Теоретические основы оценки эффективности технологий очистки гальванических стоков

1. Теоретические основы оценки эффективности технологий очистки гальванических стоков

1.1Сущность и особенности гальванических стоков

Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод, а также большого количества твердых отходов, особенно от реагентного способа обезвреживания сточных вод.

Сточные воды травильных и гальванических отделений характеризуются тем, что содержащиеся в них загрязнения невозможно удалить с помощью фильтрования и других методов, обычно применяемых для очистки коммунальных сточных вод.

Такие загрязнения являются сильными ядами, способными уничтожить, в определенных условиях, всякую жизнь в естественных водоёмах или сооружениях биологической очистки коммунальных сточных вод.

Наиболее часто встречающиеся загрязнители следующие: неорганические кислоты и их соли, щелочи, поверхностно активные вещества и неорганические соли тяжелых металлов [1, c. 9].

Постоянный прогресс в технологии химической и электрохимической обработки металлов влияет на изменение структуры сточных вод в связи с применением в технологических процессах различных органических и металлоорганических ингибиторов, а также соединений для очистки и окраски. Так как во многих случаях даже неизвестны методы удаления этих загрязнений из сточных вод, то их отправляют с очищенными сточными водами в хранилища (накопители). Несмотря на небольшую концентрацию этих загрязнений в очищенных сточных водах, они всё же представляют большую санитарную проблему при снабжении населения водой из водохранилищ, куда попадает большое количество промышленных сточных вод.

Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем–почва–растение–животный мир–человек. Они обладают токсическим, канцерогенным, мутагенным, тератогенным и аллергенным действием. Кроме того, некоторые неорганические соединения оказывают губительное действие на микроорганизмы очистных сооружений, прекращают или замедляют процессы биологической очистки сточных вод и сбраживание осадков в метантенках. Токсичные металлы в водоемах губительно действуют на флору и фауну и тормозят процессы самоочищения водоемов[1, c. 10].

При использовании воды загрязненных водоёмов для орошения цветные металлы выносятся на поля и концентрируются в верхнем наиболее плодородном гумусосодержащем слое почвы, снижая азотфиксирующую способность почвы и урожайность сельскохозяйственных культур, и вызывают накопление металлов выше допустимых концентраций в кормах и других продуктах.

При одновременном присутствии в сточных водах гальвано производства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированного) и в аддитивности (простое суммирование) [1, c. 9].

По концентрации содержащихся в них растворенных веществ, все сточные воды гальванических производств можно разделить на две основные группы: мало-концентрированные, образующиеся в различных промывочных операциях; высококонцентрированные, представляющие собой отработанные, растворы и электролиты. По химическому составу их подразделяют на три основные группы: содержащие цианистые соединения (цианиды); содержащие соединения шестивалентного хрома (хроматы); содержащие свободные минер, кислоты или щелочи, а также соли тяжелых металлов. Сточные воды каждой из этих групп должны отводиться отдельно.

Для очистки сточных вод гальванических производств применяют реагентные, электрохимические, ионообменные и некоторые другие физико-химические способы, преимущественно реагентные, осуществляемые на установках непрерывного и периодического действия и основанные на химическом окислении, восстановлении и осаждении растворенных веществ, а также на нейтрализации свободных кислот и щелочей. Для обезвреживания циансодержащих сточных вод применяют в основном реагенты-окислители, содержащие активный хлор (хлорная известь, хлорная вода). Необходимое время контакта сточных вод с реагентами при интенсивном перемешивании реакционной смеси составляет 3—5 мин [1, c. 11].

С точки зрения интересов здравоохранения общества, наиболее целесообразно запрещение отвода сточных вод промышленных предприятий в водохранилища и создание замкнутых систем технологической воды. Сейчас проводят интенсивные исследования и изучения возможности такого решения.

1.2 Воздействие очистки гальванических стоков на окружающую среду и здоровье человека

В ходе нанесения гальванических покрытий применяются хорошо растворимые в воде соли тяжелых металлов: железа, меди, никеля, цинка, кадмия, хрома и других металлов. В ходе промывки готовых изделий соли попадают в воду, а затем могут попасть и в канализацию. Так начинается процесс миграции их в биосфере. В двадцатом веке разрабатывались многочисленные способы очистки гальванических стоков от металлов [2, c. 148].

При этом большую часть примесей удается очистить методами реагентной очистки восстановителями и известью или электрокоагуляцией. Они получили широкое распространение. Но обнаружились три недостатка.

Первый - применяемые для восстановления хрома-6 сульфиты, бисульфиты, тиосульфаты обладают не только восстанавливающими, но и комплексообразующими свойствами. Взаимодействуя с металлами, они образуют комплексы, не способные выпадать в осадок с осадителем (известью) и взаимодействовать с ионообменными смолами. Металлы, "замаскированные" в комплексах, проходят все системы очистки, поступают в окружающую среду и легко проникают в клетки растений, начиная свою разрушительную для биосферы работу [3, c. 135].

Второй недостаток - для создания соответствующего окислительно-восстановительного потенциала восстановитель вынуждены вводить в реакцию в избытке и чем ниже концентрация гальваностока, тем избыток больше (до семикратного). Тем самым проблема еще больше обостряется. Дешевый, но крайне неэффективный осадитель в виде гидроокиси кальция (извести) довершает дело. В его присутствии вода становится жесткой и не может применяться в водообороте. В силу своей неэффективности, известь применяют в десятикратном избытке. После осаждения получаются большие объемы токсичного, но экономически не интересного гальванического шлама. Все эти проблемы попытались решить методом очистки электрокоагуляцией на растворимых железных или алюминиевых электродах. Восстановитель и осадитель убрали.

Возникли новые проблемы - железо и алюминий тоже являются загрязнителями, обладают токсичностью, а кроме того, способны к образованию коллоидных растворов, которые не могут удержать ионообменные фильтры.

Проблемы эти настолько осложнили ситуацию в экологии крупных городов, что все вздохнули с облегчением после краха машиностроительной отрасли в России во время экономических реформ. Но актуальности задача очистки стоков от тяжелых металлов не потеряла, так как даже меньшие объемы стоков все равно приводят к биоаккумуляции токсичных металлов в растениях, животных и отравлению человека [3, c. 140].

Тяжелые металлы способны образовывать сложные комплексе соединения с органическими веществами почвы, поэтому в почвах с высоким содержанием гумуса они менее доступны для поглощения. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы. Анаэробные условия повышают доступность тяжелых металлов растениям. Поэтому дренажные системы, регулирующие водный режим, способствуют преобладанию окисленных форм тяжелых металлов и тем самым снижению их миграционных характеристик. Растения могут поглотать из почвы микроэлементы, в том числе тяжелые металлы, аккумулируя их в тканях или на поверхности листьев, являясь, таким образом, промежуточным звеном в цепи «почва — растение — животное — человек» [3, c. 138].

Различные растения сосредоточивают в себе разное число микроэлементов: в большинстве случаев — избирательно. Так, медь усваивают растения семейства гвоздичных, кобальт — перцы. Высокий коэффициент биологического поглощения цинка характерен для березы карликовой и лишайников, никеля и меди — для вероники и лишайников. Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость.

Особый интерес представляет изучение животных, являющихся чувствительным индикатором начальных стадий загрязнения тяжелыми металлами. Они аккумулируют элементы в доступных биологически активных формах и отражают фактический уровень загрязнения экосистем. Почвенные животные, особенно сапрофитные группы, благодаря тесной связи с почвенными условиями и ограниченной территорией обитания могут быть хорошими индикаторами химического загрязнения биосферы. Среди животных такими индикаторами могут быть европейский крот, бурый медведь, лось, рыжая полевка. Располагая сведениями о содержании тяжелых металлов у млекопитающих, можно прогнозировать их влияние на организм человека.

Соединения металлов, выносимые сточными водами гальванического производства, весьма вредно влияют на экосистему водоем–почва–растение–животный мир–человек [3, c. 147].

Они обладают токсическим, канцерогенным (вызывают злокачественные новообразования — As, Se, Zn, Pd, Cr, Be, Pb, Hg, Co, Ni, Ag, Pt.), мутагенным (могут вызвать изменения наследственности — ZnS), тератогенным (способны вызвать уродства у рождающихся детей — Cd, Pb, As, Co, Al и Li) и аллергенным действием (соединения Cr6+).

Похожие работы

Безопасность жизнедеятельности

Скачать

506603

63

3

... или технологических процессов; – при выборе технического решения обеспечить малоотходность производства и максимальную эффективность использования энергоресурсов. Задачи специалиста в области безопасности жизнедеятельности сводятся к следующему; – контроль и поддержание допустимых условий (параметры микроклимата, освещение и др.) жизнедеятельности человека в техносфере; – идентификация ...

Обзорная справка « Проблемы утилизации отходов »

Скачать

79132

1

0

... 17 Строительные отходы 226728,00 251600,00 465530,00 18 Древесные отходы 5640,00 1881,00 1036,00 19 Черный металлолом? 15543,00 20046,00 25129,00 20 Цветной металлолом 1227,80 266,30 21 Металлсодержащие шламы и пыли 25129,00 Приложение 2 Обзорная справка «Проблемы и перспективы развития авторециклинга г.Москве. Зарубежный опыт» ...