Очистка сточных вод

Введение  

     Общее ухудшение экологической обстановки уже отмечается как глобальная проблема, что заставляет уделять все большее внимание природоохранным мероприятиям во всех сферах промышленного производства. Повышение числа техногенных катастроф со значительным экологическим ущербом, загрязнение водных объектов, приводящее к существенному снижению количества воды пригодной для хозяйственно-питьевого потребления, повышение количества выбросов в атмосферу, вызывающее повышение заболеваемости, определило необходимость принятия решений по охране окружающей среды на правительственном уровне.

     Гальваника, как практический раздел электрохимии, считается вполне оформленным предметом  естествознания, а система электролитов и технологических растворов, по мнению ряда учёных, вряд ли претерпит в ближайшее время революционные изменения. Поэтому основные усилия специалистов, работающих в этой области, направлены на решение экологических проблем гальванотехники, и, прежде всего, на противодействие загрязнению окружающей среды ионами тяжелых металлов (ИТМ).

     В настоящее время уже приняты  решения по увеличению платы за водные ресурсы, за сброс загрязняющих компонентов, ужесточены санитарно-гигиенические требования на сброс в водоемы (особенно по канцерогенным веществам). И эти ограничения будут и дальше ужесточаться.

     Однако  большинство предприятий не в  состоянии решить экологические проблемы на своем производстве, поскольку эксплуатация установленного гальванического оборудования требует большого удельного расхода воды на промывные операции, что приводит к значительному удорожанию очистки образующихся стоков.

     Рыночные  отношения заставляют предприятия  учитывать экономические факторы при решении экологических вопросов. Увеличение цен на воду и энергоресурсы также требует создание гальванических производств, исключающих необоснованное потребление воды и других энергоресурсов.

     Организация гальванических производств, отвечающих требованиям экологической безопасности, и современных очистных сооружений с обязательным использованием средств автоматизации и компьютеризации основных производственных процессов позволит решить экологические проблемы с минимальными затратами.

     Важным  фактором в решении этой проблемы является совместная работа технологов основного производства и экологов уже на начальной стадии выбора технологических решений. Необходимо, чтобы главным принципом организации производств было максимальное предотвращение попадания загрязнений на очистные сооружения, так как экономически выгоднее предотвратить загрязнение воды, чем потом очищать загрязненную воду.

     При разработке компоновки гальванических линий необходимо предусматривать возможность регенерации технологических растворов, системы возврата химикатов из промывных ванн в технологические, оборотные системы водоснабжения и т.п.

     Примером  эффективных решений является использование  локальных систем очистки сточных  вод. Установка локальных систем очистки (выпарные установки небольшой мощности, модули С.С.Кругликова) позволяет вернуть не только воду на повторное использование, но дорогостоящие компоненты технологических растворов. Но основное природоохранное значение определяется исключением сброса в окружающую среду опасных тяжелых металлов.

     Эффективность предварительного просчета конечных результатов для выбора оптимальных экологических и экономических технических решений комплекса гальваническое производство – очистные сооружения, лишний раз подчеркивает необходимость совместной работы технологов и экологов.

     Обоснованные технологические решения позволяют проводить реконструкцию гальванических производств, обеспечивая максимальную экологическую эффективность без увеличения себестоимости покрытий.[1] 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Характеристика  гальванического производства

1. Характеристика производственного процесса в цехе

     Гальваника  — электролитическое осаждение  тонкого слоя металла на поверхности  какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Получаемые гальванические покрытия — осадки — должны быть плотными, а по структуре — мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока.

     Гальваническое покрытие металла - это прекрасный способ избежания многих проблем и увеличить срок службы оборудования, агрегатов и прочих устройств. Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала.

     Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла. Само изделие является катодом, анод – металлическая пластина. При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла.

     Толщина, плотность, структура гальванических покрытий могут быть разными в  зависимости от состава электролита и условий протекания процесса – температура, плотность тока. Так, например, варьируя соотношением этих двух параметров можно получить блестящее или матовое хромовое покрытие, для блестящего никелирования в электролит добавляют блескообразователи – сульфосоединения.

     Декоративные  покрытия имеют небольшую толщину, мелкозернистую структуру и достаточную  плотность. Для обеспечения прочности сцепления покрытия с изделием необходимо проводить тщательную подготовку поверхности, которая включает механическую обработку (шлифовка и полировка), удаление окислов и обезжиривание поверхности. После нанесения покрытия изделие промывают и нейтрализуют в щелочном растворе. 

 Хромирование 

     Хромовые  покрытия в отношении их функционального  применения являются одними из наиболее универсальных. С их помощью повышают твердость и износостойкость поверхности изделий, инструмента, восстанавливают изношенные детали. Связано это с наличием на его поверхности весьма плотной пассивирующей пленки оксидной природы, которая при малейшем повреждении легко восстанавливается. Широко применяется для защиты от коррозии и с целью декоративной отделки поверхности изделий. В зависимости от режима процесса можно получить различные по свойствам покрытия. 

 Цинкование 

     Покрытие  цинком защищает от коррозионного разрушения черные металлы не только механически, но и электрохимически. Цинковые покрытия широко применяются для защиты от коррозии деталей машин, крепежных деталей, применяются для защиты от коррозии водопроводных труб, питательных резервуаров, соприкасающихся с пресной водой при температуре не выше 60-70 оС, а так же для защиты изделий из черного металла от бензина и масла и др. 

 Никелирование 

     Никелем покрывают изделия из стали и  цветных металлов (медь и ее сплавы) для защиты их от коррозии, декоративной отделки поверхности, повышения сопротивления механическому износу и для специальных целей. Никелевые покрытия имеют высокую антикоррозионную стойкость в атмосфере, в растворах щелочей и в некоторых органических кислотах, что в значительной степени, обусловлено сильно выраженной способностью никеля к пассивированию в этих средах. Никелевое покрытие хорошо полируется и может быть легко доведено до зеркального блеска. 

 Химическое  никелирование 

     Химическое  никелевое покрытие, содержащее 3-12% фосфора, по сравнению с электролитическим имеет повышенные антикоррозионную стойкость, износостойкость и твердость, особенно после термической обработки. Обладает малой пористостью. Главным достоинством процесса химического никелирования является равномерное распределение металла по поверхности рельефного изделия любого профиля. 

 Оловянирование 

     Основные области применения покрытий оловом — защита изделий от коррозии и обеспечение паяемости различных деталей. Этот металл устойчив в промышленной атмосфере, даже содержащей сернистые соединения, в воде, нейтральных средах. По отношению к изделиям из медных сплавов олово является анодным покрытием и защищает медь электрохимически. Оловянные покрытия чрезвычайно пластичны и легко выдерживают развальцовку, штамповку, изгибы. Покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспечивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Свежеосажденное олово легко паяется с применением спиртоканифольных флюсов, однако через 2—3 недели его способность к пайке резко ухудшается. 

Меднение 

     Медные  покрытия применяют для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности, а так же как промежуточную прослойку на изделиях из стали, цинка, цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового и других видов покрытий, для лучшего сцепления или повышения защитной способности. В качестве самостоятельного гальванического покрытия ни для декоративных целей, ни для защиты от коррозии, как правило, не применяется. 

 Серебрение 

     Серебро обладает высокой электропроводностью, отражательной способностью и химической устойчивостью, особенно в условиях действия щелочных растворов и большинства органических кислот. Поэтому, покрытия серебром получило применение, главным образом для улучшения электропроводящих свойств поверхности токонесущих деталей, придания поверхности высоких оптических свойств, для защиты химической аппаратуры и приборов от коррозии под действием щелочей и органических кислот, а так же с декоративной целью. 

 Наиболее  распространены цинкование и меднение 

     Цинковые  покрытия широко применяются для  защиты изделий из черных металлов от коррозии в различных климатических зонах и в атмосфере, загрязненной промышленными газами, для защиты от непосредственного влияния пресной воды и от коррозионного воздействия керосина, бензина и других нефтяных продуктов и масел. В среде, насыщенной морскими испарениями, покрытия цинком не стойки.

     Медные  покрытия чаще всего применяют для экономии никеля как подслой при никелировании и хромировании. Вследствие промежуточного покрытия стали и чугуна медью достигается лучшее сцепление между основным металлом и металлом покрытия и уменьшается вредное влияние водорода. Медные покрытия широко применяются также для местной защиты при цементации и в гальванопластике. Медные покрытия хорошо полируются, что имеет значение при декоративно-защитных покрытиях. Хорошо оснащенные гальванические цехи имеются почти на всех машиностроительных и металлообрабатывающих заводах.

     Никелевые покрытия  широко  применяются  для защиты изделий из черных металлов от коррозии в различных климатических зонах и в атмосфере,  загрязненной промышленными газами,  для защиты от непосредственного влияния пресной воды и  от  коррозионного воздействия керосина,  бензина и других нефтяных продуктов и масел.

     Медные  покрытия  чаще всего применяют  для экономии никеля как подслой  при никелировании и хромировании. Вследствие промежуточного покрытия  стали  и  чугуна  медью достигается лучшее сцепление между основным металлом и металлом покрытия и уменьшается вредное  влияние водорода. Медные покрытия широко применяются также для местной защиты при цементации и в гальванопластике. Медные покрытия хорошо полируются,  что имеет значение при декоративно-защитных покрытиях. Хорошо оснащенные  гальванические  цехи  имеются почти на всех машиностроительных и металлообрабатывающих заводах России.

     Каждый  технологический  процесс гальванического  нанесения металлических покрытий состоит из ряда отдельных операций, которые можно разделить на 3 группы:

         1.Подготовительные работы. Их  цель  -  подготовка металла (его поверхности) для нанесения  покрытия  гальваническим путем. На этой стадии технологического процесса проводится шлифование,  обезжиривание и травление.