Наиболее вредными с точки зрения экологии и требующими химической обработки являются сточные воды гальванических участков, загрязненные хромом, солями тяжелых металлов, а также кислотами и щелочами. Очистка этих сточных вод производится совместно после выделения хромистых соединений.

Реагентный метод. Обезвреживание хромосодер: жаших сточных вод на АРГ1 производится в основном реагентным методом. При введении в сток бисульфита натрия происходит реакция восстановления шестивалентного хрома в трехвалентный, который в дальнейшем переводится любой щелочью в гидроокись. Реакция протекает при рН, равном 2,5. Доза бисульфита натрия принимается в количестве 5 частей (весовых) на 1 часть хрома. После реакции со щелочью образуется гидроокись хрома (Сг(ОН)з), выпадающая в осадок.

Технология очистки заключается в следующем. Хромосодержащие стоки от ванн поступают в накопитель, где происходит их накопление и усреднение. Из накопителя стоки перекачиваются в реактор, куда с необходимыми интервалами подаются серная кислота, бисульфит натрия и едкий натр. Время на реакцию составляет 3—5 мин, на осаждение — до 5 мин. Количество осадка при этом достигает 30% от объема обрабатываемого стока. С целью сокращения объема осадка возможно добавление в небольшом количестве полиакриламида. Перемешивание стока с реагентами производится путем барбатирования сжатым воздухом. Из реактора сточные воды выпускаются в отстойник для двухчасового отстаивания и далее смешиваются с кисло-щелочными стоками.

Ленинградским институтом Гипроприбор разработан типовой проект очистных сооружений гальванических участков реагентным методом (ТП 902-2-208). В настоящее время этот проект снят с распространения, но заложенные в нем установки ACO-I для нейтрализации стоков находят широкое применение как нестандартное оборудование. В частности, харьковский институт Водоканалниипроект включает их в свои проекты. Установка ACO-I или ACO-IX предусматривает очистку стоков в автоматическом режиме с многофункциональным использованием сжатого воздуха.

Принимаем к установке два реактора марки НПО-ЮВК вместимостью 1,25 м3 каждый, которые могут работать одновременно или поочередно. Для приготовления 30%-го раствора бисульфита натрия принимается открытый реактор вместимостью 100 л (индекс POP-100). Для затворения бисульфита натрия в реактор помещается затворный деревянный бачок вместимостью 0,02 м3, диаметром 300 мм с отверстиями. Для приготовления 10%-го раствора бисульфита натрия принимается стальной вертикальный мерник MB 6/400 вместимостью 400 л.

В приведенном примере расход хромосодержащих стоков невелик, однако, при большом количестве суть расчета не меняется, увеличиваются лишь емкости и расход реагента. Следует отметить, что реа-гентная обработка данного стока осложнена дефицитом реагентов, поэтому согласно письму Госплана СССР от 30.01.84 г. № 16/44 для интенсификации процессов осаждения рекомендуется применять известь, известняк, доломит.

Электрокоагуляционный метод. В последнее время большое внимание при очистке хромосодержащих стоков уделяется одному из электрохимических методов — электрокоагуляции. Примером может служить продолжительная работа электрокоагуля-ционной установки на Московском заводе автотракторного электрооборудования № 1 Министерства автомобильной промышленности СССР, а также на Люберецком механическом заводе. Загрязненные воды, проходя через электролизер, снабженный электродами из углеродистой стали или алюминия очищаются в основном за счет выделяемого на катоде газа и адсорбции на полученных в результате электролиза гидроксильных группах. При этом образуются нерастворимые соединения, выпадающие в осадок, и пена за счет электрофлотации.

Электрокоагуляционный метод имеет определенное преимущество перед реагентным методом при очистке хромосодержащих сточных вод. Очистная установка (рис. 27) невелика, занимает малую площадь, не нуждается в реагентном хозяйстве. К недостаткам следует отнести значительный расход электроэнергии, сложное аппаратурное оформление, большой расход металла (3—4 г-экв. на 1 г-экв. восстановленного хрома). Следует отметить, что важную роль при очистке данным методом играет рН раствора, зависящая от концентрации кислоты в стоке. Оптимальный эффект восстановления (64—74%) происходит при концентрации кислоты 2—25 г/л.

Ионообменный метод. Все шире распространяется ионообменный метод очистки стоков АРП, содержащих хромистые соединения, сущность которого включается в фильтровании обрабатываемой воды через слой зернистого материала, способного обменивать часть своих ионов на ионы в стоке. При использовании данного метода обеспечивается глубокая очистка сточных вод и подача на гальванический участок воды высокого качества. Очистку данным методом рекомендуется осуществлять при концентрации Сг+6 не более 300 мг/л, а СГ — не более 50 мг/л.

Технологическая схема очистки может состоять из усреднителя, механического песчано-гравийного фильтра, фильтра с загрузкой из активированного угля, катионитового фильтра, 1—2 анионитовых фильтров и сборника фильтрата. В качестве загрузки применяют для катионитовых фильтров смолы КУ-28, КУ-23 в водородной форме, для анионитовых фильтров — смолы АВ-17-8, АВ-17-16, АВ-17-П, АН-18-ЮГ, АВ-17-12П. Регенерация катионита производится раствором соляной (азотной) кислоты (2N) со скоростью 2,5—3,0 м/ч в количестве 2—4 эквивалентных объема фильтра. Анионит регенерируется раствором едкого натра (1,25—1,5 N) при скорости 1,0 м/ч в количестве 2—5 эквивалентных объема (по суммарному сорбированию анионов).

Методы ультра- и гиперфильтрации. Ультрафильтрацией называется процесс разделения растворов, содержащих высокомолекулярные вещества, мембранами с порами, имеющими диаметр 5—200 нм.

Гиперфильтрация (обратный осмос) основана на фильтрации растворов под давлением через полупроницаемые мембраны с порами (диаметр 1 нм), которые пропускают воду, но задерживают гидра-тированные ионы растворенных в воде солей.

Установка гиперфильтрации предложена Красно дарским ПКБпластмаш Минхиммаша СССР для безотходного технологического процесса обработки про мывных вод в процессе хромирования. Мембраны в данной установке ацетатно-целлюлозные или полиамидные (в зависимости от рН среды). Установка MP 100-64/64П УГОС имеет следующие характеристики: максимальная концентрация по Ni+2 или Сг+6 может составлять 0,5 г/л; рН среды раствора 4—8; рабочая поверхность ацетатно-целлюлозных мембран 18,9 м2; производительность 100 л/ч; габариты 2100Х800Х 1700 мм.

Биохимический метод. Биохимический метод очистки стоков от Сг+6 основан на использовании специальной культуры микроорганизмов, которые в анайробных условиях извлекают связанный кислород хроматов для обеспечения своей жизнедеятельности (рис. 28). Эти микроорганизмы восстанавливают хромат и бихромат до гидроокиси хрома.

В Институте биологии АН СССР была выведена чистая культура бактерий, названная Pseudo-monas dechromaticans Romanenco.

Очистка кисло-щелочных сточных вод, содержащих тяжелые металлы

Реагентный метод. Кислые стоки нейтрализуются известковым молоком с содержанием активной извести (Са(ОН)2)—5—10%, или по товарному продукту 7—15%.

Для осаждения Ni(OH) требуется рН 9,5; для Fe(OH)2—9,7; для Zn(OH)2—8,0. Практически рН доводится до 8,0—9,0. При этом все катионы тяжелых металлов перейдут в осадок.

Содержание ионов тяжелых металлов после их осаждения в стоке не превышает по Ni+2 0,006 мг/л, по Fe+2 — 0,005 мг/л, по Си+2 — 0,005 мг/л.

Расчетная продолжительность отдельных этапов цикла обезвреживания при установке периодического действия составляет: в накопителе не менее 4,5 ч;

в реакторе с учетом его наполнения, ввода реагента контакта и выпуска стока 1,75 ч; в отстойнике (минимально) 1,6 ч.

Рассмотрим в качестве примера наиболее распространенную схему очистки кисло-щелочных стоков АРП. Кисло-щелочные стоки от технологического оборудования по сети канализации, выполненной из полиэтиленовых труб, поступают в накопитель, откуда насосами подаются в реакторы, в которые поступают также реагенты. Перемешивание стока с реагентами производится мешалками пропеллерного типа или сжатым воздухом. Из реакторов нейтрализованные стоки поступают в отстойник, в котором они выдерживаются течение двух часов, после чего спускаются в хозяйственно-бытовую канализацию. Рекомендуемый расчет дозы реагентов для нейтрализации покажем на примерах.

Для высаждения ионов тяжелых металлов остаточная концентрация кислоты должна быть не более 2,2 мг/л.

Суточная потребность в реагентах при этом составит (м3):
40%-ного раствора NaOH 157-100/(40-1430) — 0,274;
10%-ного раствора NaOH 157-100/(40-1430) = 1,42;
92,8%-ной серной кислоты 30,8-100/(10-1060)= 0,28.

С целью ускорения выпадения взвеси, образующейся в процессе обезвреживания хромосодержащих и кисло-щелочных стоков, на конечной стадии обработки (перед отстойником) вводится 0,5—1,0 г/м3 полиакриламида.

Вместимость накопителя рассчитывается на прием всех стоков как периодического, так и непрерывного спуска. Удельная вместимость реактора должна быть не менее 1,15 м3 на каждый расчетный кубический метр стока. Для примера 2 Wp= = 4,8+ 0,28= 5,08м3; для примера 3 Г„= 4,8+ 1,42= – 6,22 м .

Обезвреженные стоки поступают в отстойник, полезный объем которого принимается не менее 1,2 м на каждый кубический метр расчетного часового расхода. Образовавшийся осадок забирается насосом и подается на илоуплотнитель. Для перекачки таких стоков применяются насосы химического типа X или дозирующего типа НД; для перекачки осадка — насосы типа АХ. Однако наиболее удачным решением является расположение емкостей на различных уровнях, что создает самотечную систему.

Полнота реакции нейтрализации контролируется как путем непосредственного лабораторного анализа на наличие кислот, так и по величине рН, которая не должна быть менее 8.

Ионообменный метод. Наряду с реагентным методом очистки кисло-щелочных стоков АРП возможно применение ионообменного метода. При этом очистка стока производится на трехступенчатой установке с повторным использованием хромового ангидрида и хромового электролита. Технологическая схема очистных сооружений при этом включает: отстойник-накопитель, где происходит усреднение стока; гравийно-угольный фильтр с загрузкой из сульфоугля для удаления механичес-

ких примесей и органических соединений; сильнокислотный катионообменник с катеонитом; слабоосновной анионообменник; сильноосновной анионо-обменник; резервуар очищенной воды.

Общее солесодержание воды после очистки по данной схеме не превышает 15 мг/л, что позволяет вернуть ее в производство. Скорость фильтрации на катионитовых фильтрах составляет 8—20 м/ч, на анионитовых — 30 м/ч. Регенерация кати-онитов осуществляется 2—8%-ным раствором кислоты, а анионитов — 2—6%-ным раствором щелочи.

Очистка стоков( содержащих взвешенные вещества, продукты, масла, моющие растворы, щелочи и кислоты

Данная группа сточных вод составляет основной объем стоков АРП. Эти сточные воды образуются от наружной мойки автомобилей, снятия платформ, от разборочно-моечного и термического участков, участка ремонта топливной аппаратуры, шиномонтажного и других участков. К этой группе относятся также сточные воды от мойки полов. Поступление стоков может быть непрерывным (от промывки деталей, аккумуляторов и т. д.) и периодическим (при смене отработанных растворов). Наиболее загрязненные стоки в виде моющих растворов разборочно-моечного участка обычно выделяются в отдельную группу (оборотную систему).

Реагентный метод. Очистка указанных стоков АРП включает в себя следующие процессы: отстаивание, коагуляцию и напорную флотацию.

Все сооружения расположены вне здания, за исключением флотатора (рис. 30). В качестве примера рассмотрим очистные сооружения для АРП с программой в 1000 капитальных ремонтов, разработанные Гипроавтотрансом.

Сточные воды поступают в нефтеловушку самотечно и далее в нейтрализатор. Нефтеловушка проточного типа производительностью 18 м/ч. Скорость протока воды в нефтеловушке 5 мм/с, время отстаивания 40—45 мин, глубина проточной части 1,25 м, длина— 12,4 м. Эффект задержания взвеси составляет 90%, нефтепродуктов 95%.

Осадок из нефтеловушки удаляется насосом марки АХ и подается в илоуплотнитель. Нефтепродукты отводятся через поворотную трубу в маслосборную емкость.

Отстойник-нейтрализатор проточного типа, время отстаивания — 1 ч; скорость протока — 5 мм/с. В камеру реакции предусматривается ввод

10%-ного раствора серной кислоты или 10%-ного раствора щелочи и 15%-ного раствора сернокислого алюминия. Для перемешивания подается сжатый воздух с интенсивностью 5 л/(с-м2) под давлением 150 кПа. На входе и выходе предусматриваются автоматические рН-метры, которые регулируют подачу кислого и щелочного реагентов. После нейтрализации стоки имеют следующую характеристику: взвешенные вещества — 300 мг/л, нефтепродукты — 600 мг/л, ПАВ — 50 мг/л, рН —7—8.

Флотационная установка 8 принимается по типовому проекту ТП 902-2-385.85 производительностью 10 м’/ч напольного типа с применением в качестве коагулянта сернокислого алюминия. После флотапии сток содержит: взвешенных веществ 10—15 мг/л, нефтепродуктов 10—15 мг/л, ПАВ 5—10 мг/л, рН 7—8. Объем осадка — 0,6 м3/сут влажностью 95%, объем пены — 0,07 м3/сут.

Электрокоагуляционный метод. Очистку сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, взвешенными и другими веществами, после отстаивания в песколовках и нефтеловушках можно производить методом электрокоагуляции с применением алюминиевых электродов. При этом первоначально корректируют рН среды (до 8). В противном случае при анодном растворении наряду с гидроокисями будут образовываться и алюминаты, не растворимые в воде. Электролизер промышленного масштаба может быть выполнен из стали или железобетона с облицовкой из винипласта. В качестве электродов рекомендуется применять пластины толщиной 2—3 мм. Рабочая плотность тока 0,2—0,35 А/дм2, расход электроэнергии на 1 м3 обрабатываемой воды 0,4—0,6 кВт-ч, время контакта воды с электродами 10—20 мин, расстояние между электродами 10—20 мм. Для осаждения образовавшихся хлопьев и уплотнения осадка вода после электролиза направляется во вторичный отстойник (2 ч отстоя). Образовавшийся шлам после уплотнения направляется на иловые площадки.

Он может быть отрегенерирован серной или соляной кислотой и использован как коагулянт вторично. Режим и оптимальные условия регенерации коагулянта разработаны ВНИПИнефть.

Сточные воды разборочно-моечных участков (моющие растворы) содержат в себе ряд ценных компонентов (см. гл. 1), поэтому рационально выделить данный сток в отдельную группу с оборотной системой. Для АРП, имеющих большую программу, предусматривается центральный растворный пункт (ЦРП). Очистка растворов осуществляется с применением коагуляции. В качестве коагулянта принимается смесь сернокислого железа FeS04 и гидроокиси кальция Са(ОН)2 в соотношении 1:1 в количестве 6 г/л. При этом эффект удаления нефтепродуктов составляет 98%. Осветленный раствор можно использовать вторично с добавлением лишь 50—60% моющего раствора.

Растворный узел монтируется в отдельном помещении и включает в себя: рабочую емкость объемом 50 м3, предназначенную для хранения, нагрева и частичной очистки отстаиванием; регенерационную емкость вместимостью 40 м3, предназначенную для процесса коагуляции загрязненной воды; грязеотстойники для шлама и нефтепродуктов, установленные под рабочей емкостью; три растворных бака вместимостью 1,4 м3 для приготовления растворов CMC и коагулянта; расходный бак вместимостью 0,44 м’1 для дозировки растворов CMC и подачи коагулянтов в регенерационную емкость; фильтр грубой очистки для удаления из рабочих растворов крупных включений; насосы, запорные вентили и арматуру.

Для АТП, имеющих небольшой расход моющих растворов, может быть рекомендована установка ЦНИИ МПС, где регенерация моющих растворов производится путем длительного отстаивания (12 ч) в металлической емкости с футеровкой при температуре 50—60 °С и реагентной обработкой деэмульгаторами, в результате чего происходит химическое разрушение эмульсий нефтепродуктов и их расслаивание. Состав деэмульгатора: 1,5 г/л СаС12; 0,5 г/л MgCl2; 5 г/л MgS04. Первоначально приготавливается 30%-ный раствор, а в металлическую емкость подается 10%-ный раствор. Перемешивание производится при помощи сжатого воздуха.