Traitement des eaux usées d'usines chimiques par diverses méthodes

Le traitement des eaux usées des usines chimiques est aujourd'hui effectué par des moyens mécaniques, physico-chimiques, biochimiques et simplement chimiques, ce qui vous permet d'extraire tous les contaminants minéraux. En passant, les eaux usées sont filtrées, défendues, clarifiées, filtrées, c’est-à-dire qu’elles effectuent toutes les mesures nécessaires à la purification mécanique de l’eau. Passons ensuite à la biochimie, à savoir la destruction et l'extraction des polluants organiques. Dans certains cas, il est plus opportun de procéder au traitement des eaux usées d'usines chimiques par des méthodes chimiques et physico-chimiques afin d'éliminer les ions de métaux lourds et divers composés toxiques.

Les processus de nettoyage chimique peuvent être non seulement l'oxydation chimique et la neutralisation, mais aussi la coagulation. À la suite de réactions entre les réactifs et les impuretés, il se forme des composés qui précipitent ou les réactions sont accompagnées d'un dégagement gazeux. Incidemment, le traitement à l'ozone s'applique également au nettoyage chimique, car les polluants organiques sont oxydés par l'action de l'ozone. Dans l’épuration des eaux industrielles, on utilise également l’épuration électrochimique, dans laquelle une réaction se produit à l’anode - oxydation électrochimique des contaminants. Et la méthode physico-chimique de traitement des eaux usées des usines chimiques comprend l'extraction, la sorption, la flottation, la coagulation, l'échange d'ions, l'électrolyse et la cristallisation.

Bien entendu, la composition des eaux usées des usines de produits chimiques est très diverse et dépend directement de la technologie d'une entreprise donnée. En fait, ce qui détermine le choix des options de traitement permettant d'extraire de manière rentable et efficace des substances de valeur et d'utiliser à nouveau l'eau purifiée dans des processus technologiques ou simplement de l'envoyer à des systèmes d'approvisionnement en eau techniques spéciaux. Par ailleurs, la purification régénérative est également utilisée - c’est à ce moment-là que de précieuses substances sont extraites des eaux usées. Et si, lors du traitement des eaux usées d'usines chimiques, la pollution et les impuretés sont détruites et éliminées de l'eau, ou si les produits de décomposition forment des composés inoffensifs, alors cette méthode est dite destructive.

Lorsque le traitement des eaux usées est effectué lors de la production chimique d’acide phosphorique thermique et de son extraction, les composés du phosphore tombent dans l’eau, lesquels sont éliminés par nettoyage mécanique. Toutes les particules contenant du phosphore restent dans des fosses septiques spéciales et des hydrocyclones. Une méthode de purification basée sur l'oxydation de particules de phosphore dissoutes et en suspension avec du chlore ou de l'oxygène ou d'autres agents oxydants est également utilisée. Incidemment, les composés P et N sont souvent simultanément présents dans les eaux usées des usines de produits chimiques, ce qui peut provoquer le développement rapide d'algues dans les réservoirs et dans les systèmes d'approvisionnement en eau en circulation. Compte tenu du coût élevé du traitement des eaux usées à l'azote, les experts ont recours à une option de traitement moins coûteuse, à savoir que le phosphore est éliminé des eaux usées, ce qui perturbe l'équilibre entre phosphore, carbone et azote, ce qui empêche le développement d'algues indésirables.

Les eaux usées neutralisent, oxydent et restaurent, ces méthodes sont chimiques. A propos, ces activités sont souvent réalisées avant le traitement biologique, parfois même après. Les acides minéraux ou les alcalis contenus dans les eaux usées des usines chimiques sont neutralisés avant leur rejet dans le réservoir en ajoutant et en dosant des réactifs, en mélangeant des eaux usées alcalines et acides, ou en les filtrant à travers des substances neutralisantes, également par absorption de gaz acides par des alcalis, de l'ammoniac ou des eaux acides. Dans certains processus de neutralisation, les précipitations tombent au fond, ainsi les procédures de post-traitement sont effectuées.

Il convient de noter que le traitement électrochimique s’applique également à la méthode de purification par oxydation; cette méthode est utilisée dans des systèmes à eau fermée et est très efficace. Il est basé sur l’électrolyse, c’est-à-dire que le traitement des eaux usées des usines de produits chimiques sera effectué par transformation chimique. Bien sûr, beaucoup dépend du matériau des électrodes et du type d'électrolyte, de la présence de substances dans cette solution.

Traitement des eaux usées d'une usine de produits chimiques

Traitement des eaux usées d'une usine de produits chimiques - section Ecologie, Ecologie industrielle Le processus de fonctionnement d'une entreprise de produits chimiques est formé Art.

Lors de l'exploitation d'une entreprise de produits chimiques, des eaux usées sont générées et nécessitent un traitement spécial avant d'être rejetées dans les systèmes d'égout.

Les eaux usées de toute entreprise industrielle contiennent une pollution spécifique qui doit être éliminée (neutralisée) avant d'être mélangée aux eaux usées d'une autre production ou d'un autre établissement. De nombreuses expériences de pays avancés indiquent la possibilité de mettre en œuvre des systèmes de drainage en réutilisant les eaux usées traitées. La réutilisation des eaux usées traitées dans le système d'approvisionnement en eau industrielle dépend entièrement des conditions locales spécifiques, des technologies utilisées et est principalement déterminée par leur capacité et leur pertinence.

Il existe trois types d'installations de traitement des eaux usées pour le traitement des eaux usées des entreprises industrielles: locales, usines, districts ou villes.

Les stations d'épuration locales sont principalement destinées à l'élimination des eaux usées ou à l'extraction de composants de valeur directement après les installations de traitement ou les ateliers. Dans les installations locales de nettoyage mécanique, de coagulation, d’électrodéposition, de filtration, d’ultrafiltration et autres, ils épurent les eaux usées qui ne peuvent pas être envoyées sans purification préalable au système d’approvisionnement en eau en circulation ou répété, aux installations de traitement des eaux usées.

De nombreuses grandes entreprises ont des usines de traitement des eaux usées dotées d'installations pour le traitement mécanique, physico-chimique et biologique.

Les stations d'épuration de district ou de ville sont conçues pour le traitement des eaux usées domestiques et industrielles d'un district ou d'une ville. Lors du traitement des eaux usées, le contenu des substances solubles, en suspension et en suspension, des produits susceptibles de détruire ou de détruire les communications, des substances explosives et combustibles, ainsi que de la température, prédomine dans ces dernières.

Le choix de la méthode de purification dépend de la concentration de contaminants dans les eaux usées et de la quantité de déchets solides générés lors de la production principale et de la purification, ainsi que des indicateurs environnementaux et économiques du processus.

Figure 3.3 - Classification des méthodes de traitement des eaux usées industrielles

Pour ces raisons, les eaux usées des entreprises industrielles devraient être soumises à un traitement local obligatoire aux fins suivantes:

1. réduction maximale des pertes de matières premières avec les eaux usées;

2. réduire la consommation d'eau propre;

3. réduction des rejets d'eaux usées en termes de volume et de quantité de polluants dans les masses d'eau;

4. réduction du volume des stations d'épuration des eaux usées hors usine et investissements en capital pour leur construction.

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Écologie industrielle

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Le problème du traitement de ces eaux, de leur utilisation dans le cycle technologique ultérieur ou de leur rejet dans le système d'égouts général est aujourd'hui entièrement traité par un équipement de traitement des eaux usées chimiques, assurant non seulement une préparation de l'eau conforme aux normes des eaux usées domestiques, mais conduisant même à une purification de l'eau douce purifiée adaptée aux besoins techniques. d'utilisation.

Le contenu

Les principales méthodes de traitement chimique des eaux usées industrielles

Les méthodes chimiques actuelles de traitement des eaux usées industrielles sont principalement utilisées pour lier et éliminer les éléments chimiques dangereux du volume des eaux industrielles et pour mettre les normes de base de ces effluents en conformité avec les normes, permettant ainsi à l’avenir de procéder à un traitement biologique conventionnel.

Littéralement, dans le processus de cette purification, les principaux types de réactions chimiques sont utilisés:

  • Neutralisation de composés et d'éléments dangereux;
  • Réaction oxydative;
  • Réaction de récupération d'éléments chimiques.

Dans le cycle technologique des installations de traitement des entreprises industrielles, le nettoyage chimique est applicable:

  • Pour recevoir l'eau technique purifiée;
  • Traitement des effluents de production issus de composés chimiques avant leur rejet dans les égouts pour un traitement biologique ultérieur;
  • Extraction d'éléments chimiques de valeur en vue d'un traitement ultérieur;
  • Lors du traitement tertiaire de l'eau dans des fosses septiques pour son rejet dans des réservoirs ouverts.

Le traitement chimique des eaux usées avant de rejeter les eaux usées dans un système d’égout à usage général peut augmenter considérablement la sécurité et accélérer le processus de bioremédiation.

Neutralisation des effluents industriels

La plupart des entreprises industrielles qui utilisent un traitement chimique des eaux usées industrielles utilisent le plus souvent dans leurs usines et complexes de traitement des moyens permettant de neutraliser les indicateurs acides et alcalins de l’eau à un niveau de 6,5 à 8,5 (pH) acceptable pour un traitement ultérieur de l’acidité. Une diminution ou inversement, une augmentation du niveau d'acidité de l'effluent permet une utilisation ultérieure du liquide pour des processus technologiques puisqu'un tel indicateur n'est plus dangereux pour l'homme.

L'eau amenée à un tel indicateur peut être utilisée pour les besoins technologiques des entreprises, des industries auxiliaires ou pour une purification plus poussée à l'aide d'agents biologiques.

Il est important que la normalisation chimique de l'eau effectuée dans les entreprises assure efficacement la neutralisation des acides et des alcalis dissous dans les drains et ne leur permette pas d'entrer dans le sol et les aquifères.

Dépasser le nombre d'indicateurs d'acides et d'alcalis dans les déchets évacués accélère le vieillissement des équipements, la corrosion des canalisations métalliques et des vannes, la fissuration et la destruction des structures en béton armé des stations de filtrage et de nettoyage.

En outre, pour normaliser l'équilibre acido-basique des déchets dans les décanteurs, les réservoirs et les champs de filtration, il faut plus de temps pour le traitement biologique de 25 à 50% de plus que l'effluent neutralisé.

Technologie de neutralisation des déchets liquides industriels

Les mesures de traitement chimique des déchets liquides par la méthode de neutralisation sont associées au nivellement de l'indicateur requis du niveau d'acidité d'un certain volume d'eaux usées. Les principaux processus technologiques impliqués dans la neutralisation sont:

  • détermination du niveau de contamination par les composés chimiques de l'effluent;
  • calcul du dosage des produits chimiques nécessaires à la neutralisation;
  • clarification de l'eau au niveau requis des normes pour les déchets liquides.

Le choix du matériel de nettoyage, son emplacement, son raccordement et son fonctionnement dépendent en premier lieu du niveau de pollution et des volumes nécessaires de décharges de nettoyage.

Dans certains cas, les installations mobiles de nettoyage chimique suffisent à cette fin, assurant le nettoyage et la neutralisation d'une quantité relativement faible de liquide provenant de l'installation de stockage de l'entreprise. Et dans certains cas, l'utilisation d'une unité permanente de purification et de neutralisation chimique est nécessaire.

Le principal type d’équipement technologique de ces stations est l’installation de systèmes de nettoyage en continu ou à contact. Les deux installations permettent de fournir:

  • contrôle de la pollution;
  • la possibilité d'utiliser la technologie de neutralisation mutuelle des composants acides et alcalins dans la technologie;
  • la possibilité d'utiliser le processus naturel de neutralisation dans les bassins de traitement.

Les systèmes technologiques de purification chimique par neutralisation devraient permettre d'éliminer ou d'éliminer les particules solides et insolubles des boues des réservoirs de nettoyage.

Le deuxième point important dans les travaux des stations d’épuration est la possibilité d’ajuster en temps voulu la quantité et la concentration de réactifs nécessaires à la réaction, en fonction du niveau de contamination.

Généralement, dans un cycle technologique, on utilise des équipements dotés de plusieurs réservoirs de stockage permettant de recevoir, stocker, mélanger et évacuer les effluents dans les conditions voulues.

Neutralisation chimique des eaux usées en mélangeant des composants acides et alcalins

L'utilisation de la méthode de neutralisation des eaux usées en mélangeant des composants acides et alcalins vous permet de mener une réaction de neutralisation contrôlée sans utiliser de réactifs ni de produits chimiques supplémentaires. Le contrôle de la quantité d'eaux usées rejetées dans les compositions acides et alcalines permet aux opérations en temps opportun d'accumuler les deux composants et de les distribuer lorsqu'ils sont mélangés. Habituellement, pour le fonctionnement en continu des installations de traitement des eaux usées de ce type, le volume quotidien de rejets est utilisé. Chaque type de déchets est contrôlé et, si nécessaire, ajusté à la concentration requise en ajoutant le volume d'eau ou en déterminant le volume de la proportion pour la réaction de purification. Directement à la station d'épuration, cette opération est effectuée dans les réservoirs d'accumulation et de contrôle de la station. L'utilisation de cette méthode nécessite l'analyse chimique correcte des composants des composants acides et alcalins, conduisant une réaction de neutralisation à salves ou à plusieurs étapes. Pour les petites entreprises, l’utilisation d’une telle méthode peut être réalisée à la fois dans les installations de traitement locales d’un atelier ou d’un site et avec l’aide d’une station d’épuration des eaux usées dans son ensemble.

Purification par ajout de réactifs

Le procédé de purification de déchets liquides avec des réactifs est principalement utilisé pour la purification d’eau contenant une grande quantité de pollution du même type, lorsque le rapport normal des composants alcalins et acides dans l’eau se situe de manière significative dans l’un des côtés.

Le plus souvent, cela est nécessaire lorsque la pollution a un aspect prononcé et que le nettoyage par la méthode de mélange ne donne pas ou tout simplement parce que la concentration accrue est irrationnelle. La méthode de neutralisation la plus fiable dans ce cas est la méthode d’ajout de réactifs - des produits chimiques qui entrent en réaction chimique.

Dans les technologies modernes, cette méthode est le plus souvent utilisée pour les eaux usées acides. La méthode la plus simple et la plus efficace pour neutraliser l'acide consiste généralement à utiliser des produits chimiques et des matériaux locaux. La simplicité et l’efficacité de la méthode résident dans le fait que les déchets, par exemple ceux de la production en haut-fourneau, neutralisent parfaitement la contamination par l’acide sulfurique, et que les scories provenant de centrales thermiques et centrales sont souvent utilisées pour compléter les réservoirs à déversements acides.

L'utilisation de matériaux locaux permet de réduire considérablement le coût du processus de nettoyage, car les scories, la craie, le calcaire, les roches de dolomie neutralisent parfaitement un grand nombre d'effluents hautement pollués.

La production de déchets de hauts fourneaux et de scories de centrales thermiques et centrales ne nécessite pas de préparation supplémentaire. Outre la mouture, la structure poreuse et la présence dans la composition de nombreux composés de calcium, de silicium et de magnésium permettent l'utilisation de matériaux sans traitement préalable.

La craie, le calcaire et la dolomite, utilisés comme réactifs, sont soumis à une préparation et à un broyage obligatoires. De plus, la préparation de réactifs liquides, utilisant par exemple de la chaux et de l'eau ammoniacale, est utilisée pour le nettoyage dans certains cycles technologiques. À l'avenir, la composante ammoniacale contribue parfaitement au processus de purification biologique de l'eau.

Méthode d'oxydation des eaux usées

La méthode d'oxydation des eaux usées permet d'obtenir les caractéristiques toxiques des eaux usées dangereuses dans les usines de produits chimiques dangereux. Le plus souvent, l'oxydation est utilisée pour obtenir un effluent ne nécessitant pas une extraction supplémentaire des particules solides et pouvant être rejeté dans le système d'égout général. Les agents oxydants à base de chlore sont utilisés comme additifs, c'est aujourd'hui le produit de nettoyage le plus populaire.

Des matériaux à base de chlore, de sodium et de calcium, d'ozone et de peroxyde d'hydrogène sont utilisés dans la technologie de traitement des eaux usées en plusieurs étapes, dans laquelle chaque nouvelle étape peut réduire considérablement la toxicité en liant les substances toxiques dangereuses aux composés insolubles.

Les installations d'oxydation dotées de systèmes de purification à plusieurs étages rendent ce processus relativement sûr, mais l'utilisation d'agents oxydants toxiques tels que le chlore est progressivement remplacée par des méthodes plus sûres, mais non moins efficaces, d'oxydation des eaux usées.

Méthodes de haute technologie de nettoyage chimique

Les méthodes de haute technologie de traitement des eaux usées incluent des méthodes qui utilisent les nouveaux développements de leur cycle technologique, qui permettent d’utiliser un équipement spécifique pour assurer l’épuration d’une large gamme de polluants des impuretés nocives et toxiques.

La méthode de nettoyage la plus progressive et la plus prometteuse est la méthode de traitement à l’ozone des eaux usées. L'ozone, lorsqu'il est rejeté dans les eaux usées, affecte à la fois les substances organiques et inorganiques et présente un large spectre d'action. L'ozonation des eaux usées vous permet de:

  • décolorer le liquide, ce qui augmente considérablement sa transparence;
  • montre l'effet désinfectant;
  • élimine presque complètement les odeurs spécifiques;
  • élimine les goûts des tiers.

L'ozonation est applicable lorsque l'eau est contaminée:

  • produits pétroliers;
  • des phénols;
  • composés de sulfure d'hydrogène;
  • cyanures et leurs dérivés;
  • hydrocarbures cancérigènes;
  • détruit les pesticides;
  • neutralise les agents de surface.

De plus, les microorganismes dangereux sont presque complètement détruits.

Technologiquement, l’ozonation en tant que méthode de nettoyage peut être mise en œuvre aussi bien dans les stations d’épuration locales que dans les stations de nettoyage fixes.

L'utilisation de différentes méthodes de traitement chimique des eaux usées permet de réduire les émissions de substances de 2 à 5 fois. Aujourd'hui, c'est le nettoyage chimique qui permet d'atteindre le degré le plus élevé de purification de l'eau.

Comment faire le traitement des eaux usées des entreprises industrielles?

Le nettoyage et la désinfection des eaux usées revêtent une importance capitale pour toute entreprise. Le niveau de développement technologique actuel permet de traiter efficacement les déchets en plusieurs étapes, ce qui garantit un traitement de l'eau de haute qualité.

Station d'épuration des entreprises industrielles.

Cela permet de le réutiliser dans les processus de production ou d'éliminer l'environnement.

Le traitement de l'eau pour les entreprises industrielles est d'une grande importance, car sans cela, la quantité d'émissions nocives dans l'environnement serait simplement catastrophique. Ceci s’applique aux grandes usines, gares ferroviaires, ateliers, usines, etc.

1 Types de pollution par les eaux usées

La composition de la pollution par les eaux usées est très différente d’une industrie à l’autre. Le traitement de chaque type d'eaux usées nécessite l'application d'une méthode montrant les résultats de nettoyage les plus efficaces.

  • La pollution mécanique est la pollution dite grossière, qui est causée par l'augmentation de la teneur en particules insolubles dans les effluents (elle est plus courante dans la métallurgie, le secteur de l'aviation et le transport ferroviaire);
  • Pollution chimique - présence dans les eaux usées de substances toxiques d'origine organique et artificielle;
  • La pollution bactérienne est appelée lorsqu'il y a une grande quantité de bactéries pathogènes, de champignons ou d'algues microscopiques dans les drains. Ceci est typique pour la production pharmacologique.
  • Contamination radioactive - Teneur élevée dans les eaux usées de substances fortement irradiées (strontium, césium, cobalt). Typique pour les centrales nucléaires.

Le traitement des eaux usées des entreprises industrielles est effectué selon les méthodes suivantes:

  • Nettoyage mécanique;
  • Nettoyage chimique;
  • Technologie physique et chimique;
  • Méthodes biologiques.

Un réservoir avec une pompe qui sert de réservoir de stockage pour le liquide purifié.

La technologie utilisée est choisie en fonction de la composition de la pollution de l'eau, de sa quantité, ainsi que des possibilités financières d'une seule entreprise. Examinons de plus près chaque méthode.
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1.1 Méthodes mécaniques

Les méthodes mécaniques de purification de l'eau sont principalement utilisées en plus d'autres méthodes, dans la mesure où cette technologie n'assure que l'élimination des impuretés insolubles du liquide. La filtration mécanique est la première étape du processus de traitement des eaux usées, suivie d'un traitement plus approfondi.

Le traitement mécanique implique l’élimination de grosses substances insolubles, le flux d’eau étant alors passé à travers des filtres-tamis spéciaux (la taille de leurs cellules dépend de l’industrie.

Ainsi, dans les usines alimentaires, des filtres à cellules de 3 mm sont utilisés et, pour l’industrie chimique, leurs tailles peuvent être inférieures à 1 mm). L'efficacité de cette méthode est différente dans différents domaines de production.

Il montre de bons résultats lorsque l'eau ne contient pas une concentration élevée en acides gras, ce qui constitue un obstacle à une filtration de haute qualité.

En métallurgie et dans les entreprises de production de transport ferroviaire, les méthodes de filtration mécanique peuvent épurer jusqu'à 90% des contaminants insolubles, tandis que dans l'industrie alimentaire, cette purification ne permet pas d'éliminer plus de 5% des contaminants.

La difficulté du traitement des eaux usées dans l'industrie alimentaire s'explique par le fait qu'avec une grande quantité de débris mécaniques fins, les graisses contenues dans l'eau agissent comme une sorte de colle qui relie les petites particules insolubles en de grandes couches qui obstruent les filtres et bloquent l'écoulement.

C'est pourquoi, pour le traitement mécanique des eaux usées de haute qualité dans l'industrie alimentaire, il est nécessaire d'utiliser un traitement supplémentaire de l'eau - le piégeage des graisses.

La technologie de graissage repose sur le principe de la séparation gravitationnelle: les graisses dont les molécules ont une densité inférieure à celle des molécules d’eau lorsqu’elles défendent les liquides à la surface.

Installation pliante de traitement mécanique des eaux usées.

Dans l'industrie, pour accélérer ce processus, on utilise une saturation artificielle de l'eau en air, dont les bulles de bulles entraînent les molécules de graisse vers le haut.

Le graissage est également utilisé dans l'industrie chimique. Sans lui, le traitement mécanique des eaux usées des usines de traitement de la viande est impossible.

1.2 Méthodes chimiques

Les méthodes de traitement des eaux usées chimiques reposent sur l'utilisation de réactifs - substances qui, en raison de réactions chimiques, modifient la structure du liquide: elles convertissent les contaminants solubles en une forme insoluble qui est éliminée par filtration mécanique ou désinfecte l'eau.

L'ensemble des méthodes chimiques peut être divisé en trois groupes principaux: l'oxydation, la neutralisation et la réduction de l'eau.

La technologie de neutralisation est utilisée pour traiter les eaux usées contenant divers acides minéraux ou alcalis, qui doivent être neutralisés, afin de réutiliser le liquide en production ou son évacuation dans des réservoirs.

La neutralisation elle-même est effectuée lorsqu'un filtre spécial double face traverse le flux d'eau, qui est équipé d'un réservoir de réactif, ou lorsque le réactif est directement ajouté au carter avec les eaux usées. L'hydroxyde de potassium ou le lait ammoniacal sont le plus souvent utilisés comme agents neutralisants.

L'oxydation des eaux usées est utilisée pour désinfecter les liquides contenant des composants toxiques (cyanures). Les agents oxydants optimaux sont la forme gazeuse et liquéfiée du chlore, de l'ozone, du chlorate de calcium et du bichromate de potassium.

Installation de traitement chimique des eaux usées industrielles.

Théoriquement, le fluor est l'agent oxydant le plus efficace, mais il est très rarement utilisé en raison de sa forte agressivité. La technologie d'oxydation par le chlore est répandue en raison du faible coût de ce réactif.

Une fois le processus d'oxydation terminé, les substances toxiques sont converties en une forme moins concentrée pouvant être éliminée de l'eau à l'aide de sulfures ou de sulfure d'hydrogène. L'extraction de substances toxiques se produit lors de la libération de bulles d'hydrogène sulfuré.

L'oxydation des eaux usées est largement utilisée dans les industries chimiques et alimentaires. La récupération des eaux usées est utilisée pour les nettoyer des composés de chrome, de mercure et d’arsenic.

Les méthodes de récupération consistent à donner aux substances inorganiques une forme métallique qui, après décantation, peut être filtrée. Cette technologie nécessite l'utilisation de réactifs tels que le charbon actif, le dioxyde de soufre, le sulfate ferreux et l'hydrogène.

1.3 Méthodes physico-chimiques

Le traitement physico-chimique des eaux usées est le plus répandu dans le secteur alimentaire, où le traitement des liquides de la plus haute qualité est requis.

En fait, cette technologie combine les méthodes de purification chimiques et physiques de base: des réactifs chimiques sont utilisés, avec lesquels les formes liquides de composés solubles et insolubles sont éliminées des eaux usées. La substance fonctionnelle principale est un coagulant - des chlorures ou des sulfates d'aluminium et de fer.

L'utilisation de coagulant n'étant possible qu'avec certaines valeurs d'acidité de l'eau, la technologie nécessite au préalable de ramener cet indicateur à la normale. Le coagulant ajouté à l'eau se dépose sous forme de flocons qui absorbent les graisses et les substances en suspension (poussière, suie, cendres, sulfates, etc.).

Cette purification est principalement effectuée à la dernière étape du traitement des eaux usées.
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1.4 Méthodes biologiques

Réservoirs pour le traitement biologique des eaux usées des entreprises industrielles.

Des méthodes biologiques sont utilisées pour désinfecter l’eau, ce qui est obtenu grâce aux processus de scission et de minéralisation des polluants organiques. C'est une procédure assez longue, qui peut durer jusqu'à 30 heures.

L’essence de la méthode réside dans le fait que des aérobes, des microorganismes nécessitant un débit constant d’oxygène, doivent pénétrer dans des réservoirs spéciaux dans lesquels les eaux usées sont déposées (ces dispositifs sont appelés réservoirs aéronautiques).

Ces organismes en cours de vie produisent l’oxydation de substances polluantes et toxiques dont l’efficacité dépasse même l’oxydation par des réactifs chimiques.

Vous pouvez également sélectionner la méthode d'absorption. Il est largement utilisé pour les petits volumes d’eaux usées: c’est la meilleure option pour le transport ferroviaire et les avions de passagers, lieux où un nettoyage constant des salles de bain est nécessaire.

Les absorbants sont principalement du charbon actif, qui est un déchet dans la production de résine de formaldéhyde. Dans le cas du transport ferroviaire, l'utilisation de l'argile bentonite est très courante pour le traitement des eaux usées.
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2 équipement de traitement des eaux usées industrielles

La liste des équipements nécessaires est déterminée par les méthodes utilisées pour la purification de l'eau dans l'entreprise, car différentes technologies impliquent l'utilisation de périphériques différents les uns des autres.

Installation de montage pour le traitement des eaux usées dans l'industrie.

Les réalités modernes, lorsqu'un niveau élevé de développement industriel entraînant une grave pollution des déchets, nécessitent l'utilisation combinée de différentes technologies de traitement, car seule leur combinaison à différents stades peut garantir un résultat de qualité.

Cela implique que les entreprises doivent engager des coûts importants pour l'organisation des processus de purification. Considérez les principaux types d'équipement de nettoyage les plus populaires.

Les filtres mécaniques sont des dispositifs utilisés pour la purification primaire de l'eau de contaminants insolubles. Les catégories suivantes de ces filtres sont distinguées:

  • Filtres de disque;
  • Presses à filtre;
  • Filtres à bande sous vide;
  • Filtres à plaque;
  • Crépines;

Selon la méthode d'approvisionnement en eau, ils sont divisés en structures sous pression et non sous pression. De tels équipements sont plus courants dans les secteurs industriels où un nettoyage des fluides grossiers de haute qualité est requis (entreprises produisant des métaux, des transports ferroviaires, des mines de charbon).

Les fosses septiques sont des réservoirs horizontaux, verticaux ou radiaux dans lesquels une purification chimique et physico-chimique de l'eau par addition de réactifs est effectuée: lors du traitement du liquide, les substances en suspension se déposent sur leur fond sous forme de boue pompée par des pompes à piston.

Une centrifugeuse pour eaux usées est un appareil utilisé pour déshydrater les impuretés mécaniques. La séparation des fluides et des sédiments se produit dans un tambour cylindrique qui effectue des mouvements de circulation axiaux. La force centrifuge, dans ce cas, conduit à la sédimentation de particules mécaniques sur les parois du tambour.

Aero tanks - réservoirs pour l'épuration biologique de l'eau. Ils peuvent être fabriqués à la fois sous la forme de structures cylindriques en métal et sous la forme de réservoirs rectangulaires ouverts de plusieurs mètres de profondeur.
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Traitement des eaux usées des entreprises chimiques.

L'hydrosphère sert d'accumulateur naturel de la plupart des polluants qui pénètrent dans l'atmosphère ou la lithosphère. Cela est dû au pouvoir solvant élevé de l’eau, au cycle de l’eau dans la nature, mais également au fait que les masses d’eau sont le point final sur la trajectoire du mouvement des différentes eaux usées.

En raison du rejet d'eaux usées non traitées par les entreprises, les installations municipales et les installations agricoles, les propriétés naturelles de l'eau ont changé en raison de l'augmentation des impuretés nocives de nature inorganique et organique. Les impuretés inorganiques comprennent les métaux lourds, les acides, les alcalis, les sels minéraux et les engrais contenant des éléments biogènes (azote, phosphore, carbone, silicium). Parmi les impuretés organiques, elles sont facilement oxydables (substances organiques provenant des eaux usées de l'industrie alimentaire et d'autres substances biologiquement douces) et difficiles à oxyder et donc difficiles à extraire de l'eau (huile et produits dérivés, résidus organiques, substances biologiquement actives, pesticides, etc.).

Des modifications des paramètres physiques de l’eau sont possibles du fait de l’ingestion de trois types d’impuretés: mécanique (particules solides insolubles: sable, argile, scories, inclusions de minerai); thermique (rejets d'eau chauffée provenant de centrales thermiques, de centrales nucléaires et d'entreprises industrielles); radioactifs (produits d'entreprises pour l'extraction de matières radioactives, concentrateurs, centrales nucléaires, etc.) - L'influence des impuretés mécaniques et radioactives sur la qualité de l'eau est compréhensible, et les impuretés thermiques peuvent provoquer des réactions chimiques exothermiques de composants dissous ou en suspension dans l'eau et la synthèse plus de substances dangereuses.

Les propriétés de l'eau sont altérées par l'augmentation du nombre de microorganismes, de plantes et d'animaux de sources externes: bactéries, algues, champignons, vers, etc. (rejets d'eaux usées domestiques et de déchets de certaines entreprises). Leurs moyens de subsistance peuvent considérablement augmenter la pollution physique (en particulier thermique).

La pollution thermique provoque l'intensification des processus vitaux des organismes aquatiques, ce qui perturbe l'équilibre de l'écosystème.

Les sels minéraux sont dangereux pour les organismes unicellulaires échangeant par osmose avec l'environnement extérieur.

Les particules en suspension réduisent la transparence de l'eau, réduisent la photosynthèse des plantes aquatiques et l'aération du milieu aquatique, contribuent à la sédimentation du fond dans les zones à faible débit et ont un effet défavorable sur l'activité vitale des filtreurs aquatiques. Divers polluants peuvent être absorbés par les particules en suspension; s'ils s'enfoncent dans le fond, ils peuvent devenir une source de pollution secondaire de l'eau.

La pollution de l’eau par les métaux lourds non seulement cause des dommages à l’environnement, mais aussi des dommages économiques importants. Les sources de pollution de l’eau par les métaux lourds sont les ateliers de galvanoplastie, les entreprises de l’industrie minière, la métallurgie des métaux ferreux et non ferreux.

Lorsque l'eau est contaminée par des produits pétroliers, il se forme à la surface un film qui empêche les échanges gazeux d'eau avec l'atmosphère. Dans celui-ci, ainsi que dans l'émulsion de fractions lourdes, d'autres polluants s'accumulent, de même que les produits pétroliers eux-mêmes s'accumulent dans les organismes aquatiques. Les principales sources de pollution de l’eau par les produits pétroliers sont le transport de l’eau et le ruissellement de surface des zones urbaines. La pollution du milieu aquatique par des éléments biogènes conduit à l'eutrophisation des masses d'eau.

Les substances organiques telles que les colorants, les phénols, les agents de surface, les dioxines, les pesticides, etc., créent le risque d’une situation toxicologique dans un étang. Les dioxines sont particulièrement toxiques et persistantes dans l'environnement. Il s’agit de deux groupes de composés organiques contenant du chlore et liés aux dibenzodioxines et aux dibenzofuranes. L'un d'entre eux - la 2, 3, 7, 8-tétrachlorodibenzodioxine (2, 3, 7, 8 - TCDD) est le composé le plus toxique connu de la science. L'effet toxique de diverses dioxines est identique, mais d'intensité différente. Les dioxines s'accumulent dans l'environnement et leur concentration augmente.

Si nous coupons la masse d'eau avec un plan vertical de manière conditionnelle, nous pouvons distinguer des endroits de réactivité différente: film de surface, masse d'eau en vrac et sédiment de fond.

Les sédiments de fond et le film de surface sont des zones de concentration de polluants. Les composés insolubles dans l'eau se déposent au fond et le précipité est un bon sorbant pour de nombreuses substances.

Des contaminants non dégradables peuvent pénétrer dans l'eau. Mais ils sont capables de réagir avec d'autres composés chimiques, formant des produits finaux stables qui s'accumulent dans des objets biologiques (plancton, poisson, etc.) et pénètrent dans le corps humain par le biais de la chaîne alimentaire.

Lors du choix d'un point de prélèvement, toutes les circonstances pouvant affecter la composition de l'échantillon sont prises en compte.

Il y a deux échantillons principaux: ponctuel et moyen. Un échantillon unique est obtenu en prélevant le volume d’eau requis à la fois. L’échantillon moyen est obtenu en mélangeant des volumes égaux d’échantillons prélevés à intervalles réguliers. Plus l'échantillon moyen est précis, plus l'intervalle entre les échantillons individuels qui le compose est petit.

L'eau à analyser est prélevée dans un plat propre et pré-rincée 2 à 3 fois avec de l'eau de test. Les échantillons sont prélevés dans une cuvette d’une rivière à une profondeur de 50 cm à partir de réservoirs ouverts, puis abaissés à une profondeur correspondant à la charge, après quoi le bouchon en liège est ouvert et muni d’un support. Il est préférable d'utiliser à cet effet des instruments spéciaux, les bathomètres, qui permettent d'utiliser des plats de formes et de capacités variées. Le batomètre consiste en une pince, envelopper étroitement la vaisselle, et des dispositifs pour ouvrir le liège à la profondeur désirée.

En raison de la stabilité à long terme de l'échantillon, des changements importants dans la composition de l'eau peuvent se produire. Par conséquent, s'il est impossible de lancer l'analyse de l'eau immédiatement après l'échantillonnage ou 12 heures après l'échantillonnage, celle-ci est conservée pour stabiliser la composition chimique. Il n'y a pas de conservateur universel.

Il y a 3 groupes d'indicateurs qui déterminent la qualité de l'eau (nous analyserons et expérimentalement en détail lors de l'atelier):

Et - les indicateurs caractérisant les propriétés organoleptiques;

B - indicateurs caractérisant la composition chimique de l'eau;

B - indicateurs caractérisant la sécurité épidémique de l'eau.

Pour qu'une personne puisse boire de l'eau, celle-ci est d'abord nettoyée.

Etapes de purification de l'eau:

Appliquez des gaz pour la désinfection - chlore et ozone.

La purification chimique et biologique de l'eau est également utilisée. Les colons sont colonisés par la chlorella. Cette plante unicellulaire, se multipliant rapidement, absorbe de l’eau de CO2 et certaines substances nocives. En conséquence, l'eau est purifiée et la chlorella est utilisée comme aliment pour le bétail.

Traitement des eaux usées dans l'industrie chimique

Méthodes d'élimination des impuretés solubles des eaux usées. Effet de l'industrie de la galvanoplastie sur l'environnement. Méthode de nettoyage chimique, par sorption et à membrane du système d'alimentation en eau. Le calcul de la galvanoplastie de nettoyage des équipements principaux.

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1. la partie principale

1.1 Méthodes d'élimination des impuretés solubles des eaux usées

1.2 L'impact de la production galvanique sur l'environnement

1.3 Utilisation des déchets galvaniques en tant que problème d’hygiène

1.3.1 Pollution des eaux naturelles

1.3.2 Sources et types de polluants environnementaux caractéristiques de cette production

1.4 Méthodes de traitement des eaux usées et systèmes d'approvisionnement en eau

1.4.1 Méthodes chimiques de traitement des eaux usées

1.4.2 Méthode d'échange d'ions

1.4.3 Méthode de sorption et de membrane

2. partie calcul

2.1 Données de base pour le développement du projet

2.2 Définitions des principales solutions technologiques du processus de nettoyage

2.3 Solutions technologiques de base du processus de traitement des eaux usées

2.4 Développement d'un schéma de base du processus de traitement des eaux usées de l'usine de galvanoplastie

2.5 Calcul du bilan matière du processus de nettoyage projeté de la galvanoplastie SV

2.6 Calcul de l'équipement principal pour le traitement des eaux usées par galvanoplastie

Références

Introduction

La croissance des villes, le développement de l'industrie et de l'agriculture ont conduit au fait qu'avec des ressources en eau énormes, la Russie connaissait déjà des pénuries d'eau dans certaines régions et qu'en l'absence d'eau, la qualité de l'eau était extrêmement basse.

Galvanoplastie - une des industries qui ont un impact sérieux sur la pollution de l'environnement, en particulier les ions de métaux lourds, les plus dangereux pour la biosphère. Le principal fournisseur de substances toxiques dans la galvanoplastie (à la fois principal consommateur d’eau et principale source d’eaux usées) est l’eau de lavage. Le volume des eaux usées est très important en raison de la méthode imparfaite de lavage des pièces, qui nécessite un flux d’eau important (jusqu’à 2 m 3 ou plus pour 1 m 2 de surface des pièces).

Les eaux usées de nombreuses usines de galvanoplastie contiennent des substances toxiques telles que le cyan, le chrome, le cuivre, le plomb, les acides, les alcalins, etc.

Le dépassement de la concentration maximale admissible (MPC) peut avoir des effets néfastes directs ou indirects sur les humains, les animaux et les poissons. L'action du chrome, par exemple, s'exprime en manifestations toxiques et cancérogènes.

Par conséquent, il est nécessaire de minimiser la concentration de substances toxiques dans les eaux de lavage des ateliers de galvanoplastie des entreprises.

1. la partie principale

L'élimination des impuretés solubles s'effectue par extraction, sorption, neutralisation, électrocoagulation, évaporation, échange d'ions, ozonation, etc.

L'extraction est le processus de redistribution des impuretés des eaux usées dans un mélange de deux liquides mutuellement insolubles (eaux usées et agent d'extraction) en fonction du coefficient d'extraction. Dans les entreprises de construction de machines, l'extraction est utilisée pour purifier les eaux usées du phénol. Pour intensifier le processus d'extraction, le mélange d'eaux usées et d'agent d'extraction est mélangé dans des colonnes d'extraction remplies de buses du type Raschig.

La sorption et son utilisation dans les procédés de purification des gaz sont largement utilisées pour nettoyer les eaux usées des impuretés solubles. Pratiquement toutes les substances finement dispersées (cendres, tourbe, sciure de bois, scories, argile) sont utilisées comme sorbant, le charbon actif étant le plus efficace.

L'électrocoagulation est utilisée pour purifier les eaux usées provenant d'installations de galvanoplastie et de décapage à partir de chrome et d'autres métaux lourds, ainsi que de cyan. Les méthodes de traitement des eaux usées à échange ionique sont utilisées dans presque toutes les industries pour la purification de nombreuses impuretés, y compris le chrome hexavalent. Ces méthodes permettent d’obtenir une grande efficacité de nettoyage et d’obtenir des métaux isolés des eaux usées sous forme de sels relativement purs et concentrés. La nocivité du chrome dans les eaux usées est détruite en convertissant le chrome hexavalent en sels trivalents avec du sulfate de fer (II) en milieu acide: [19]

Сr +6 + 3Fе +2 --2Сr +3 + 3Fe +3

Par exemple pour l'anhydride chromique et chromique:

Les composés de chrome trivalent obtenus sont précipités (bases).

Il est recommandé de prendre un excès de sulfate ferreux 1,5 fois et de la chaux 2,5 fois plus.

Pour les eaux d'égout, il convient de diluer les solutions chromiques avec de l'eau du robinet à une concentration de chrome d'environ 60 mg / l et d'ajouter 0,3-0,4 g / l de lait de chaux et 1 g / l de sulfate de fer.

La quantité d'acide nécessaire à la formation d'un précipité est déterminée en fonction de l'acidité initiale de la solution (pH = 4,2 à 6,3). Le temps de sédimentation 1 heure. Les principaux réactifs sont des solutions à 10% de chaux et de sulfate de fer.

Lors du changement de solutions dans les bains de décapage et de dégraissage, il est nécessaire de les neutraliser avec un alcali ou un acide directement dans les bains avant de descendre dans le système d'égout.

Lors du changement d'électrolytes dans les bains de galvanoplastie, la neutralisation doit être effectuée dans les bains eux-mêmes ou dans des réservoirs supplémentaires.

Lavez les solutions de bain une fois par semaine doit être envoyé à la CWL. déterminer le pH; Lorsque le pH sort de la norme (6,5 à 8,5), il est nécessaire de prendre des mesures pour ramener le pH à la norme en augmentant le nombre de bains de rinçage pour un nombre donné (défini) de pièces à laver [9].

Seule l’eau dont le pH est compris entre 6,5 et 8,5 est autorisée à s’écouler dans le système d’égout.

Il est interdit de descendre des solutions de décapage, de dégraissage et de bains de galvanoplastie dans les égouts des bains de galvanoplastie.

La descente dans les égouts de solutions neutralisées de bains de galvanoplastie est autorisée pour les magasins uniquement après réception de l'attestation du laboratoire central sur la teneur en substances toxiques de la solution neutralisée ne dépassant pas les normes maximales admissibles.

Les ateliers qui utilisent des huiles, des solvants, des produits pétroliers et des liquides de refroidissement lubrifiants sont strictement interdits. Ils doivent être collectés dans des conteneurs séparés et pris pour le recyclage.

Pour l'organisation de ces travaux dans l'entreprise, il existe un département de la protection de l'environnement, chargé du contrôle de la qualité des eaux usées. Les mesures ci-dessus sont appliquées dans les usines de traitement des eaux usées de l'usine. [9]

Équipement inclus dans l'unité de réactif pour la neutralisation des eaux usées contenant du chrome et la neutralisation des eaux résiduaires acides-alcalines [10]

Réservoir de stockage de chaux

Capacité de charge de l'agent réducteur

La capacité de la préparation de la solution d'agent réducteur

Capacité de préparation de la solution de coagulant

Débit de coagulant

Appareil de mesure de solution de coagulant

Pompe C / B pour l'alimentation en eaux usées des réacteurs

C / B pompe du lait de chaux dans le mélangeur

Pompe C / B pour mélanger et introduire la solution d'agent réducteur dans le réservoir

Pompe C / B pour le drainage de l'eau de drainage

Pompe C / B pour la circulation d'une solution neutralisante d'un piège à garnissage dans un système d'échappement de réacteur

Pompe C / B pour l'alimentation en eau des eaux usées des réacteurs Analyse

Pompe C / B pour le mélange des eaux usées dans le réacteur et la fourniture d’eaux usées au produit chimique. analyse

Pompes C / B pour l'alimentation en polyacrylamide du réservoir

Al. vannes de dosage dans les réacteurs de polyacrylamide

Al. vanne de remplissage du réacteur

Al. vannes d'alimentation en agents réducteurs pour réacteurs

Al. vannes d'alimentation de solution de lait de chaux aux réacteurs

La neutralisation de l'acide cyanhydrique et de ses sels (cyanures) repose sur la réaction de conversion des sels cyaniques avec le sulfate de fer en ferrocyanure (sel de sang jaune).

Les ferrocyanures résultants ne sont pas toxiques.

Pour neutraliser les solutions cyaniques, il est nécessaire d'ajouter un mélange constitué de 6 parties en poids de sulfate ferreux et de 3 parties en poids de chaux hydratée à 1 partie en poids de composés cyanurés dans le bain. À partir de ce mélange, préparez une solution à 10%, mélangez bien et ajoutez-la au bain.

Mélanger le mélange immédiatement avant la neutralisation. Après avoir ajouté le mélange, bien mélanger le contenu du bain pendant 30 minutes, laisser reposer pendant 24 heures pour une neutralisation complète, puis renvoyer la solution au laboratoire d’assainissement industriel pour analyse. Si la teneur en cyan de la solution est supérieure à 1 g / l, le mélange ci-dessus est à nouveau ajouté au bain, agité, laissé au repos et passé à l'analyse. Si la teneur en cyan de la solution ne dépasse pas 1 g / l, ramenez le pH à 11 avec une solution alcaline à 10-20%, ajoutez une solution à 10% d’agent de blanchiment à base de 1 litre de solution à 1 litre de solution d’agent de blanchiment à 10%. Pendant la neutralisation pendant 3-4 heures, la solution doit être soigneusement mélangée. Puis passez la solution pour analyse. S'il n'y a pas de cyan dans la solution ou si sa teneur atteint 0,1 mg / l, amenez le pH entre 6,5 et 8,5 avec de l'acide phosphorique, puis égouttez la phase liquide de la solution et retirez la phase solide.

La température dans la pièce pendant la neutralisation des solutions de cyanure ne doit pas dépasser 20 ° C. Si la température est supérieure à 20 ° C, la solution doit être refroidie en ajoutant de la glace ou de l'eau froide dans le bain [11].

L'équipement est inclus dans l'unité de traitement des eaux usées contenant du cyan.

C / b pompe X 20/18

Q = 20m 3 / heure H = 18m

Réacteur avec agitateur mécanique

Drainage de la pompe 1x2R

Q = 20 m 3 / heure H = 5 atm.

Les eaux usées contenant du cyanogène contiennent des sels solubles de métaux alcalins NaСN, КСN, des sels de métaux lourds СuСN, Zn (CN)2 et composés complexes Сu (СN)3, Cd (cn)4. La concentration maximale admissible en cyanures (CN) pour les réservoirs est de 0,1 m 2 / l.

Les eaux usées contenant du cyanogène doivent toujours être alcalines. Lorsque le pH diminue, la stabilité du composé cyan diminue et la toxicité des eaux usées augmente. La variation de pH de 7,8 à 7,5, la toxicité des eaux usées est multipliée par 10.

La méthode d'élimination des eaux usées de chlore réactif consiste en l'oxydation de cyanures toxiques (СN -) en (СNО -) (la toxicité diminue plusieurs milliers de fois) ou en azote N2 et dioxyde de carbone CO2.

Comme réactifs peuvent être appliqués:

- eau de Javel de CaOCL2 GOST 1692-58

- hypochlorite de calcium et de calcium (OSL)2 GOST 13392-73

- hypochlorite de sodium NaOSL GOST 11086-64

- fer vitriol FeSO2 * 7H2À propos du GOST 6981-75

Lors de la réaction avec de l'eau (sauf le sulfate ferreux), il se forme un ion oxydant puissant, l'hypochlorite (СNL -)

Lors de l'interaction des ions hypochlorite avec les cyanures, les réactions peuvent se dérouler dans les deux sens, en fonction du pH de l'eau usée:

a) avec la formation de cyanate

CN - + OSL -> CNO - + CL -

b) avec formation d'un gaz de chlorure de cyan volatil hautement toxique

Les composés complexes (sauf le complexe de fer) réagissent par la méthode de traitement au chlore selon l'équation:

Avec une diminution du pH à neutre, de l'hydrolysat se produit [11]

Avec une diminution du pH et un léger excès de chlore actif, les cyanates sont oxydés en azote et en dioxyde de carbone:

Le cyanate de chlore à pH = 10-11 se transforme rapidement et complètement en cyanates:

2СNСL + 2ОН -> СNО - + СL - + Н 2Oh

La consommation de chlore actif est de 3 parties en poids pour 1 partie en poids de CN - pour l’oxydation en cyanate et de 7 à 8% en poids. Pièces en N2 et CO2

Lors du traitement des eaux usées contenant du cyanogène avec du vitriol, les cyanures toxiques sont convertis en composés complexes non toxiques, tels que

K 4[Fe (CN) 6] sel de sang jaune

Les réactions se déroulent lentement et pas complètement. Les cyanures résiduels se situent dans la plage de 0,2 à 0,5 m 2 / l

Le traitement du vitriol bleu est utilisé pour l'élimination des solutions de déchets, lorsque la concentration de cyanure est supérieure à 1,0 g / l, avec des émissions de secours et la neutralisation des eaux usées tombant au sol [11].

Vitriol est utilisé en mélange avec de la chaux 2: 1 d'une solution à 10% de sulfate de fer et d'une solution à 10% de chaux éteinte.

1.2 L'impact de la production galvanique sur l'environnement

Parmi la grande quantité d'émissions industrielles qui pénètrent dans l'environnement, la construction mécanique n'en représente qu'une petite partie - 1 à 2%. Ce volume comprend les émissions des entreprises des industries à vocation militaire, de la défense, qui constituent une part importante du complexe de construction de machines. Cependant, dans les entreprises de construction de machines, il existe des procédés de production de base et techniques assurant un niveau de pollution de l’environnement très élevé. Ceux-ci incluent: la production d'énergie en usine et d'autres processus associés à la combustion de carburant; fonderie; traitement métallique des structures et des pièces individuelles; production de soudure; production galvanique; production de peinture et vernis.

En ce qui concerne la pollution environnementale, les ateliers de galvanoplastie et de teinture des entreprises de construction de machines en général et des entreprises de défense sont comparables à des risques environnementaux aussi graves que ceux de l’industrie chimique; La production de fonderie est comparable à la métallurgie. le territoire des chaudières industrielles - avec des zones de centrales thermiques, qui sont parmi les principaux polluants.

Ainsi, le complexe de construction de machines dans son ensemble et la production d’industries de défense, en tant que partie intégrante, sont des pollueurs potentiels de l’environnement: espace aérien; sources d'eau de surface; sol

La sécurité écologique de l'atmosphère et la réduction des émissions de polluants peuvent être garanties en utilisant des méthodes de neutralisation des polluants ou en utilisant des technologies sans déchets, ainsi qu'en développant des stations de traitement des eaux usées.

1.3 Utilisation des déchets galvaniques en tant que problème d’hygiène

purification galvanique des eaux usées

Un problème mondial est la protection de l'environnement contre la pollution par les déchets industriels toxiques. Ceux-ci incluent ceux qui, par contact direct ou indirect avec le corps humain, peuvent avoir un effet toxique direct ou à distance ou affecter les conditions de vie des personnes et de l'environnement. Cela s'explique par le fait que les déchets industriels, en tant que produit secondaire de la production, sont enrichis en composants toxiques à la fois organiques et inorganiques.

Dans la pratique mondiale, une expérience considérable a été accumulée dans la prévention de leurs effets néfastes sur l’environnement. Ces mesures comprennent leur enfouissement dans des décharges, ainsi que leur utilisation en tant que matières premières secondaires dans l'économie nationale, en particulier dans le secteur de la construction.

Le déversement de certains types de déchets dans des décharges est économiquement désavantageux en raison de l'occupation de terres arables et autres, ainsi que de la construction de décharges spéciales coûteuses. L’élimination des déchets est également dangereuse du point de vue de l’environnement, étant donné qu’ils sont des produits aux propriétés toxiques et de nature chimique instable, ils peuvent migrer dans l’air ou, sous forme de composés solubles, se retrouver dans les eaux souterraines pour ensuite s’assimiler entrer dans l'alimentation animale et la nourriture pour les gens.

Un moyen plus prometteur consiste à éliminer un certain nombre de déchets de construction et à les utiliser comme produits intermédiaires dans l'industrie. Actuellement, environ 25% des déchets chimiques produits dans notre pays sont réutilisés. Dans de nombreux pays du monde, on a acquis de l'expérience dans le recyclage des métaux contenus dans les déchets, notamment les déchets de galvanoplastie. Par exemple, en Allemagne, la réutilisation du fer atteint 38%, l’étain 34% et le zinc 33%; aux États-Unis - cuivre - 43%; au Royaume-Uni, le plomb représente 60% et l'aluminium, 33%. Néanmoins, il convient de noter que le recyclage des métaux provenant de déchets est économiquement avantageux dans les cas où leur concentration est suffisamment élevée et que la technologie de recyclage consomme peu d'énergie. En règle générale, les déchets galvaniques contiennent des concentrations relativement faibles de métaux précieux non ferreux. De plus, la forme de leur localisation dans la composition des déchets de galvanoplastie et la proximité de leurs propriétés chimiques nécessitent une compréhension des méthodes chimiques spéciales d’isolement. Par conséquent, le recyclage des métaux provenant de la galvanoplastie ne constitue pas une mesure économiquement rentable. La seule méthode prometteuse d'utilisation des déchets galvaniques mise au point dans d'autres pays est leur utilisation comme additifs dans divers matériaux de construction. Selon des chercheurs nationaux et étrangers, l’ajout de déchets de galvanoplastie dans les matériaux de construction améliore les qualités opérationnelles et techniques de ces derniers, d’autre part, ils ne nécessitent pas les coûts économiques des mesures visant à prévenir leurs effets néfastes sur l’environnement. Toutefois, il convient de noter que l'élimination des déchets de galvanoplastie dans des matériaux de construction nécessite une évaluation hygiéno-hygiénique des déchets de galvanoplastie et des matériaux avec leurs additifs. Cela s'explique par le fait que les déchets galvaniques incluent dans leur composition des cations de métaux biologiquement actifs, dont la composition, en fonction de la production, est très hétérogène.

Selon les procédés technologiques de diverses industries de galvanoplastie (galvanisation, nickelage, chromage, anozhirovaniya et autres), les principaux ingrédients les plus dangereux des déchets de galvanoplastie sont le zinc, le nickel, le chrome, l’étain, le bismuth, le plomb, le cadmium, le mercure, le fer, le fer, le cuivre, etc. Dans les déchets de diverses industries que nous avons étudiées, les concentrations de métaux lourds (TM) fluctuaient considérablement: zinc - 100-5740, nickel - 2-200, chrome - 50-5020, plomb - 137-600, cuivre - 500-5600, cobalt - 8 -30, étain - jusqu’à 72600, bismuth - environ 100, cadmium - environ 54, mercure - environ 0,01, fer - environ 1100, sur Durama est d'environ 200 mg / kg.

En raison de la diversité des éléments chimiques présents dans les déchets galvaniques de diverses industries (métallurgie, machine-outil, chimique, électronique, etc.), le problème hygiénique de leur manipulation se pose afin de prévenir l'influence de leurs agents sur l'environnement et la santé publique.

Des concentrations importantes de métaux lourds peuvent provoquer une coronaropathie et peuvent éventuellement être cancérigènes chimiques du fait de leurs effets, de l'asthme bronchique et de diverses maladies du sang. Le plomb présente un risque particulier pour la santé humaine. Il provoque des effets neurotoxiques, une néphropathie chronique, des maladies cardiovasculaires et son effet combiné avec le cadmium conduit à des anomalies congénitales du développement du nouveau-né.

Les composés de métaux lourds, en particulier le plomb et le mercure, même à des concentrations relativement faibles entraînent des modifications des fonctions métaboliques et de la structure d'un certain nombre d'organes et de systèmes, déterminent un taux d'incidence plus élevé. L'effet du plomb, du zinc et du cuivre sur la conduction nerveuse périphérique a été établi. Les composés du chrome provoquent un eczéma, une perforation de la cloison nasale, un cancer de la peau, des modifications pathologiques des reins, etc. D'autres métaux lourds causant des effets spécifiques et non spécifiques sur le corps sont dangereux pour la santé de la population. Il convient de noter que l’effet complexe sur l’homme de nombreux HM n’a pas encore été étudié de manière approfondie. Par conséquent, des concentrations importantes de TM peuvent avoir un effet négatif sur le corps humain. Le degré de cette exposition dépend dans une certaine mesure des propriétés physico-chimiques de ces éléments, de la forme de leur présence dans la composition des composés, de leurs concentrations, de la résistance de l’organisme à leurs effets, etc.

Étant donné que les métaux lourds présents dans les déchets de galvanoplastie se trouvent principalement à l'état lié, ces déchets appartiennent principalement à la classe de danger III ou IV. Compte tenu de ce qui précède, leur méthode d'élimination est déterminée.

Il convient de noter que le problème de la circulation, y compris le recyclage de la production de galvanoplastie dans le pays, n’est toujours pas au niveau scientifique et technique approprié. Dans certains cas, ils sont utilisés comme additifs dans la fabrication de matériaux de construction (blocs et dalles en béton armé, briques, etc.), dans d'autres, ils sont acheminés vers des décharges contrôlées. Troisièmement, ils sont accumulés dans des conteneurs sur le territoire d'entreprises industrielles, etc. De notre point de vue, la manière la plus rationnelle de leur utilisation est l'utilisation de ces déchets pour la fabrication de matériaux de construction, bien sûr, avec une recherche obligatoire en matière d'hygiène, et en particulier de matériaux de construction fabriqués à base de ces matériaux. Dans le même temps, la possibilité de désorption de différents ingrédients dans l'air atmosphérique, de leur élution dans des solutions aqueuses (imitation de la réception d'ingrédients avec précipitation et «pluies acides», etc.) est contrôlée.

Afin d'éviter la réception possible de déchets d'ingrédients provenant d'installations de galvanoplastie sur le territoire des entreprises et de leur environnement, il est nécessaire de respecter en permanence les exigences sanitaires et hygiéniques en matière de stockage, de transport, de transformation et d'élimination. Tout d’abord, l’entreprise doit pouvoir comptabiliser avec précision les déchets accumulés. Leur stockage et leur transport devraient se faire dans des conteneurs spécialement préparés à ces fins et pour leur transport. Dans la zone où se trouvent de tels ateliers, ainsi que dans la zone de protection sanitaire et, si nécessaire, au-delà de ses frontières, il convient de maintenir une surveillance sanitaire de l'état du sol et des environnements adjacents.

Sur la base des matériaux ci-dessus, nous pouvons tirer les conclusions suivantes:

Dans les déchets de galvanoplastie, les concentrations de métaux lourds peuvent atteindre: zinc - jusqu'à 5740, nickel - jusqu'à 200, chrome - jusqu'à 5000, plomb - jusqu'à 600, cuivre - jusqu'à 5600, cobalt - jusqu'à 30, cadmium - jusqu'à 54, antimoine - jusqu'à 200 mg / kg Ils se trouvent principalement dans les composés à l'état lié.

Un moyen prometteur pour prévenir la pollution de l’environnement et l’impact négatif des ingrédients des déchets galvaniques sur la santé publique est l’élimination de ces déchets dans l’économie nationale, principalement pour la fabrication de briques, de structures de bâtiment en béton, etc.

1.3.1 Pollution des eaux naturelles

Parmi la pollution de divers types d’environnement, la pollution chimique des eaux naturelles revêt une importance particulière. Chaque masse d'eau ou source d'eau est associée à son environnement. Il est influencé par les conditions de formation d'écoulement des eaux de surface ou souterraines, divers phénomènes naturels, l'industrie, la construction industrielle et municipale, les transports, l'activité économique et l'activité humaine des ménages. La conséquence de ces influences est l’introduction dans l’environnement aquatique de nouvelles substances inhabituelles - des polluants qui dégradent la qualité de l’eau.

La pollution qui pénètre dans le milieu aquatique est classée de différentes manières, en fonction des approches, des critères et des objectifs. Ainsi, la pollution chimique, physique et biologique est généralement isolée.

La pollution chimique est une modification des propriétés chimiques naturelles de l'eau due à une augmentation de la teneur en impuretés nuisibles telles que des substances inorganiques (sels minéraux, acides, bases, particules d'argile) et la nature organique (huile et produits pétroliers, résidus organiques, agents de surface, pesticides)..

Les principaux polluants inorganiques (minéraux) des eaux douces et marines sont divers composés chimiques toxiques pour les habitants du milieu aquatique. Ce sont des composés d'arsenic, de plomb, de cadmium, de mercure, de chrome, de cuivre, de fluor et de cyanure. La plupart d'entre eux tombent dans l'eau à la suite d'activités humaines. Le phytoplancton absorbe les métaux lourds, puis les transfère tout au long de la chaîne alimentaire à des organismes mieux organisés.

Chaque année, plus de 0,46 000 tonnes de cuivre, 3 300 tonnes de zinc, des dizaines de milliers de tonnes d’acides et de bases sont perdues dans les eaux usées des usines de galvanoplastie. En plus de ces pertes, les composés de cuivre et de zinc transportés par les eaux usées provenant d'installations de traitement par galvanoplastie ont un effet très néfaste sur l'écosystème.

Les déchets contenant du mercure, du plomb et du cuivre sont localisés dans certaines zones situées au large de la côte, mais certains d'entre eux sont transportés bien au-delà des eaux territoriales.

Il a été établi que les composés du cuivre et du zinc, même à faibles concentrations (0,001 g / l), inhibent le développement et qu’ils ont des effets toxiques sur la faune aquatique (plus de 0,004 g / l).

1.3.2 Sources et types de polluants environnementaux caractéristiques de cette production

Pour les besoins de la technologie de traitement des eaux usées, les opérations technologiques galvanisées sont le plus souvent classées en fonction des réactions et de la composition chimique des électrolytes qui constituent une source de formation d’eaux usées. Les opérations galvaniques sont divisées en 4 groupes en fonction de 4 types d’eaux usées:

1. Opérations dans lesquelles sont formées des solutions ou des lavages contenant des composés de cyanure: il s'agit des principaux procédés de séparation électrochimique du métal de leur cyanure, ainsi que des opérations de lavage après ces solutions.

2. Opérations dans lesquelles des solutions ou des produits de lavage contiennent des composés de chrome: cela comprend les processus de chromage, de passivation chromique et les opérations de lavage après ces solutions.

3. Opérations dans lesquelles les solutions et les lavages ne contiennent pas les composés susmentionnés: il s'agit notamment de travaux auxiliaires (dégraissage, décapage), de processus de base et de travaux de finition.

4. Opérations dans lesquelles sont formées des solutions ou des lavages, contenant des ions de métaux lourds (en particulier des ions de nickel et de cuivre): il s'agit des principaux procédés d'extraction électrochimique des métaux, ainsi que des opérations de lavage après ces solutions.

Sur la base de la classification ci-dessus, nos eaux usées, analysant leur composition, peuvent être attribuées aux eaux usées contenant de l'ITM. Pour déterminer les sources de pollution des eaux usées, nous divisons toutes les eaux usées en concentrées et diluées. Par eaux usées concentrées, nous entendons des solutions technologiques épuisées de bains ou de lavages d’une opération technologique distincte à forte concentration de polluants. Ces eaux se forment périodiquement lorsque les solutions de traitement utilisées sont remplacées par des solutions fraîches. Par eaux usées diluées, on entend les eaux formées lors du rinçage interopérationnel, effectuées dans le but de préserver la composition chimique et la pureté des solutions électrolytiques utilisées dans les opérations individuelles.

1.4 Méthodes de traitement des eaux usées et systèmes d'approvisionnement en eau

1.4.1 Méthodes chimiques de traitement des eaux usées

Les méthodes chimiques de traitement des eaux usées des départements de galvanoplastie sont basées sur l'utilisation de réactions chimiques, à la suite desquelles les contaminants contenus dans les eaux usées deviennent des composés sans danger pour le consommateur ou sont facilement évacués sous forme de précipitation. Le traitement des eaux usées de la production galvanique par ITM se déroule en 2 étapes:

1. La formation de composés peu solubles.

2. La sélection de ces composés dans les sédiments.

La neutralisation des ions de métaux lourds est réalisée en ajoutant des réactifs alcalins solubles dans l’eau aux eaux usées. Les ITM à la neutralisation se transforment en hydroxydes insolubles qui précipitent. Le processus est en accord avec la réaction:

Cu 2+ + 2OH - = Cu (OH)2; a)

Ni 2+ + 2OH - = Ni (OH)2. (b)

Un floculant (polyacrylamide) est utilisé pour une coagulation plus efficace, plus complète et plus rapide des hydroxydes.

Les eaux usées tombent dans le neutralisant 1, pour la formation d'hydroxydes insolubles. Après neutralisation, l'effluent est envoyé dans le puisard 3, où le floculant est alimenté. À partir du décanteur, les boues pénètrent dans le collecteur de boues 4, d'où elles alimentent la déshydratation 5. La déshydratation est effectuée dans des filtres à vide, des filtres-presses et des centrifugeuses.

La méthode décrite ci-dessus (réactif) est actuellement la plus largement utilisée dans la pratique nationale consistant à neutraliser les eaux usées provenant d'installations de galvanoplastie. Son principal avantage est sa très faible sensibilité à la teneur initiale en contaminants et son principal inconvénient est la forte salinité résiduelle de l'eau purifiée. Cela entraîne la nécessité d'un post-traitement.

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Neutralisant

Floculant

Puisard

Collecteur de boues

Déshydratation

1.4.2 Méthode d'échange d'ions

La sorption hétérogène par échange d’ions ou par échange d’ions est le processus d’échange entre les ions en solution et les ions présents à la surface de l’échangeur d’ions en phase solide. Le traitement des eaux usées à l'aide de la méthode d'échange d'ions vous permet d'extraire et d'éliminer des impuretés de valeur (dans notre cas, il s'agit de cuivre et de nickel), de purifier l'eau avant le MPC, puis de l'utiliser dans des processus technologiques ou dans des systèmes d'alimentation en eau en circulation.

Un schéma de principe de l'installation de traitement des eaux usées de production galvanique est présenté dans la figure ci-dessous.

2 3 4 5 6

7 8 7

1 - capacité moyenne de composition

2 - filtre à gravier

3 - appareil à charbon actif

7 - collecte de l'eau propre pour laver les colonnes

Les drains de la cuve 1 pour la moyenne de la composition et la séparation partielle des impuretés mécaniques sont envoyés au moyenneur 8.

À partir de l'appareil 8, les eaux usées sont pompées dans un filtre de sable et de gravier 2 pour le nettoyage des impuretés mécaniques. La vitesse du fluide, rapportée à la section du filtre, est comprise entre 5 et 7 m / h. L'étape suivante consiste à nettoyer le charbon actif de l'appareil 3 des produits pétroliers, des tensioactifs, des impuretés biologiques, etc.

L'eau filtrée est envoyée dans l'échangeur de cations 4, rempli de résine KU-1. La vitesse linéaire du fluide dans cet appareil atteint 10-20 m / h. Lorsque la concentration de sortie en ions sorbés de 0,02-0,03 mg.eq./l, la résine cationique est régénérée.

L'eau libérée des cations pénètre dans les échangeurs d'anions 5 et 6 remplis de résines AB-17-8, AN-221, etc. Lorsque la teneur en anions sorbés à la sortie de l'appareil est de 0,05 à 0,1 mg / l, la résine échangeuse d'anions est régénérée.

Les eaux usées sont dirigées vers la production (vers le système d'alimentation en eau en circulation) et les eaux de lavage sont envoyées aux collecteurs de concentrés pour la neutralisation chimique et, dans notre cas, pour l'extraction du cuivre et du nickel.

Le principal inconvénient de la technologie d'échange d'ions est que, pour l'isolement des éléments ou des sels de l'eau, des acides ou des alcalis en régénération sont nécessaires, lesquels, sous la forme de sels, pénètrent ensuite dans l'environnement, provoquant une pollution secondaire de ce dernier.

1.4.3 Méthode de sorption et de membrane

Ces méthodes incluent les 2 méthodes suivantes: méthode de sorption et technologie membranaire.

La méthode de sorption est utilisée à la fois pour l'évacuation des eaux usées et pour l'épuration des électrolytes dans les bains de galvanoplastie à partir de matières organiques.

Lors de la filtration des eaux usées à travers un sorbant (charbon actif, cyolite), un ITM est adsorbé à sa surface. Le sorbant après une certaine période d'utilisation doit être régénéré. Le traitement des eaux usées est effectué sur des adsorbeurs granulaires à bande, à lit détaché et à lit fluidisé. L'appareil est également utilisé sur des sorbants poussiéreux avec mélange d'air ou filtres alluviaux.

L’avantage de cette méthode est l’absence de polluants secondaires, la possibilité de récupérer les substances collectées et un degré de purification élevé, jusqu’à 95%, et l’inconvénient est le coût élevé des sorbants et la nécessité d’une unité de régénération.

La technologie membranaire repose sur l'utilisation de membranes capables de retenir presque tous les cations multivalents. L'hyperfiltration (osmose inverse) peut être utilisée pour éliminer les ions nickel et cuivre. Le processus d'hyperfiltration consiste à séparer l'eau de l'ITM à travers une membrane semi-perméable. Le diamètre des pores d'une telle membrane est de 0,001 micron. L'eau est fournie sous une pression de 60 - 100 atm. Hyperfilter contient 50 à 70% des impuretés. Par conséquent, l’utilisation de membranes pour le nettoyage de l’eau de lavage et la régénération des électrolytes semble être la solution la plus prometteuse.

2. partie calcul

2.1 Données de base pour le développement du projet