Problemas de diseño de aguas residuales de galvanoplastia
Texto
Instituto de Ciencias Ambientales Jiangsu Zou Min
Nanjing Jiaqing Environmental Protection Engineering Co., Ltd. Wu Xiaoxiang
Resumen: El nuevo proceso de electrofloculación y diatomita por pulsos de alto voltaje se aplica al proyecto de tratamiento de aguas residuales mixtas de galvanoplastia de 2000 t/d. Las tasas de eliminación de Cr6, Ni2 y Cu2 alcanzaron 99,77, 99,90 y ~100 respectivamente, y todos los indicadores cumplieron con los estándares de emisión. En comparación con los métodos químicos tradicionales, este proceso tiene las características de gran capacidad de procesamiento, velocidad rápida, ahorro de terreno, operación conveniente, operación confiable, baja inversión y bajo costo de procesamiento.
Palabras clave: electrofloculación por pulsos de alto voltaje galvanoplastia de suelos de diatomeas aguas residuales integrales
1. Introducción
En la actualidad, la contaminación por metales pesados es grave en algunas zonas de nuestro país. Esto se debe al hecho de que hay muchas empresas de producción de galvanoplastia dispersas y la tasa real de descarga de aguas residuales no es alta. Los iones de metales pesados, como el cromo hexavalente, el níquel, el cobre, el zinc, el cadmio, etc., son muy tóxicos y pueden causar graves daños a las personas, los animales y los cultivos. Por lo tanto, la descarga excesiva de aguas residuales de galvanoplastia tiene un impacto muy grave en el medio ambiente y debe tomarse en serio.
Entre los diversos métodos para tratar las aguas residuales de galvanoplastia en el país y en el extranjero, el método de oxidación del hierro es conveniente y tiene materias primas baratas, pero el color del efluente es pobre y la cantidad de lodo es grande; El método requiere grandes inversiones, un alto consumo de energía y no es económico. La calidad del agua del método de intercambio iónico y del método de membrana es mejor, pero la regeneración y el reemplazo de la resina y la membrana son complicados y difíciles de dominar. En comparación con otros métodos, el método químico es un proceso de tratamiento maduro y confiable, pero requiere un alto grado de automatización y un flujo de proceso complejo. Debe clasificarse según la serie del cromo, la serie del cianuro, el ácido y el álcali, el aceite y el fósforo antes del tratamiento integral. Hay muchos equipos y un largo flujo de proceso. Además, los métodos químicos deben agregar una variedad de productos químicos, lo que resulta en operaciones engorrosas y la producción de una gran cantidad de residuos. Para resolver estos problemas, propusimos un nuevo proceso y una nueva tecnología para el tratamiento integral de aguas residuales con electrofloculación por pulsos de alto voltaje y galvanoplastia de diatomita, y se han aplicado con éxito en Zhejiang Yirong Gasoline Engine Parts Co., Ltd.
II. Descripción general del proyecto
1. Flujo de proceso y equipo de procesamiento
La descarga integral de aguas residuales de galvanoplastia de Zhejiang Yirong Gasoline Engine Parts Co., Ltd. es de 2000 t/d, y el estándar de descarga debe cumplir con el "Estándar integral de descarga de aguas residuales" (GB8978: estándares de emisión de nivel 1 en la Tabla 1 y Tabla 2 en 96). El sistema de tratamiento de aguas residuales original utilizaba procesos químicos. Dado que el proceso de producción de galvanoplastia no puede desviar varios tipos de aguas residuales y la concentración de iones de metales pesados en las aguas residuales crudas es alta, el sistema de tratamiento original no puede cumplir con los objetivos de diseño. La Tabla 1 muestra el índice de calidad del agua residual bruta medido.
Tabla 1 Calidad del agua residual bruta
Artículo phcodcr (mg/L)Cr6 (mg/L)Ni2 (mg/L)Cu2 (mg/L)
El valor promedio es 2,13 ~ 10,65 348,5 28,6 362,3 5,0.
El rango de variación es 142 ~ 871 14,5 ~ 63,6 15 ~ 985 1,18 ~ 15,7.
El sistema de tratamiento de aguas residuales transformado adopta un nuevo proceso de floculación eléctrica de pulso de alto voltaje-suelo fino de diatomeas. El flujo del proceso se muestra en la Figura 1.
Diagrama de flujo de la Figura 1
La máquina de electrocoagulación por pulsos de alto voltaje es el equipo clave en este proceso. * * *Se agregan cuatro unidades nuevas, 3 son usadas y 1 es de repuesto, la capacidad de procesamiento de una sola unidad es de 30t/h y el tamaño neto es de 3000×3000×3000mm. El tanque de sedimentación de reacción de coagulación utiliza equipos existentes, agrega 1 dispositivo dosificador de polvo seco de tierra de diatomeas y actualiza el equipo de dosificación de PAM.
2. Efecto del tratamiento
El sistema comenzó la operación de prueba el 5 de enero de 2004, y la estación de monitoreo ambiental llevó a cabo el monitoreo de aceptación del proyecto de renovación el 27 y 28 de febrero de 2004. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
Tabla 2 Resultados del monitoreo de la calidad del agua en la salida y salida principal del dispositivo de electrocoagulación
Punto de monitoreo Valor de pH Cr6 (mg/L)Ni2 (mg/L)Cu2 (mg/ L)
p>El valor de salida promedio de la máquina de electrocoagulación es 4,32 ~ 5,83 0,018 91,662.
El rango de variación es 0,014 ~ 0,02067,4 ~ 161,60 ~ 2,85.
Tasa de extracción () 99,94 74,8 55,4
El promedio de exportación total es 6,72 ~ 7,34±0,066 (Nota 1) 0,68
El rango de variación es 0,055 ~ 0,093 0,058 ~0,88 < 0,05
Tasa de eliminación () 99,77 99,90 ~100
Nota 1: La concentración de Cr6 en la salida de descarga principal es mayor que la de la salida de la unidad de electrocoagulación. principalmente debido al tanque de agua limpia, salida de descarga, causado por la liberación de Cr6 del lodo acumulado en la zanja de la tubería.
3. Costo de procesamiento
El costo operativo directo es de 1,65 yuanes/t de aguas residuales, que incluyen: aguas residuales de energía 0,5 yuanes/t, aguas residuales de consumo de placas 0,7 yuanes/t, ácido, álcali, Las aguas residuales químicas como PAM y tierra de diatomeas cuestan 0,45 yuanes/t. Incluyendo el mantenimiento y la depreciación, el costo del tratamiento es de aproximadamente 2 yuanes por tonelada de aguas residuales.
3. El principio de acción de la electrocoagulación por pulsos de alto voltaje y el suelo fino de diatomeas
1. El principio de la tecnología de electrocoagulación por pulsos de alto voltaje
Este La tecnología rompe con lo tradicional. El método de electrólisis de bajo voltaje y alta corriente utiliza electrocoagulación por pulsos de alto voltaje y baja corriente (HVES). Este método utiliza el principio de la electroquímica para generar reacciones electroquímicas con la ayuda de alto voltaje aplicado para convertir la energía eléctrica en energía química. Las sustancias orgánicas o inorgánicas de las aguas residuales se someten a reacciones de oxidación-reducción a través de un único dispositivo de electrocoagulación y luego se condensan y flotan para separar los contaminantes del agua, lo que puede eliminar eficazmente Cr6, Zn2, Ni2, Cu2, Cd2, CN y Aceite en las aguas residuales de galvanoplastia, fosfato y DQO, SS.
El equipo de electrocoagulación por pulsos de alto voltaje utiliza hierro metálico soluble como placa. Las aguas residuales ingresan a la máquina de electrocoagulación y la solución acuosa se disocia en H y OH- bajo la acción de la corriente directa. Las siguientes reacciones ocurren en cada unidad de electrólisis del electrocoagulador sin dosificación.
La reacción de reducción de 1.1 puede eliminar Cr6 y croma.
Se produce una reacción de reducción en el cátodo, produciendo moléculas de hidrógeno.
2H 2e→2H→H2 ↑
Esta nueva ecología (H) no solo tiene una fuerte capacidad reductora, sino que también puede reducir el cromo hexavalente a cromo trivalente y pasar a través de precipitados de hidróxido de cromo. para eliminarlo. Muchos pigmentos y tintes que son principalmente componentes oxidados, se pueden reducir a sustancias incoloras para eliminar el color en las aguas residuales.
cr2o 72- 6e 14H →2cr 3 7H2O
CrO42- 3e 8H →Cr3 4H2O
Cr3 3OH-→Cr(OH)3↓
1.2 Eliminación de iones de metales pesados
Los iones de metales pesados y OH- en el agua electrolizada generan hidróxidos metálicos y forman precipitados sólidos.
Cu2 2OH–→Cu(OH)2↓
Ni2 2OH–→Ni(OH)2↓
Cd2 2OHˉ→Cd(OH)2↓
Zn2 2OH–→Zn(OH)2↓
1.3 La reacción de oxidación puede eliminar DQO y CN-
La reacción principal de la placa del ánodo:
Fe -2e→Fe2
4OH –- 4e→2H2O 2O→2H2O O2 ↑
La nueva ecología [O] producida por el ánodo tiene una fuerte capacidad oxidante y Puede oxidar compuestos orgánicos o inorgánicos en el agua, eliminar la DQO del agua. A medida que se libera nueva ecología (O) en el ánodo como oxidante, el CN- se oxida y el cianuro se descompone.
CN— 2OH -2e→CNOˉ H2O
2cno- 4OH-6e→2co 2 N2 H2O
1.4 Desfosforización
Pasó Fe2 El precipitado de la placa de hierro debido a la acción electroquímica se oxida a Fe3 y reacciona con el fosfato para precipitar, y puede formar * * * precipitación con otros metales para lograr el mejor efecto de eliminación de fósforo.
Fe3 PO43–→fepo 4↓
1.5 Eliminación de SS por coagulación
El Fe2 disociado de la placa metálica en la placa del ánodo reacciona con el oxígeno para generar Fe3 , Y precipita Fe(OH)3.
Fe2 2OH——→Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 O2 2H2O→4Fe(OH)3↓
Producido por lo anterior La reacción Fe (OH) 3 es muy activa y puede condensarse con impurezas orgánicas e inorgánicas en el agua para formar plumas coloidales, eliminando así los sólidos suspendidos en las aguas residuales. El efecto de eliminación de la coagulación de los sólidos suspendidos y los iones finos que son difíciles de sedimentar en las aguas residuales es. mejor que el de la sal de aluminio y los coagulantes de sal de hierro.
1.6 Flotación para eliminar grasas y coloides
Durante el proceso de electrocoagulación, se generan continuamente oxígeno e hidrógeno en las superficies del ánodo y del cátodo, y escapan en forma de pequeñas burbujas, que pueden adherirse a El flóculo y el aceite en las aguas residuales reducen la densidad y flotan hacia la superficie del agua, provocando la flotación del aire. En comparación con los dispositivos tradicionales de liberación por flotación de aire, las burbujas producidas por el aire disuelto en agua son más pequeñas y más efectivas.
2. El papel de la tecnología de diatomita en el tratamiento de aguas residuales por galvanoplastia.
Debido a que el sobrenadante tratado mediante la tecnología de electrocoagulación se ve afectado por el valor del pH, todavía existen algunos iones de metales pesados como Ni2 y Cu2. En términos generales, para eliminar aún más estos metales pesados, el método convencional es aumentar el valor del pH del agua residual a 9,5 o más agregando álcali y luego ajustar el valor del pH a 6~9 agregando ácido. Sin embargo, si se añade un agente de tratamiento de tierra de diatomeas, se puede obtener una mayor tasa de eliminación de iones de metales pesados cuando el valor de pH es de alrededor de 7,5. En proyectos reales, la tasa de eliminación de Ni2 de este dispositivo alcanzó 99,925 y el efluente Cu2 fue inferior a 0,05 mg/L.
Durante el proceso de limpieza, las diatomeas se separan y eliminan de las impurezas producidas por las diatomeas. , de modo que la superficie de las diatomeas El potencial ya equilibrado forma un potencial desequilibrado. Durante el tratamiento del agua, se agrega una pequeña cantidad de agente de tratamiento de tierra fina de diatomeas a las aguas residuales y luego se dispersa instantáneamente en el cuerpo de agua mediante agitación a alta velocidad o la rotación de las aspas de la bomba que absorben las aguas residuales. El potencial desequilibrado en la superficie de las diatomeas puede neutralizar la carga de las partículas suspendidas, destruir su potencial repulsivo y formar un hermoso jade con las diatomeas. Se produce una posible neutralización y sedimentación, y los flóculos más grandes se coagulan y se depositan en el fondo bajo la acción de la gravedad. Junto con la enorme superficie, el enorme volumen de poros y la fuerte fuerza de adsorción de las diatomeas, los iones metálicos se adsorben en la superficie de las diatomeas para formar una estructura de cadena. Las diatomeas compuestas de sílice reactiva amorfa tienen la propiedad de agregarse en agua y asentarse libremente en flóculos de diatomeas. Además, la floculación producida por la modificación del suelo fino de diatomeas acelera la tasa de deposición de los flóculos de diatomeas, que pueden hundirse y separarse del agua en poco tiempo, eliminando así los iones de metales pesados.
IV.Características y tecnología avanzada
(1) Todo tipo de aguas residuales generadas por líneas de galvanoplastia se pueden concentrar en un tanque de acondicionamiento de aguas residuales, a diferencia de utilizar métodos químicos para tratar diferentes aguas residuales por separado. . Esto se debe a que el sistema de electrofloculación puede reducir, oxidar, neutralizar, flocular, eliminar y separar los contaminantes orgánicos e inorgánicos en las aguas residuales de galvanoplastia para completar el tratamiento de las aguas residuales mixtas.
(2) El sistema de tratamiento de aguas residuales tiene un flujo de proceso corto, una huella de equipo pequeña y una inversión única baja.
(3) Tiene un factor de seguridad considerable y resistencia a la carga de impacto contra diversos contaminantes producidos por la línea de producción de galvanoplastia. Cuando cambia la calidad de las aguas residuales, el ajuste es flexible y la respuesta es rápida.
(4) El método de electrocoagulación por pulsos de alto voltaje rompe con el método tradicional de electrólisis de placas de electrodos fijas. El equipo puede intercambiar y activar automáticamente las placas de cátodo y ánodo a intervalos regulares. La película de pasivación de placas despegable resuelve completamente el problema común de la pasivación de placas en equipos de electrólisis nacionales y extranjeros. El intercambio de dos placas no sólo prolonga la vida útil de los electrodos, reduce los consumibles, sino que también ahorra electricidad, que es sólo 1/15 ~ 1/20 del método de electrólisis normal.
(5) Alto grado de automatización. El sistema de procesamiento puede realizar un control automático de pH, ORP, nivel de líquido y adición automática de ácidos, álcalis y productos químicos.
(6) Bajos costes operativos. El costo del tratamiento integral es de aproximadamente 2,0 yuanes por agua residual, lo que representa sólo entre 1/5 y 1/3 de los métodos de tratamiento químico y de otro tipo.
Verbo (abreviatura del verbo) Conclusión y discusión
(1) Electrofloculación por pulsos de alto voltaje-galvanoplastia con diatomita tratamiento integral de aguas residuales nueva tecnología, nueva tecnología, proceso simple, capacidad para tratar la galvanoplastia aguas residuales integrales Fuerte, rápido, que ahorra espacio, fácil de operar, confiable en operación y bajo en costos de procesamiento.
(2) El efluente tratado no solo cumple con los estándares de descarga, sino que también puede reutilizarse parcialmente para la producción, ahorrando recursos hídricos y tiene buenos beneficios ambientales y económicos.
(3) A juzgar por la experiencia actual en la operación del proyecto, es muy importante controlar el valor de pH apropiado de las aguas residuales que ingresan a la máquina de coagulación eléctrica. El valor de pH óptimo es 3~5. Cuando el valor de pH es superior a 6, la placa del electrodo se pasiva fácilmente, lo que afecta el efecto del tratamiento.
(4) Cuando cambia la calidad de las aguas residuales, la corriente del electrocoagulador debe ajustarse en consecuencia. En la actualidad, solo se puede controlar manualmente y se necesita una investigación más profunda para lograr un control completamente automático y garantizar el efecto de procesamiento.