CC BY
0DOI 10.24412/cl-37280-2024-1-11-15
Матюшенко Евгений Николаевич, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет» (Сибстрин),
г. Новосибирск
Гириков Олег Георгиевич, кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный
университет» (Сибстрин), г. Новосибирск
Князев Роман Андреевич, студент ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет» (Сибстрин), г. Новосибирск
Урбоков Евгений Александрович, студент ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет» (Сибстрин), г. Новосибирск
Доочистка сточных вод гальванических цехов от ионов тяжелых металлов
Аннотация. В данной статье рассматривается доочистка сточных вод гальванического цеха от ионов тяжелых металлов действующего патронного завода, с использованием новой технологии очистки, разработанной в НГАСУ (Сибстрин). Ключевые слова: гальванический цех, сточные воды, реагентный метод, до-очистка, ионы тяжелых металлов.
В стране, в частности в Новосибирской области, имеется большое количество предприятий машиностроительного комплекса, значительную долю которых составляют стоки гальваноцехов, содержащих ионы тяжелых металлов.
Магистерские слушанья
Сброс недостаточно очищенных сточных вод в водоем или городскую канализацию оказывает огромное негативное влияние на экологическую ситуацию, что недопустимо в соответствии с природоохранным законодательством. В связи с тем, что на большинстве предприятий используются устаревшие методы очистки, не отвечающие современным требованиям, разработка эффективной и экономичной технологии очистки сточных вод гальванических производств является на сегодняшний день крайне актуальной.
Для очистки сточных вод, содержащих ионы металлов, существует множество способов (реагентные, физико-химические, электрохимические и т. д.) [14]. Однако, на подавляющем большинстве промпредприятий применяется реа-гентная очистка, которая отличается экономичностью и простотой практической реализации. Основным недостатком реагентного метода очистки является невысокий эффект очистки по большинству тяжёлых металлов в очищенной сточной воде, т. е. данный метод не позволяет добиться требуемой предельно-допустимой концентрации (ПДК) при выпуске очищенных сточных вод в водоёмы и даже в городскую канализацию.
Цель работы заключается в экспериментальном подтверждении эффективности работы и целесообразности применения новой технологии НГАСУ (Сиб-стрин) для глубокой очистки сточных вод гальванических цехов от ионов тяжелых металлов, нефтепродуктов и фенолов.
Суть предлагаемой технологии заключается в переводе гидроксидов и ионов металлов, оставшихся в осветлённой сточной жидкости после нейтрализации и отстаивания в сульфиды этих металлов, растворимость которых намного меньше растворимости гидроксидов (табл. 1), и последующем их задержанием на фильтрах с зернистой загрузкой [3, 4].
Таблица 1
Растворимость некоторых гидроксидов тяжелых металлов и их сульфидов
№ п/п Гидроксид металла Растворимость гидроксидов металлов, мг/л Сульфид металла Растворимость сульфидов металлов, мг/л № п/п
1. Fe(OH)2 0,28 FeS 3,3610-5 1.
2. Fe(OH)з 0,110-4 - - 2.
3. Cd(OH)2 4,5 CdS (из Cda) 1,6910-9 3.
4. - - CdS (из CdSO4) 6,75-10"10 4.
5. 0,015 5,910-18 5.
6. Zn(OH)2 0,2 10-3 ZnS 1,8210-8 6.
7. 0,035 NiS 7,6 10-6 7.
8. Pb(OH)2 11,410-3 PbS 6,910-9 8.
9. 0,043 1-10-9 9.
Для проведения исследований была разработана и смонтирована экспериментальная установка в станции нейтрализации ООО «НЛК» (г. Новосибирск), схема которой представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема экспериментальной установки: I, II, III - фильтровальные колонки; 1 - баки исходной сточной
воды; 2 - насос с электродвигателем; 3 - бачок-дозатор постоянного уровня; 4 - расходный бачок щелочного раствора сульфида натрия; 5 - насос-дозатор; 6 - приемная воронка; 7 - расчетный бачок раствора гипохлорита
натрия; 8 - выпуск очищенной сточной жидкости
Схема состоит из баков с исходной сточной жидкостью в которых погружен насос для перекачки сточной жидкости в бачок постоянного уровня, трех колонок, загруженные альбитофиром разной фракции, которые моделируют слои фильтра (I - верхний фильтрующий слой (крупность загрузки 1-1,25 мм,
Магистерские слушанья
высотой 600 мм), II - нижний фильтрующий слой (1,25-2 мм, высотой 600 мм), III - поддерживающие слои (2-5 мм, высотой примерно 500 мм)), бочка с щелочным раствором сульфида натрия, насосом дозатором для подачи данного раствора, так же насосом дозатором с баком раствора гипохлорита натрия, периодически дозируемого перед третьей колонкой для возможного снижения фенолов и нефтепродуктов.
В ходе исследований подобраны оптимальные технологические параметры работы экспериментальной установки. При подаче на установку сточной жидкости с концентрацией железа 0,05-1,08 мг/дм3, меди 0,07-0,65 мг/дм3, хрома 0,010,1 мг/дм3, цинка 0,18-2,75 мг/дм3 качество очистки было довольно высоким. Железо снижалось до 0,05-0,11 мг/дм3, медь до 0,001-0,003 мг/дм3, хром до 0,01 мг/дм3, цинк до 0,005-0,01 мг/дм3.
На основании проведенных исследований предложена технологическая схема для предприятия, состоящая из существующей стадии очистки сточных вод и стадии реагентной доочистки, представленную напорными фильтрами, работающими в две ступени. На первой ступени осуществляется снижение ионов металлов за счет ввода перед фильтрами щелочного раствора сульфида натрия, на второй - нефтепродуктов и фенолов. Для достижения жестких требований по сульфидам нижние слои фильтров первой ступени в конце промывки захламляются гидроксидом железа. Большая часть очищенного стока возвращается обратно в технологический процесс, оставшаяся - сбрасывается в р. Обь.
Заключение
1. Подтверждена высокая эффективность и экономичность предлагаемой технологии, разработанной в НГАСУ (Сибстрин), позволяющая добиться требований ПДК при сбросе очищенных сточных вод для данного предприятия даже в водоемы рыбохозяйственного назначения.
2. На основании результатов проведенных экспериментов предложена технологическая схема очистки производственных сточных вод гальванического цеха, позволяющая использовать основную часть очищенной сточной воды (7580%) в оборотном водоснабжении, которая даст существенный экономический и
Магистерские слушанья
экологический эффект за счёт значительного сокращения количества сорбцион-ных фильтров на 2-й ступени, снижения стоимости потребляемой водопроводной воды и платы за сброс очищенных сточных вод.
3. Предложенная технология может использоваться в качестве ступени до-очистки при использовании других методов очистки сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов, а также самостоятельно при незначительных концентрациях ионов тяжелых металлов. Кроме того, в технологии используется типовое отечественное оборудование.
Библиографический список
1. Кочергин, А. С. Интенсификация работы локальных очистных сооружений гальваностоков с использованием реагентов-осадителей: автореф. дис. канд. техн. наук / Кочергин А. С.; Пенз. гос. ун-т архитектуры и стр-ва. - Пенза, 2010. - 23 с.
2. Степанов, С.В. Результаты исследований по очистке производственных сточных вод от ионов тяжёлых металлов / С. В. Степанов, О. Н. Панфилова, И. С. Дубман // Водоснабжение и санитарная техника. - 2023. - №11. -С. 28-34.
3. Гириков, О.Г. Исследование эффективности нового способа доочистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов / О. Г. Гириков, А. Ф. Шароватова, А. С. Косачёва // Труды НГАСУ / гл. ред. Ю. Л. Сколубович. - Новосибирск, 2013. - Т. 16, № 2 (56). - С. 115-127.
4. Гириков, О.Г. Совершенствование новой технологии глубокой очистки сточных вод от ионов тяжёлых металлов / О. Г. Гириков // Известия вузов. Строительство. - 2018. - №1. - С.57-68.
