Очистка сточных вод

При осаждении гидроокисей  тяжелых металлов образуются значительные количества шламов, для отделения  которых применяют отстойники различных конструкций (горизонтальные, вертикальные), а для обезвоживания - вакуум-фильтры, фильтр прессы и центрифуги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Таблица 2.6. Нейтрализация и очистка использованной воды.

 

Номер операции

Наименование и содержание операции

Оборудование

Материал

Режим работы, время выдержки, мин.

Наименование, марка

Количество

1

2

3

4

5

6

Очистка кисло-щелочных стоков нейтрализация.

005

Нейтрализация

Инструкция №260 по охране труда для корректировщиков гальванического  цеха

Нейтрализация поданных из бака накопителя стоков раствором едкого натрия в реакторе

10%-ный раствор NaOHтех. ГОСТ 2263-79

15

010

Контрольная

Инструкция №262 по охране труда для контролеров гальванического  цеха

Проверить полноту нейтрализации  по значению рН, которое должно быть 7-8.

Ионнометр  ЭВ-74

015

Нейтрализация

Инструкция №260 по охране труда для корректировщиков гальванического  цеха

При необходимости подкисления  раствора в реакторе добавляют раствор  серной кислоты. Подать стоки в бак  отстойник, предварительно повторив операцию 010.

10%-ный раствор серной  кислоты технической ГОСТ 2184-77

15

 

 

 

 

 

 

 

Технологический процесс нейтрализации и очистки  сточных вод

 

                           I.Очистка кислото-щелочных стоков

1. По мере накопления  кислото-щелочных стоков из бака накопителя стоки перекачиваются насосом в нейтрализатор поз.6.

2. Нейтрализируются кислото-щелочные  стоки 10%-ым раствором едкой  щелочи (NaOH) до значения pH=7-8 (для перевода катионов тяжелых металлов в осадок). Раствор в реактор подают вручную через люк, затем включают мешалку. Время контакта стоков со щелочью 15мин.

3. Проверить полноту  нейтрализации, которая осуществляется  проверкой величины pH на иономере универсальном ЭВ-74. Значения pH должны быть 7-8.При необходимости подкисления раствора в него добавляют 10%-ый раствор H₂SO₄.Кислота хранится в бутиле одетом в пластиковый кожух.

4. Подать стоки насосом  в бак отстойник.

                            II. Работа бака отстойника

5. Из всех реакторов  нейтрализаторов жидкости подаются в реактор-отстойник поз.8.

6. По мере необходимости  в отстойник для корректировки  pH раствора добавляют 10%-ый раствор едкого Na и H₂SO₄. Время контакта стоков со щелочью 15 мин. Время нейтрализации принято 1 час. Для улучшения процесса отстаивания в станции нейтрализации предусмотрено приготовление 0,5%-го раствора полиакриламида, который добавляется в бак-отстойник.

7. Получение 0,5%-го раствора  полиакриламида осуществляется  в мешалке путем длительного  перемешивания с горячей водой.

8. Из отстойника стоки направляются на вакуум-фильтр поз.10.

9. На вакуум-фильтре  происходит отделение шлама от  очищенной воды. Вода направляется  в канализацию. Осадок выгружается  в ящики, просушивается и поступает  на утилизацию или на  место  хранения отходов.

 

 

 

СХЕМА УЧАСТКА  ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

 

 

 

 

 

Рисунок 2.2.Схема участка  очистки сточных вод 

1 –  фильтр грубой очистки ; 2 –бак накапитель; 3– стоки тяжелых металов; 4 – щелочь; 5 – кислота; 6 - нейтрализатор; 7 –флокулянт;  8 – отстойник; 9 – осадкоуплотнитель; 10 –  вакуум-фильтр; 11 – накопитель обезвоженных осадков; 12 – шламовая площадка.

 

 

 

 

2.9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  РАСЧЕТЫ

 

Исходные данные для  технических расчётов:

1. Заданная производительность оборудования (ванн):15000 м²/год.
2. Толщина гальванического покрытия: 9 мкм.
3. Характеристика покрываемых деталей.
1. Габаритные размеры: Н=5мм,D=50мм.
2. Площадь покрываемой поверхности: 4,71*10^-3м²
4. Характеристика раствора электролита.
1. Состав электролита с конкретным указанием концентрации отдельных компонентов:

                 NiSO₄*6H2O               66 г/л

  NiCl                12г/л              

  H3BO3                  40г/л 

2. Плотность и электропроводность раствора электролита:1190кг/м³;0,4Ом^-1*см.
5. Режим проведения электролиза.
1. Напряжение на клеммах ванны:12.
2. Потенциал под током: катода и анода :Е_К=-0,73В,Е_А=0,43В.
3. Основные и побочные катодные и анодные электродные реакции:

К:  1. Ni²⁺ + 2e = Ni⁰  ( 98% )

2. 2H⁺ + 2e = H₂    ( 2% )

А:  3. Ni⁰ = Ni²⁺ + 2е      ( 100% )

4. Плотность тока: на катоде 3A/дм³
5. Температура электролита:55°С
6. Значение энтальпии исходных и конечных продуктов электродных реакций, протекающих в процессе нанесения покрытия

DН(Ni)=-53,14кДж/моль; DН(Н₂)=0

 

2.9.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ФОНДОВ РАБОЧЕГО ВРЕМЕНИ ОБОРУДОВАНИЯ

 

Режим работы, по которому устанавливается номинальный фонд рабочего времени Т_н, зависит от характера и рода производства всего предприятия, местных условий работы, особенностей процессов и оборудования.

Т_н = [Т_сут (Т_в + Т_пр)/Т_р.д.· Т_р.н. - Т_пр^'] · N_см,

где Т_сут – количество суток в году, 365; Т_в – количество выходных дней в году, 104 дня; Т_пр – количество официальных праздников в год, 10 дней; Т_р.д. – количество рабочих дней в неделю, 5 дней; Т_р.н.- количество рабочих часов в неделю, 36 ч; Т_пр^' – количество часов, на которые укорачиваются праздничные дни, 6ч; N_см – количество смен.

Т_н = [365 – (104 + 10)∙41/5 - 6]∙1 = 2052ч

При определении действительного фонда времени оборудования /Т_д/ необходимо учесть общие годовые потери времени на неизбежные простои оборудования, которые составляют вгод от 3 до 10% от Т_н.

Т_д = Т_н – К∙Т_н,

где К – коэффициент, учитывающий потери времени на ремонт оборудования и простои оборудования вследствие невыхода рабочих по уважительным причинам. Потери времени на ремонт оборудования зависят от его ремонтной сложности для третьей группы (автоматы) К = 5%.

Т_д = 2052 – 0,05∙2052 =1950 ч

 

 

 

 

 

 

 

 

2.9.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ

 

Расчет производственной программы производят на год, сутки  или час. годовое задание цеха Р_зад = 15000м²/год. Для того чтобы установить годовую производственную программу Р_год, годовое задание необходимо увеличить на величину исправляемого брака деталей

Р_год = Р_зад + α∙Р_зад,

Где α - коэффициент, учитывающий  исправляемый брак деталей, равен 2%.

Р_год =15000 + 0,02∙15000 = 15300 м²/год

Суточная производственная программа Р_сут:

Р_сут = Р_год/Т_сут,

Где Т_сут – количество суток в году.

Р_сут = 15300/251 =61м²/сут

Часовая производственная программа Р_ч:

Р_ч = Р_год/Т_д ,

де Т_д – действительный годовой фонд времени работы оборудования.

Р_ч = 15300/1950 = 7,8 м²/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.9.3. ВЫБОР И  РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ОБОРУДОВАНИЯ  И ЕГО ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ

 

Выбор оборудования обусловливается  характером обработки деталей, объемом  задания, а также принятым технологическим  процессом. Для покрытия стальных деталей используют стационарные ванны с перфорированными стенками.

Для расчета количества оборудования необходимо знать:

Время τ, необходимое  для обработки деталей на данной операции с учетом времени на их загрузку, мин;

Время τ_н(к), на организацию и проведение первоначальной загрузки и конечной выгрузки ванн, мин.

Время τ относится  к обработке одной загрузочной единицы и складывается из двух величин:

τ = τ₁ + τ₂,

где τ₁ – технологическое время (время обработки деталей в барабане), мин; τ₂ – вспомогательное время, мин.

Время τ₁ рассчитывается по формуле

τ₁ = δ∙d∙60/i_k∙B_т∙К_э,

где δ – толщина покрытия, 9∙10^-6м; d – плотность осаждаемого металла, 8900 кг/см³ [1]; i_k – средняя катодная плотность тока, 300 А/м² [2]; B_т – выход по току, 98 %; К_э – электрохимический эквивалент, 1,095∙10^-3 кг/(А·ч) .

τ₁ = 9∙10^-6∙8900∙60/300∙0,98∙1,095∙10^-3 = 15 мин

 

Затраты времени τ₂ при первичной  загрузке и выгрузке деталей с выключением тока время увеличиваем до 2 минут.

τ₁ = 2 + 15 = 17 мин

На основании действительного  годового фонда времени работы оборудования Тд определяем количество загрузок n

n = Т_д ∙60/τ∙ К_обор  = 1950∙60/17∙1,08= 6373

где К_обор – коэффициент, учитывающий затраты времени (1.08 при работе в одну смену).

Тогда разовая загрузка всех ванн У_с, кг:

У_с = Р_год /n=15300/6373=2,4

 

Исходя из размеров деталей  определяем количество деталей на подвеске:

                                          P = N_дет ∙S_дет м².

N_дет - кол-во деталей на подвеске

S_дет – площадь детали

 

                      

 

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок. 2.2. Эскиз детали

Площадь детали:

S_дет= 2Пr(r+h)= 4712,4мм² =4,71∙10^-3м²

V_дет=Пr² h=9,8∙10^-6м³

m=87,7 гр

d=8900 кг/м³

Материал: медь

Спроектируем  подвеску:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок.2.3. Эскиз подвески

 

На одной подвеске размещается 20 рядов с деталями. В каждом ряду 6 деталей. Одновременно в ванне размещается:

N_дет= 20*6=120 дет.

Р=4,71*10^-3*120=0,564 м²

 

Габариты подвески: l_п=1,4 м, В_п=0,14 м, h_п=0,4 м

Определяем необходимое  количество ванн n:

n = P_n/P = 2.4/0.56 =4,25=5

Исходя из полученных величин, рассчитывают годовую производительность ванны:

Р_год^' = P∙n∙Т_д∙60/ τ =0,56 ∙5∙1950∙60/17 = 19408 м²/год

 

Коэффициент загрузки оборудования:

К₁ = Р_год / Р_год^' = 15300/19408 = 0,78

Внутренняя длина ванны:

L_вн=l_п+2l₁

 

Где; l_п-размер подвески по длине ванны, м; l₁- расстояние между анодом и торцевой стенкой, м;

L_вн=1,4+2∙0,10=1.6 м

 

l₁- расстояние между подвеской и торцевой стенкой принимается равной в пределах 0,1…0,15 м;

Внутренняя ширина ванны:

В_вн =В_п+2l_а-к+2В_а+2В₁

 

В_п - размер подвески по ширине ванны; В_п=0,14 м;

l_а-к- расстояние между подвеской и анодом; принимаем 0,1…0,25м;

l_а-к=0,20 м;

В_а- толщина анодов; принимаем В_а=0,005м

В₁- расстояние между внутренней стенкой ванны и анодом; принимаем 0,05…0,1м; В₁=0,1м;