Зразок роботи
1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
1.1 Аналіз методів очистки хромовмістких стічних вод
Гальванічне виробництво відноситься до категорії найбільших промислових водоспоживачів. Вода в цехах гальванопокриття витрачається на приготування електролітів, знежирюючих і травильних розчинів, на промивання деталей, охолодження ванн і випрямлячів струму. Найбільш небезпечними є стічні води хромових гальваноліній. Трансформуюча активність шестивалентного хрому обумовлює його токсичність і значний міграційний потенціал у природному середовищі. Хромовмістний стік від промивних ванн після хромування, хроматування, освітлення, забарвлення алюмінію містить від 10 мг/дм3 до 100 мг/дм3 шестивалентного хрому і від 1 мг/дм3 до 15 мг/дм3 других важких металів. Концентрований хромовмісний стік від 10 мг/дм3 до 300 мг/дм3 утворюється при періодичному скиданні робочих ванн, а також при профілактиці роботи устаткування і стоків. Хромовий ангідрид, що становить основу концентрату, дуже леткий, особливо при підвищеній температурі. Тому зазвичай до промивних хромовмістким стокам додається стік від зрошування вентиляційних систем, а для зон використання хромових електролітів характерне забруднення прилеглих площ з'єднаннями хрому (VI).
Основним завданням знешкодження стічних вод, що містять з'єднання хрому (VI), являється відновлення останнього до тривалентного стану. Сполуки хрому (III) більш ніж в 100 разів менш токсичні і схильні до гідролізу в лужному середовищі, що дозволяє видаляти їх у вигляді гідроксиду при подальшому очищенні. Для відновників використовують сполуки сірки (IV) з NaHSO3, Na2SO3, Na2S2O5, сірки (II) з Na2SO3, сірки (ІІ) з H2S, сірку, пероксид водню, з'єднання заліза (II) різні органічні речовини, активне вугілля та ін.
Гальванічне виробництво є одним із найбільш небезпечних джерел антропогенного забруднення навколишнього середовища. Стічні води гальванічних виробництв належать до одного з найпоширеніших видів промислових стічних вод як в Україні, так і за кордоном. Токсичність Cr6+ проявляється в пригніченні росту, гальмуванні метаболічних процесів у вигляді генетичних, гонадотропних, ембріотропних змін, сполуки ж хрому відносяться до групи високого канцерогенного ризику.
Щорічно при промиванні виробів втрачається понад 3,3 тис. тон цинку, 2,4 тис. тон нікелю, 0,5 тис. тон хрому. Смертельна доза K2Cr2O7 (дихромату калію) для людини становить від 0,2 г до 0,3 г. Виникає необхідність максимально зменшувати концентрацію токсикантів в промивних водах.
Традиційно воду від сполук важких металів, в тому числі і хрому, очищають шляхом переведення їх у нерозчинні у воді сполуки, які потім видаляють відстоюванням, флотацією, фільтрацією і іншими способами розділення твердої і рідкої фаз. Переведення в тверду фазу в основному здійснюють введенням лугу з утворенням гідроксидів, гідроксокарбонатів, карбонатів.
Проблемами, які виникають сьогодні при очищенні стоків від сполук хрому, є:
знешкодження хрому (VI) до ГДК (0,005 мг/л);
мінімальні витрати реагенту та електроенергії при відновленні;
ефективне видалення дисперсної фази Cr〖(OH)〗_3 до концентрації від 0,1 мг/дм3 до 0,5 мг/дм3.
Існує велика кількість методів вилучення іонів важких металів з стічних вод. Найчастіше застосовують такі основні методи: реагентні, біохімічні, електрохімічні, мембранні, сорбційні, іонообмінні.
На очисних спорудах гальваностоки знешкоджують реагентними методами. Ці методи є класичними і найпоширенішими. Процеси, які відбуваються при очищенні стічних вод реагентним методом, можна поділити на такі групи:
окисно-відновні процеси, в результаті яких утворюються нетоксичні та малотоксичні продукти відбувається за реакцією (1.1.):
, (1.1.)
− перетворення домішок в нерозчинні у воді сполуки з подальшим видаленням осаду відбувається за реакцією (1.2):
, (1.2)
− нейтралізація кислот і основ.
Реагентом-відновником шестивалентного хрому слугують сульфід заліза, сульфіт кальцію, перекис водню, формальдегід, нафтошлам, порошкоподібний алюміній, гідразин, солі барію, сполуки свинцю, шліфувальний шлам металопереробних виробництв та ін.
На відновлення однієї вагової частки Cr6+ потрібно до 16 часток реагенту-відновника. Відновлення хрому Cr6+ до Cr3+ відбувається в кислому середовищі. Хід реакції відновлення хрому в кислому середовищі залежить від початкової концентрації хрому (VI), величини рН, температури. Ці параметри впливають на повноту відновлення і необхідну величину надлишку відновлювача. Присутність іонів заліза, кадмію, цинку вдвічі уповільнює процес.
Відновлення хрому в кислому середовищі можна здійснювати за будь-яких об'ємних витратах води в досить широкому діапазоні концентрацій. Оскільки спостерігається істотна залежність надлишку реагенту від вихідної концентрації хрому (VI), застосування цього методу до стічних вод, що містять менш 10 мг/дм3 Сг (VI), недоцільно. Оптимальною концентрацією для обробки сполуками сірки (IV) слід вважати від 50 мг/дм3 до 500 мг/дм3. Верхня межа може бути і вище, особливо у разі застосування діоксиду сірки.
Використання комплексних реагентів більш переважає, ніж сульфітів або гідросульфітів, за критеріями засолення стоків і розширення діапазону робочих концентрацій. Істотним ускладненням тут є небезпека перевитрати реагентів, наприклад, формаліну, присутність якого в стоках також обмежена
Магістр