нанесение органических покрытий (полимерные лаки, смолы) требуют активных химических реагентов, большая часть которых уходит в опасные отходы.
Охрана окружающей среды от загрязнения отходами гальванических производств заключается, прежде всего, в использовании более современных наукоемких технологий с локальной очисткой на различных стадиях технологических процессов, физико-химических методах контроля содержания и состава используемых реагентов. Большое значение приобретает конструирование автоматических линий с программным управлением и безотходными технологиями.
Не менее важным аспектом является переработка и утилизация отходов гальванических производств, как накопленных, так и вновь образующихся.
Проблема защиты окружающей среды в производстве печатных плат решается разработкой методов металлизации отверстий в печатных платах без применения химической меди, использованием лазерных технологий нанесения рисунка. В гальваническом осаждении металлов на подложки основными технологиями становятся управляемые компьютером операции нанесения покрытий на непрерывно движущийся материал подложки, применение блёскообразующих добавок в электролитах, пульсирующего тока, саморегулирующихся окислительно — восстановительных систем.
В области лакирования органическими композитами необходимо решить задачу замены органических растворителей на более безопасные. Разработанные на водной основе лаки уже конкурируют с органическими лаками. Практическое применение находят порошковые лаки для покрытия изделий больших размеров в авиа- и автомобильной промышленности, вагоностроении.
Для достижения качества изделий и воспроизводимости качества требуется контроль наиболее существенных параметров технологических стадий. С этой целью используются вычислительные системы (Total Quality Managements), рефлексионная спектроскопия (метод EDV с Online Surfage Quality Scanner), лазерные методы.
Целью работы является разработка проекта локальных очистных сооружений сточных вод отделения хромирования гальванического производства.

Фрагмент текста работы:

1. Характеристика гальванического производства

1.1. Общие сведения

Гальваническое производство и другие технологии обработки и защиты поверхности металлических изделий являются той областью современной промышленности, где для изготовления технологического оборудования особенно широко применяются инженерные термопласты.
Обычно выделяют следующие стадии физико-химического процесса обработки поверхности:
Промывка и травление
Гальваническое производство (нанесение защитного покрытия)
В дополнение к этому необходимыми элементами гальванического производства являются:
Системы вентиляции
Системы водоочистки
При строительстве этих систем также широко используются инженерные термопласты. В частности, особенно широко применяются такие материалы как листовой полипропилен и полиэтилен высокой плотности (HDPE, ПЭНД).
В отечественной и зарубежной практике сваренные из полипропиленовых листов ванны для гальванических процессов в настоящее время активно вытесняют стальные ванны, футерованные различными материалами (резиной, мягким ПВХ и т.д.).
Гальваническое производство образует сточные воды, характеризующиеся высокой концентрацией ионов тяжелых металлов. Для их удаления используют отстаивание, фильтрование, нейтрализацию, химическое осаждение, коагуляцию, сорбцию и т.д. Емкости для обработки сточных вод цехов, также целесообразней всего изготавливать из инженерных листовых полимеров, таких как полипропилен, полиэтилен и поливинилхлорид.

1.2. Характеристика стоков гальванического производства

Ежегодно в России, для промывки изделий в процессах нанесения гальванических покрытий образуется 600 000 – 700 000 м3 чистой воды, которая в процессе промывных операций загрязняется тяжёлыми металлами, например, по оценкам из рабочих ванн в промывную воду ежегодно попадает до 3500 тонн цинка, 2000-2500 тонн никеля и до 2500 тонн меди, тысячи тонн других металлов, минеральных кислот и щелочей.
Концентрированные растворы основных рабочих ванн гальванического производства также периодически попадают в сточные воды, так как в процессе работы в ваннах накапливаются посторонние примеси – органические и неорганические компоненты, нарушаются соотношения основных компонентов в гальванических ваннах, всё это приводит к невозможности восстановления их работоспособности и необходимости слива на очистные сооружения. Сбросы отработанных растворов по объёму составляют 0,2-0,5% от общего количества стоков гальванических производств, однако в силу их высокой концентрации, они содержат до 70% сбрасываемых загрязнений. Концентрированные отработанные растворы, как правило, сбрасываются залпом, что приводит к нарушению технологии очистки и потере ценных компонентов.
Многие предприятия использующие процессы гальванического нанесения покрытий, до сих пор используют старые и уже не эффективные процессы очистки, а подчас и не имеют очистных сооружений вовсе, что приводит к попаданию неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод в природные водоёмы. Попадание подобных стоков наносит непоправимый ущерб окружающей природной среде.

Сточные воды всех потоков должны быть очищены, из них должны быть извлечены тяжелые металлы, и концентрации их на выпуске должны быть минимальными и соответствовать нормативам ПДС.
Для очистки этих стоков могут применяться самые различные физико-химические методы. Саамы распространенный и позволяющий утилизировать и регенерировать рабочие растворы – метод ионного обмена.
Применение биологической очистки для удаления тяжелых металлов возможно, но при этом возникает проблема переработки и захоронения активного ила.

 
2. Очистка сточных вод гальванического производства

Методы очистки сточных вод делятся на:
химические;
электрохимические;
физические.
Методы очистки сточных вод гальванического производства можно подразделить на следующие группы:
механические;
химические;
коагуляционно-флотационные;
электрохимические;
сорбционные;
мембранные;
биологические.
Однако ни один из указанных методов в полной мере самостоятельно не обеспечивает выполнение современных требований, таких как: очистка до норм ПДК, особенно по ионам тяжелых металлов; возврат 90-95% воды в оборотный цикл; невысокая себестоимость очистки; малогабаритность установок, утилизация ценных компонентов (кислот, щелочей, металлов).
При больших объемах производства локальных очистных сооружений целесообразно использовать электрохимические и мембранные методы (электролиз, электродиализ, электрофлотация), а общую систему очистки основывать на сочетании нескольких методов: реагентный и ионообменный, реагентный и электрофлотация, реагентный и электродиализ.
При небольшом объеме предпочтение следует отдавать электрохимическим и мембранным методам.
Электрохимические методы очистки имеют ряд преимуществ перед химическими способами:
упрощенная технологическая схема при эксплуатации установок;
меньше производственные площади, необходимые для размещения очистных сооружений;
возможность обработки сточных вод без их предварительного разбавления;
прежнее солесодержание стоков и уменьшение количества осадков после обработки сточных вод.

2.1. Обезвреживание хромсодержащих стоков

Реагентный способ очистки этих стоков является наиболее распространенным на практике. Технологическая последовательность обезвреживания Cr6+ заключается в восстановлении его до Cr3+ с последующим осаждением в виде гидроксида.
В качестве реагентов используют гидросульфид и сульфид натрия. Реагентная обработка целесообразна при значительных концентрациях хрома в воде, в противном случае реакция идет неполно. Поэтому в технологии очистки воды целесообразно смешивать концентрированные и мало концентрированные стоки. Следует учитывать, что процесс идет в кислой среде и, следовательно, зависит от pH, концентрации хрома и температуры.
Преимущества:
возможность очистки вод с любой концентрацией компонента и любых объемов;
простота автоматизации при известных параметрах.
Недостатки:
непригодность очищенных вод для оборотного водоснабжения;
наличие обводненного осадка и необходимость дополнительных площадей для шламоотвалов, сложность утилизации шлама;
значительное количество реагентов и площадей под реагентное хозяйство;
трудность повышения производительности и эффективности при изменении нагрузок;
не обеспечивается ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

2.2. Обезвреживание циансодержащих стоков

Для обезвреживания циансодержащих сточных вод используются различные модификации реагентного метода, основанные на химическом превращении высокотоксичных цианидов в нетоксичные, легко удаляемые продукты: окисление цианидов в щелочной среде до цианатов с последующим их гидролизом до карбонатов и аммония.
При обработке циансодержащих стоков гипохлоритом протекают следующие реакции:
CN- +OCl- = CNO- + Cl-
2[Cu(CN)3]2- + 7OCl-+ H2O + 2OH- = 6CN- + 7Cl-+ 2Cu(OH)2↓
Для устранения побочных реакций образования токсичного хлорциана по реакциям: HCl
Cl2 + H2O = HCl + HOCl, 2CN + Cl2→ 2ClCN
выделяемую HCl необходимо нейтрализовать постоянным добавлением щелочи.
Технологическая схема очистки может быть периодического и 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.

3. Описание технологической схемы

В приемный резервуар поступают кислые и щелочные промывные сточные воды (Q = 28 м3/сут)
Стоки находятся в приемной камере в течение 4 часов, после чего поток сточных вод поступает в реактор для нейтрализации, где смешивается с реагентом (Na(OH)) в течение 20 минут. Далее поток сточных вод, смешанных с реагентом, поступает на вертикальный отстойник, где происходит осаждение взвешенных веществ – гидроксидов металлов, образуется осадок.
После очистки в отстойнике, сточные воды поступают на очистку в вертикальный напорный фильтр. После фильтра очищенная вода собирается в резервуаре очищенной воды, а затем частично направляется на промывку фильтра и частично идет потребителю.