Состав и объём общих сточных вод от цеха (участка) гальванопокрытий

14 Декабрь 2016
 Декабрь 14, 2016
промывка, гальваника, виноградов
Категория: Статьи

Источник: Виноградов С.С. “Экологически безопасное гальваническое производство”, 1998 г.

Все гальванические цеха (участки) условно можно  разделить на три группы: первая группа – цеха мелких серий на основе линий из стационарных ванн ручного обслуживания; вторая группа – цеха  на  основе наиболее ресурсосберегающих автоматизированных линий; третья группа – цеха, имеющие в своем составе автоматизированные, механизированные линии и стационарные ванны.

Классификация участков гальваники

Первая группа цехов характеризуется  ненормированным  и, как правило, завышенным удельным расходом воды и минимальной концентрацией загрязнений в сточных водах. Вторая группа цехов характеризуется минимальным удельным расходом воды и, следовательно,  максимальной  концентрацией  загрязнений   в сточных водах. Третья группа цехов занимает промежуточное положение. Для большей наглядности результатов рассмотрим цех первой группы (вариант I  рис.3.12):  гальванические  линии составлены из стационарных ванн, расположенных поперек оси линии, и снабжены механизированным устройством  для перемещения подвесочных приспособлений. Выбираем виды покрытий, имеющие наибольшее распространение в промышленности: цинкование – 2 линии (рис.3.1) общей производительностью 16 м2/ч; нанесение покрытия никель-хром – 1 линия (рис.3.2) производительностью по никелированию 25 м2/ч  и по хромированию 3 м2/ч; обработка алюминия – 1 линия (рис.3.3) производительностью 6 м2/ч; электрополирование нержавеющей стали – 1 линия (рис. 3.4) производительностью 12 м2/ч и нанесение покрытия сплавом олово-висмут 1 линия (рис.3.7) производительностью 10 м2/ч (3 м2/ч на подвесках и 7 м2/ч в барабанах).

Варианты расположения оборудования в гальванических цехах

Промывка деталей осуществляется в одинарных ваннах, последовательность операций промывки традиционная, т.е. детали проходят все позиции на гальванических линиях последовательно одну за другой. Такую систему промывки обозначим как схема 1 промывки.

Для изменения количественного состава сточных вод от рассматриваемого варианта I цеха изменим систему промывки. В первую очередь заменим ванны улавливания на одинарные ванны промывки получим схему 2 промывки. Затем изменим последовательность операций промывки , т.е. последовательность прохождения деталями позиций линии (см.рис.3.13) – получаем схему 3 промывки. Последовательность операций промывки изменена в соответствии с п.2.7.2 после следующих технологических ванн: активации, цинкования, осветления цинкового покрытия (линия цинкования); обезжиривания, активации (линия нанесения покрытия никель-хром); обезжиривания, осветления алюминия, анодирования, наполнения хромпиком (линия обработки алюминия); обезжиривания, электрохимического полирования, нейтрализации, осветления (линия электрохимического полирования); обезжиривания, активации, нанесения покрытия олово-висмут (линия нанесения покрытия олово-висмут). После остальных ванн изменение последовательности промывочных операций либо не дает значительноrо сокращения водопотребления, либо невозможно из-за нежелательности смешения промывных вод (см. п. 2.6.3). Традиционные и измененные последовательности промывочных операций для установленных в цехе линий представлены на рис.3.13. Таким образом, для каждой схемы промывок из-за изменения условий промывки получаем сточные воды, отличающиеся по расходу и количественному составу (табл.3.4).

Возможен еще один вариант цеха, когда имеются свободные производственные площади . В этом случае (вариант II – рис.3.12) при той же производительности по видам покрытий можно резко изменить расход и количественный состав сточных вод за счет организации более экономичных  систем промывок с использованием многокаскадных ванн  промывки.  Для  этого произведем следующие изменения: одинарную ванну промывки заменим на двухкаскадную ванну промывки после обезжиривания в линиях олово-висмут и электрополирования, после активации во всех линиях, после операций осветления и анодирования алюминия, наполнения оксидного покрытия хромпиком и красителем в линии обработки алюминия, после операций нейтрализации и осветления в линии электрополирования , а также после операции нанесения покрытия олово-висмут в линии олово-висмут; одинарную ванну промывки заменим на трехкаскадную ванну после операции цинкования в линии цинкования; ванну улавливания  и ванну одинарной промывки заменим на двухкаскадную ванну промывки после никелирования в линии никель-хром и после хроматирования в линии цинкования; дополнительно установим двухкаскадную ванну промывки после горячей ванны промывки после операции электрохимического полирования в линии электрополирования; заменим проточную ванну промывки на пять ванн улавливания после хромирования в линии никель-хром, в сумме получив шесть ванн улавливания и полностью исключив образование сточных вод после данной операции: промывная вода полностью возвращается в ванну хромирования, компенсируя потери от испарения воды и уноса в вентиляцию.

Площадь цеха, отведенная под участки монтажа-демонтажа подвесочных приспособлений (поз.6), в обоих вариантах одинакова. Общая площадь цеха в результате установки новых промывочных ванн (вариант 11) увеличилась на 20 %.

Таким образом для одного и того же состава гальванического цеха получаем четыре схемы промывок три – без каких-либо серьезных переделок в цехе (вариант I цеха) и одну – за счет модернизации ванн промывок с использованием дополнительных площадей (вариант II цеха).

Расчет расхода воды на промывку, состава промывных вод и стоков

Теперь для каждой  схемы  промывок  рассчитаем расход  воды на промывку для каждой отдельной операции, для каждой гальванической линии  и по цеху в целом, а также состав промывных и сточных вод.

Результаты расчетов расхода воды (объемов промывных и сточных вод), представленные в табл.3.4, показывают, что даже при 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  на проточную промывную ванну позволила в среднем в 15 раз сократить расход воды, в то же время за счет изменения последовательности промывок удалось уменьшить водопотребление более чем в 20 раз, а на некоторых операциях – более чем в 50 раз,  что вытекает из сравнения формулы (2.12) с формулой (2.6) и формулы (2.5) с формулой (2.6) соответственно. Однако надо отметить, что выполнение схемы 3, т.е. изменение последовательности операций промывки, связано со значительным неудобством для гальваников, обслуживающих линии, хотя и позволяет достигать таких же объемов водопотребления,  как и за счет увеличения площади гальванического цеха. В то же время расширение гальванического цеха связано не только с изготовлением и установкой новых ванн, но и с перемонтажом водопроводов, паропроводов, канализационной сети, вентиляционной системы и электропроводки.

Вариант I

гальваника, оборудование, промывка, виноградов

Вариант II

гальваника, оборудование, виноградов, промывка

Рис. 3.12. Варианты размещения оборудования гальванического цеха: 1 – электро-химическое обезжиривание, 2 – химическое обезжиривание, 3 – горячая промывка, 4 -холодная промывка, 5 – активация, 6 – участки монтажа-демонтажа подвесочных приспособлений, 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.

промывка, гальваника, виноградов

Рис. 3.13. Традиционная и измененная последовательности операций промывки (номер ванн соответствует  обозначениям на рис. 3.12)

Результаты расчетов состава промывных и сточных вод представлены в табл.3.5 и табл.3.6 соответственно. Кисло-щелочные и хромсодержащие промывные воды отводятся от линий по отдельным канализационным трубопроводам.  Из  промывных  вод от отдельных операций складываются сточные воды цеха, причем, как видно из табл. 3.6, с преобладающим содержанием кислот над щелочными агентами. Кислая  среда общих  кисло-щелочных сточных вод характерна для большинства гальванических цехов. Исходя из уравнений реакций нейтрализации, недостаток щелочных компонентов в кисло-щелочных стоках рассматриваемого цеха составляет приблизительно 400-500 г/ч в пересчете на NaOH.

Таблица 3.4

Объем промывных и сточных вод гальванического цеха

Продолжение таблицы 3.4

Продолжение таблицы 3.4

Таблица 3.5

Состав промывных вод, поступающих непосредственно от ванн промывки

Продолжение таблицы 3.5

Продолжение таблицы 3.5

Продолжение таблицы 3.5

Примечание: концентрации компонентов технологических растворов в хромсодержащих промывных водах выделены рамкой.

Такой подробный расчет расхода и состава всех промывных и сточных вод позволяет не только выявить основные источники загрязнения, но и проследить весь путь загрязнений (компонентов технологических ванн) от  промывной  ванны  до  общего цехового стока, а также по величине экологического критерия (см. гл.1.2) определить влияние каждого загрязнения на окружающую среду и подобрать   соответствующее   очистное оборудование.

Так, например, в результате организации различных схем промывок можно получить 8 видов цинксодержащих стоков, различающихся как по расходу, так и по концентрации ионов цинка: по схеме 1 поток 1  (непосредственно от  ванны промывки после операции цинкования для каждой линии цинкования) расходом 9250 л/ч и концентрацией ионов цинка 10 мг/л и поток 2 (общецеховые кисло-щелочные стоки) расходом 91150 л/ч и концентрацией ионов цинка 2,0 мг/л; соответственно по схеме 2 поток 3 (от ванн промывки) – расход 9250 л/ч и концентрация ионов цинка 10 мг/л и поток 4 (цеховой к-щ сток) – расход 81500 л/ч и концентрация ионов цинка 2,3 мr/л; по схеме 3 поток 5 (от ванн промывки) – расход 250 л/ч и концентрация ионов цинка 368 мг/л и поток 6 (цеховой к-щ сток)- расход 4800 л/ч и концентрация ионов цинка 38 мг/л; для вариант 2 цеха поток 7 (от ванн промывки) – расход 50 л/ч и концентрация ионов цинка 1840 мг/л и поток 8 (цеховой к-щ сток) – расход 6050 л/ч и концентрация ионов цинка 30 мг/л. Из указанных выше цинксодержащих потоков можно выделить две группы потоков: стоки непосредственно от ванны промывки после операции цинкования с каждой линии цинкования (потоки № 1, 3, 5, 7) содержат только компоненты электролита цинкования, в то время, как общецеховые стоки (потоки № 2, 4, 6, 8) содержат компоненты всех применяемых в цехе электролитов, не содержащие хром. Такое же разнообразие стоков получается и по другим загрязнениям.

Таблица 3.6

Состав сточных вод гальванического цеха

Продолжение таблицы 3.6

На основе сопоставления различных потоков по их расходам  и содержанию компонентов технологических растворов с технологическими характеристиками очистного оборудования выбирают подходящие схемы промывок, то есть  проводят адаптацию гальванического производства и систем очистки стоков, что подробно описано в разделе 5.

Рекомендуем к прочтению:

Очистные сооружения гальваники и производств печатных плат. Строительство и проектирование

_