Очистка сточных вод

     Одним из путей решения данной проблемы является улучшение работы очистных сооружений за счет оптимизации их параметров и комплектации дополнительными узлами доочистки. Для существующих очистных сооружений предлагаются традиционные методы доочистки: электрокоагуляция, ионный обмен, сорбция. Основная цель данного решения – снижение содержания тяжелых металлов до показателей, позволяющих осуществить слив очищенной воды в промканализацию. В этом случае солесодержание очищенной воды, как правило, остается на таком уровне, который не позволяет использовать ее повторно в производстве. Другой путь решения – глубокая очистка и обессоливание очищенной воды мембранными методами и выпариванием до показателей, позволяющих вернуть воду в технологический процесс.

     При выборе схемы и метода очистки  учитывается:

     • исходный состав сточных вод и  отработанных рабочих растворов, направляемых на переработку;

     • нормативные требования к качеству очищенной воды;

     • уровень реконструкции существующих очистных сооружений или строительство новых систем очистки;

     • режим работы очистных сооружений (непрерывный или периодический);

     • финансовое состояние предприятия.[2]

2.2.Влияние  загрязняющих веществ  на человека

     В связи с разнообразием химических элементов, обнаруживаемых в гальванических отходах производств разных отраслей промышленности (металлургическая, станкостроительная, химическая, электронная и др.) возникает гигиеническая проблема обращения с ними с целью предупреждения влияния их агентов на окружающую среду и здоровье населения.

     Значительные  концентрации тяжелых металлов могут  вызывать ишемическую болезнь сердца и выступать в качестве возможных химических канцерогенов от их воздействия возникает бронхиальная астма, различные заболевания крови. Особой опасностью для здоровья человека обладает свинец. Он вызывает нейротоксичное действие, хроническую нефропатию, сердечно-сосудистые заболевания, а совместное его воздействие с кадмием приводит к врожденным аномалиям развития новорожденных детей.

     Соединения  тяжелых металлов, в частности  свинца и ртути, даже в относительно небольших концентрациях вызывают изменения функций метаболизма и структуры ряда органов и систем, определяют более высокий уровень заболеваемости. Установлено влияние свинца, цинка и меди на периферическую нервную проводимость. Соединения хрома вызывают экзему, прободение носовой перегородки, рак кожи, патологические изменения в почках и др. Опасными для здоровья населения являются и другие тяжелые металлы, вызывающие как специфическое, так и неспецифическое воздействие на организм. Следует отметить, что комплексное воздействие на человека многих ТМ до сих пор многопланово не изучено. Следовательно, значительные концентрации ТМ могут оказывать отрицательное воздействие на организм человека. Степень такого воздействия в определенной мере зависит от физико-химических свойств этих элементов от формы их нахождения в составе соединений, концентраций, от сопротивляемости организма к их воздействию и др. 

2.3.Влияние гальванических производств на окружающую среду

     Из  большого объема промышленных выбросов, попадающих в окружающую среду, на машиностроение приходится лишь незначительная его часть - 1-2%. В этот объем входят и выбросы предприятий военно-ориентированных отраслей, оборонной промышленности, являющейся значительной составной частью машиностроительного комплекса. Однако на машиностроительных предприятиях имеются основные и обеспечивающие технологические процессы производства с весьма высоким уровнем загрязнения окружающей среды. К ним относятся: внутризаводское энергетическое производство и другие процессы, связанные во сжиганием топлива; литейное производство; металлообработка конструкций и отдельных деталей; сварочное производство; гальваническое производство; лакокрасочное производство.

     По  уровню загрязнения окружающей среды  районы гальванических и красильных цехов как машиностроительных в  целом, так и оборонных предприятий сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности, как химическая промышленность; литейное производство сравнимо с металлургией; территории заводских котельных - с районами ТЭС, которые относятся к числу основных загрязнителей.

     Таким образом, машиностроительный комплекс в целом и производства оборонных отраслей промышленности, как его неотъемлемая часть, являются потенциальными загрязнителями окружающей среды: воздушного пространства; поверхностных водоисточников; почвы

     Экологическая безопасность атмосферы, минимизация  выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий, а также разработка очистных сооружений. 

     2.4.Загрязнение природных вод

     Среди загрязнения различных видов окружающей среды, химическое загрязнение природных вод имеет особое значение. Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды.

     Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

     Химическое  загрязнение представляет собой  изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно-активные вещества, пестициды).

     Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора, а также цианидные соединения. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам.

     Ежегодно  в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки  тысяч тонн кислот и щелочей. Помимо указанных потерь соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства, оказывают весьма вредное влияние на экосистему.

     Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод.

     Установлено, что соединения меди и цинка даже при малых концентрациях (0,001 г/л) тормозят развитие, а при больших (более 0,004 г/л) вызывают токсическое воздействие на водную фауну.[3] 

3.Основные технологические системы очистки сточной

воды гальванического производства

3.1. Методы очистки сточных вод от взвешенных веществ

     Взвешенные  вещества - частицы минерального и  органического происхождения, имеющие большие размеры, чем коллоидные частицы, и находящиеся в воде во взвешенном состоянии.

     Взвешенные  примеси подразделяются на твердые  и жидкие и образуют с водой  дисперсную систему. В зависимости  от размера частиц дисперсные системы делят на три группы: 1) грубодисперсные системы с частицами размером более 0,1 мкм (суспензии и эмульсии); 2) коллоидные системы с частицами размером от 0,1 мкм - 1 нм; 3) истинные растворы, имеющие частицы, размеры которых соответствуют размерам отдельных молекул или ионов.

     Для удаления из воды взвешенных веществ используются главным образом методы, основанные на действии гравитационных сил и сил адгезии. К ним относятся следующие методы.

3.1.1. Отстаивание грубодисперсных примесей в  отстойниках

     Отстойники  подразделяются на статические (или  периодического действия) и динамические (или непрерывного действия). В первых отстаивание происходит после наполнения сооружения водой, во вторых удаление примесей производится при её непрерывном течении.

     Статические резервуары.

     Значительную  часть статических отстойников  составляет оборудование, применяемое для очистки сточных вод от примесей нефти и нефтепродуктов.

3.1.1.1. Горизонтальные

     В зависимости от направления основного  потока очищаемой воды динамические отстойники подразделяются на горизонтальные, вертикальные, радиальные и тонкослойные. Наиболее распространены конструкции первого типа, применяемые для доочистки воды без химической реагентов. При использовании коагулянтов горизонтальные отстойники эффективны при расходе воды от 15 до 50 тыс. м3/сут. Как правило, в них может быть удалено до 60 % взвешенных примесей.

     Горизонтальный  отстойник представляет собой прямоугольный  железобетонный резервуар, состоящий из нескольких отделений. Длина сооружения может достигать 50 м, ширина – в 3–5 раз меньше. Обычно глубина отстойника не превышает 4 м, при этом толщина водного слоя должна составлять 2,0–2,5 м.

     Исходная  вода поступает в резервуар через  ряд отверстий в торцевой стенке, после чего скорость ее течения понижается специальной перегородкой. Очищенная вода выводится с противоположной стороны сооружения. Поскольку большая часть примесей выпадает в начальной стадии отстаивания, приямки для сбора и удаления осадка располагаются около входа в отстойник. Осадок, не попавший в приямок, счищается со дна специальным устройством. Оно состоит из скребков, перемещаемых по дну с помощью цепей и зубчатых колес. Это устройство также собирает всплывшие на поверхность воды примеси, направляя их к специальному желобу. Для удаления осадков применяются несколько способов – слив по расположенным на дне трубам, выдавливание напором воды по иловым трубам, с помощью плунжерного насоса. К недостаткам горизонтальных отстойников относятся высокая стоимость монтажа, низкая надежность скребкового механизма, а также образование застойных зон, где удаление осадка не происходит.

3.1.1.2. Вертикальные

     Другой  распространенный тип динамических отстойников – вертикальные. Они представляют собой цилиндрический резервуар с днищем конической (или пирамидальной) формы. Вертикальные отстойники обычно применяются для удаления взвеси после очистки воды методом коагуляции на водоочистных станциях производительностью около 3 тыс. м3/сут. Также они широко используются на станциях водоочистки для первичного и вторичного отстаивания. Как правило, резервуар устанавливается в котлован глубиной 7–9 и диаметром около 5 м. При меньших размерах он может быть смонтирован на фермах. Вода поступает по вертикальной трубе в нижнюю часть цилиндра. Распределительный щит, установленный перед выходом из трубы, рассеивает поток в горизонтальной плоскости. Осадок собирается в конической части, а очищенная вода восходящим потоком поднимается вверх и переливается через круговой водослив в сборный лоток. Перед сливом имеется перегородка для удаления всплывших примесей. Скапливающийся в нижней части аппарата осадок удаляется через специальный бункер. В первичных отстойниках предусматриваются скребковые механизмы для сбора осадка со дна. Как правило, вертикальные отстойники позволяют удалить до 40 % взвешенных примесей.

     По  сравнению с горизонтальными, вертикальные отстойники отличаются большей простотой конструкции и эксплуатации, а также меньшей стоимостью и габаритами. Важное достоинство сооружений данного типа – значительные размеры кольцевого водослива в верхней части отстойника, что позволяет существенно уменьшить скорость течения воды и за счет этого понизить вероятность выноса осадков из резервуара. К недостаткам данного оборудования следует отнести большую глубину установки, усложняющую строительные работы, особенно при высоком уровне залегания грунтовых вод. Также стоит отметить возможное скопление осадка вдали от разгрузочного люка – в нижней части аппарата, что вызывает необходимость разгрузки вручную.