Очистка сточных вод гальванических производств

Источники и состав гальванических сточных вод

Сточные воды гальванического производства образуются при обезжиривании, травлении, промывке деталей, нанесении металлических покрытий, хромировании, никелировании, меднении, цинковании, пассивации и финишной обработке поверхности. Состав гальванического стока зависит от применяемых электролитов, режима промывки, степени разделения потоков и организации локальной очистки.

Гальванические производства (генерация металлических покрытий путём электролиза) потребляют значительное количество воды, а их сточные воды относятся к категории высокотоксичных промышленных стоков с преимущественно минеральным составом загрязнений. Стоки электролизеров загрязнены двумя основными компонентами:

1. Высокими концентрациями цианидов;
2. Высокими концентрациями ионов тяжёлых металлов.

Меньшую роль играют высокие концентрации противоионов – анионы серной, соляной, фосфорной и других кислот. Химическое потребление кислорода в таких стоках варьируется от 200 до 2000 (реже до 4000 и больше) мг/л, а растворённой органика обычно <1000 мг/л. То есть, преимущественно это минеральные загрязнения.

Среди веществ-загрязнителей есть в том числе сильные окислители – дихроматы, хроматы, перманганаты и др., которые уже не представляется устранить путём окисления – их необходимо либо отфильтровывать (ионным обменом и адсорбцией), либо восстанавливать до более низких степеней окисления (обычные соли хрома, марганца), и после отфильтровывать.

Дополнительный фактор – это обильное использование комплексообразователя ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота) в гальванике для повышения растворимости соединений металлов, так как ЭДТА образует устойчивые растворимые комплексы с различными ионами металлов. В стоках остаются высокие концентрации ЭДТА (100 мг/л и выше), и так как это резко увеличивает растворимость соединений металлов, это же препятствует и осаждению ионов тяжёлых металлов из раствора. Как загрязнитель, ЭДТА помогает ионам тяжёлых металлов, токсичным для организмов, проникать в организмы и усваиваться ими даже если в норме организмы мало адсорбируют эти ионы, то есть ЭДТА является важным агентом, усиливающим токсичность соединений тяжёлых металлов.

Методы очистки сточных вод гальванических производств

В очистке сточных вод гальванических производств используются продвинутые процессы озонирования (с перекисью, ионами железа и облучением), обязательно в сочетании с несколькими стадиями коагуляции и фильтрации и дополнительными процессами окисления/восстановления веществ в стоках.

Так как ЭДТА неплохо разлагается в растворе при облучении УФ, и довольно устойчива к другим методам разложения, можно рекомендовать использовать AOP-технологии включающие этап УФ-облучения.

Очистка сточных вод гальванического производства должна начинаться с разделения потоков. Целесообразно раздельно собирать и обрабатывать:

• хромсодержащие стоки;
• цианистые стоки;
• кислые и щелочные промывные воды;
• концентраты ванн;
• слабозагрязнённые промывные воды;
• регенерационные растворы.

Обобщённая схема очистки стоков гальваники

усреднение → коррекция pH → восстановление Cr(VI) → окисление цианидов → озонирование / AOP для разрушения комплексонов → коагуляция → осаждение металлов → отстаивание → фильтрация → сорбция / ионный обмен / мембраны → контроль качества очищенной воды.

Разработка технологии очистки гальванических сточных вод

Для выбора технологии очистки необходимы следующие показатели:

• расход по каждому технологическому потоку;
• pH, ОВП, щёлочность;
• Cu, Ni, Zn, Cr общий, Cr(VI), Cd, Fe;
• свободные и комплексные цианиды;
• ЭДТА и другие комплексообразователи;
• ХПК, TOC;
• хлориды, сульфаты, фосфаты, нитраты, TDS;
• взвешенные вещества;
• требуемые показатели сброса или параметры оборотной воды.

Гальванические сточные воды требуют многостадийной физико-химической очистки. Озонирование и AOP применяются как вспомогательные или промежуточные процессы для окисления цианидов, разрушения органических добавок, де-комплексирования металлов и повышения эффективности последующего осаждения.

Очистка сточных вод гальванического производства должна проектироваться с учётом раздельного сбора потоков, состава электролитов, формы нахождения металлов и требований к сбросу или оборотному водоснабжению. Для подтверждения применимости озонирования и AOP необходимы пилотные испытания на реальном гальваническом стоке.

Мы разрабатываем и производим озонаторное и AOP-оборудование для промышленных сточных вод. Обратитесь в компанию ЭКОНАУ, и мы проведем лабораторные и выездные испытания стоков вашего гальванического производства, подберем технологическую схему, рассчитаем параметры AOP-ступени и изготовим оборудование под требуемые показатели очистки.

Почта: otvet@ekonow.ru
Телефон: 8-343-351-05-53

Список использованных источников при написании статьи

1. Лондонг Й. Очистка промышленных сточных вод / Й. Лондонг, К.-Х. Роленвинкель. — Санкт-Петербург : Новый журнал, 2012.
2. Beltran F. J. Ozone reaction kinetics for water and wastewater systems / F. J. Beltran. — Boca Raton : CRC Press, 2003.
3. Gottschalk C. Ozonation of drinking water and of wastewater / C. Gottschalk, J. A. Libra, A. Saupe. — Weinheim : Wiley-VCH, 2000.
4. Kamar M. T. A critical review of state-of-the-art technologies for electroplating wastewater treatment / M. T. Kamar [et al.] // International Journal of Environmental Analytical Chemistry. — 2024. — Vol. 104, № 16. — P. 4143–4176.
5. Orescanin V. Electroplating wastewater treatment by the combined electrochemical and ozonation methods / V. Orescanin [et al.] // Journal of Environmental Science and Health, Part A. — 2013. — Vol. 48, № 11. — P. 1450–1455.
6. Cui J. Combined ozone oxidation and biological aerated filter processes for treatment of cyanide containing electroplating wastewater / J. Cui [et al.] // Chemical Engineering Journal. — 2014. — Vol. 241. — P. 184–189.
7. Wang Z. Decomplexation of electroplating wastewater by ozone-based advanced oxidation process / Z. Wang [et al.] // Water Science and Technology. — 2019. — Vol. 79, № 3. — P. 589–596.
8. Nguyen M. K. Fenton/ozone-based oxidation and coagulation processes for removing metals (Cu, Ni)-EDTA from plating wastewater / M. K. Nguyen [et al.] // Journal of Water Process Engineering. — 2021. — Vol. 39. — Article 101836.
9. Prasetyaningrum A. Photochemical oxidation process of copper from electroplating wastewater: process performance and kinetic study / A. Prasetyaningrum [et al.] // Processes. — 2020. — Vol. 8, № 10. — Article 1276.
10. Huang X. Coupled Cu(II)-EDTA degradation and Cu(II) removal from acidic wastewater by ozonation: performance, products and pathways / X. Huang [et al.] // Chemical Engineering Journal. — 2016. — Vol. 299. — P. 23–29.