МОДЕРНИЗАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ПО ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД НА ПРЕДПРИЯТИИ

THE UPGRADE OF THE EQUIPMENT FOR WASTEWATER TREATMENT AT THE ENTERPRISE

Zoia Podolskaia

сandidate of Chemical Sciences, Leading Engineer on Environmental Protection at FRPC JSC “RPA “Mars”,

Russia, Ulyanovsk,

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается возможность применения в качестве сорбционного материала при доочистке сточных вод от ионов тяжелых металлов отходов гальванических производств, полученных после проведения ферритизации – химической стабилизации гальванических шламов. На основании результатов ежедневных химических анализов показана работа станции нейтрализации сточных вод предприятия, а именно динамика изменения концентрации шести основных показателей качества сбрасываемых сточных вод после их нейтрализации. Предлагается модернизация существующей схемы очистки сточных вод с использованием современных сорбентов.

ABSTRACT

The article describes the possibility of the application of a chemical-stabilized galvanic sludge, as a sorbing agent, resulting from ferritization while advanced electroplating wastewater treatment from hard metal ions. On the basis of daily chemical analysis, the operation of the wastewater treatment system in a company is demonstrated, notably the evolution of six main quality factors of discharged waste water concentration after the neutralization. The upgrade of the existing plan for wastewater treatment by the use of modern sorbing agents is proposed.

Ключевые слова: сточные воды, гальванические шламы, ферритизация, сорбенты, ферритизированные гальванические шламы.

Keywords: wastewater, galvanic sludge, ferritization, sorbing agents, ferritized galvanic sludge.

Введение

Одним из основных элементов приборостроительного предприятия,   требующих решения технических и экологических вопросов, является гальваническое производство печатных плат, так как в промывных и сточных водах производства содержатся практически все ионы тяжелых металлов, неорганические кислоты и щелочи, а также поверхностно-активные реагенты. При этом образуются отходы растворов [1], которые не подлежат нейтрализации, и твердые высокотоксичные отходы (шламы), относящиеся к 1–3 классам опасности.

ФНПЦ АО «НПО «Марс» является современным, успешным и развивающимся предприятием г. Ульяновска. При изготовлении печатных плат ежедневно производится очистка сточных вод на станции нейтрализации, основной задачей которой при подготовке воды к сбросу в систему коммунального хозяйства города является снижение концентрации ионов тяжелых металлов. Станция запущена в эксплуатацию в 1998 году немецкой фирмой Antech. В основе работы станции лежит реагентный метод очистки,  при котором отработанные электролиты и промывные воды (кислые и щелочные) периодически поступают на обезвреживание. Нейтрализация  достигается за счет подачи 10 %-го раствора Са(ОН)₂ или NaOH. Коагулянт (флокулянт) подается для перевода тяжело фильтрующихся металлосульфидов в легко фильтруемую форму. Время осаждения в воде частиц нерастворимых солей и гидроокисей металла – 120 минут.

Далее обезвреженная сточная вода, которая отводится от реактора и фильтр-пресса, перекачивается насосами для окончательной фильтрации к механическим (песочным) фильтрам, работа которых осуществляется попарно. При этом одновременно в работе может находиться только одна пара из двух.

Для эффективной работы механических фильтров необходима их регенерация с применением воды. Регенерация каждого фильтра осуществляется последовательно от одного к другому, длительность процесса  не превышает сутки. Песочные фильтры регенерируются автоматически в том случае, если разница давлений на манометре составляет более 1 бара. Регенерация фильтров с помощью соляной кислоты проводится один раз в квартал для вымывания налета кальция и других солей. Управление данным процессом не поддерживается автоматической системой и осуществляется в ручном режиме.

 Объем реактора для нейтрализации составляет 11 м³, продолжительность цикла очистки – около 5 часов. При производственной необходимости количество обезвреженных реакторов может увеличиваться с одного до трех. После проведения нейтрализации при сбросе сточных вод в систему канализации  ведется экспресс-контроль качества очищенных стоков [2].

УМУП ВКХ «Ульяновскводоканал» выставляет жесткие требования по соблюдению концентрации принимаемых от абонентов на доочистку в соответствии с декларацией загрязняющих веществ, разрешенных к сбросу в центральную систему водоотведения. При этом ведется контроль качества принимаемых от абонентов стоков: отбор проб производится параллельно представителями предприятий и независимый, без уведомления заинтересованной стороны. При вводе в эксплуатацию станции нейтрализации значения предельно допустимых концентраций (ПДК) уже были высоки. В настоящее время требования ужесточились, плата за превышение ПДК возросла, добавилась плата за негативное воздействие загрязняющих веществ на центральную систему водоотведения.

За длительное время ежедневной эксплуатации станции нейтрализации, как минимум в две смены, износ оборудования составил более 50 %. Капитальный ремонт оборудования не производился. Менялись лишь конечные фильтры, производилось дооснащение дополнительными фильтрами. Остро стоял вопрос о модернизации оборудования для обезвреживания производственных сточных вод. В результате работа по переоснащению станции была включена в ежегодный План мероприятий по охране окружающей среды предприятия.

В 2015 году станция нейтрализации сточных вод была модернизирована посредством включения в ее состав установки доочистки сточных вод производства печатных плат от нитритов и аммиака, поставленной ООО «БМТ». Дополнительное оборудование было установлено в помещении станции и работает как в ручном, так и в автоматическом режиме. Первый этап очистки от нитритов и аммиака осуществляется в колонне дегазации. Дегазатор предназначен для эффективного выделения ионов аммония в виде аммиака из слоя жидкости тонкой пленки. Второй этап очистки заключается в электрохимической обработке в электрофлотодеструкторе (ЭФД). Под воздействием электрического тока образуются кислород и активный хлор, которые обеспечивают деструкцию и окисление ионов аммония и нитритов.

Рассмотрим изменение качества сбрасываемых сточных вод при производстве печатных плат предприятия согласно проводимым ежедневным химическим анализам за последние 5 лет до модернизации (таблица 1).

                                      Таблица 1.

Показатели качества сточных вод предприятия до модернизации станции нейтрализации

Приведем данные наблюдения за качеством сбрасываемых сточных вод при производстве печатных плат предприятия с момента модернизации (таблица 2).

Таблица 2.

Показатели качества сточных вод предприятия после модернизации станции нейтрализации

Из полученных результатов видно, что в основном средние значения показателей с 2009 по 2015 год изменяются незначительно, наблюдаются скачкообразные увеличения значений средней концентрации загрязняющего вещества. Пик загрязнений нитритами приходится на 2010 год, железом –     2013 год, медью – 2010 год, аммиаком – 2012 год.

За период работы станции нейтрализации изменились закупаемые реагенты для нейтрализации, многие вещества являются аналогами рекомендованных к использованию немецкой фирмой-разработчиком. В связи с модернизацией линии производства печатных плат изменился состав поступающих на нейтрализацию сточных вод. При монтаже и запуске нового оборудования увеличился объем загрязненных стоков [3].

По характеристике очищенных сточных вод, приведенной в таблицах 1 и 2, видно, что с 2016 года, после установки дополнительного оборудования, значение содержания аммиака резко снизилось в пять раз, с 40 мг/л в период с 2009 по 2015 год до 7,8 мг/л за период 2016 – начало 2017 гг.

Комплексное обезвреживание сточных вод предпочтительно проводить в два этапа: сначала ионы тяжелых металлов осаждаются путем нейтрализации, затем посредством адсорбции на современном сорбенте значения контролируемых веществ доводятся до концентрации разрешенной на сброс.

В целях снижения показателей содержания ионов тяжелых металлов в воде, после нейтрализации можно использовать доочистку на современных сорбционных материалах. В последнее время множество исследований проводится в части использования различных материалов для сорбции: природных, синтетических и даже отходов производства.

Например, использование ферритизированных гальванических шламов (ФГШ) в качестве сорбента является новым и актуальным направлением в экологии. Применение данной технологии позволяет улучшить качество сбрасываемых сточных вод и снизить объем отходов сдаваемых на утилизацию в специализированное предприятие.

Рассмотрим модернизацию станции нейтрализации сточных вод предприятия на примере ФНПЦ АО «НПО «Марс», проведенную путем установки оборудования для ферритизации. На рисунке 1 представлена технологическая схема очистки сточных вод с применением ФГШ.

Рисунок 1. Структурная технологическая схема очистки гальванических сточных вод (СВ) от ионов тяжелых металлов с ФГШ: 1 – реактор нейтрализации СВ; 2 – реактор ферритизации; 3 – емкость для осветленных стоков; 4 – пресс-фильтр; 5 – сушилка; 6 – шаровая мельница; 7 – реактор сорбционной доочистки осветленной воды

В таблицее 3 приведены сравнительные показатели эффективности реагентной очистки гальваностоков по общепринятой схеме с применением Са(ОН)₂ и ФГШ как утяжеляющей добавки для интенсификации процессов осветления стоков при нейтрализации, а также при сорбционной доочистке сточных вод.

Таблица 3.

Сравнительная характеристика реагентной очистки гальваностоков

Предлагаемая технология позволяет увеличить степень очистки стоков от ионов тяжелых металлов до 98,5 %.

Заключение

При внедрении технологии ферритизации гальваношламов и очистки сточных вод с их использованием улучшается качество сточных вод, а экономические затраты предприятия значительно снижаются за счет уменьшения платы за сброс загрязняющих веществ и при сдаче отходов на утилизацию, так как ФГШ относятся к 4 классу опасности и подлежат размещению на полигоне, а не сдаче в специализированную организацию на обезвреживание.

Список литературы:

1. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство / под ред. проф. В.Н. Кудрявцева.–М.–Глобус, 1998.–302 с.
2. Климов Е.С., Семенов В.В. Химическая стабилизация гальванических шламов и возможность их использования в процессах очистки сточных вод от катионов металлов //  Экологическая химия.–2003.–Т.12.–Вып. 3.–С. 200–204.
3. Подольская З.В., Стецко А.А. Очистка сточных вод при производстве печатных плат на предприятии // Наука, образование, общество: современные вызовы и перспективы.–2013.–Часть III.–С. 69–72.