23. 2. Электрокоагуляционные установки для очистки сточных вод от хрома и ионов других тяжелых металлов

Метод электрокоагуляции может применяться для очистки сточных вод, которые образуются преимущественно в гальванических производствах при химической и электрохимической обработке стали (хромирование, пассивирование, травление, анодирование, электрополировка) и содержат шестивалентный хром и ионы других тяжелых металлов. Промывочные сточные воды гальванических производств имеют рН —3-7, содержат шестивалентный хром и ионы тяжелых металлов (железо, медь, никель, цинк, кадмий и др.). Технологическая схема установки для очистки сточных вод представлена на рис. 23.1

Сточные воды обрабатывают в электролизерах проточного типа со стальными электродами и вертикальным (восходящим) или горизонтальным движением обрабатываемой воды. При электролизе происходит химическое восстановление хромат- и би- хромат-ионов ионами двухвалентного железа, переходящими в воду при электролитическом растворении стальных анодов, а также образующейся при этом гидрозакисью железа. Наряду с этим происходит образование гидроокисей хрома, железа и других тяжелых металлов (цинк, медь, никель, кадмий и др.), содержащихся в сточных водах. Кроме того, ионы тяжелых металлов сорбируются хлопьями гидроокиси и гидрозакиси железа и гидроокиси хрома. При обработке сточных вод, содержащих только шестивалентный хром, исходная величина рН должна быть ≥3, а обработанной воды 5,5 (в противном случае не происходит полного осаждения Сг(ОН)3 и обработанная вода содержит ионы Сг3 ). Если исходная величина рН сточных вод < 3, а обработанной воды < 5,5, требуется соответствующая корректировка величины рН с применением растворов щелочных реагентов.

Продолжительность обработки сточных вод составляет обычно 30—120 с. При обработке сточных вод с преобладающим содержанием шестивалентного хрома одновременно обеспечивается высокая степень их очистки от других ионов тяжелых металлов при расчетном расходе электроэнергии и металлического железа, необходимых для удаления из них только Сг6 . В тех случаях, когда содержание шестивалентного хрома не является преобладающим, степень очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов определяется как общим количеством переведенного в сточную воду железа (общим количеством образовавшейся при электролизе гидрозакиси железа), так и исходной величиной рН обрабатываемой воды. Для достижения высокой степени удаления цинка и меди оптимальная исходная величина рН сточных вод должна находиться в интервале 4—6, для удаления кадмия и никеля — в интервале 6,5—7,5. Ориентировочный удельный расход металлического железа для удаления из сточных вод 1 г каждого из этих металлов при оптимальных величинах. рН составляет соответственно 2,5—3; 3— 3,5; 4—4,5 и 5,5—6 г. При соблюдении этих условий и исходной концентрации каждого из ионов тяжелых металлов до 30 мг/л степень очистки сточных вод составляет 90—95%.

При наличии в сточных водах ионов нескольких тяжелых металлов необходимый расход металлического железа определяется в основном содержанием компонента, для удаления которого из сточных вод должно быть затрачено наибольшее его количество.

Наибольшую из найденных величин тока считают рабочей. При этом принимают коэффициент запаса 1,2. Следует отметить, что даже при соблюдении оптимальных условий очистки сточных вод остаточные концентрации в них ионов тяжелых металлов иногда превышает ПДК, установленные для сточных вод, поступающих на биологическую очистку (на городские канализационные очистные сооружения) или ПДК этих примесей для воды водоемов. Поэтому в, случае необходимости следует проводить доочистку сточных вод от ионов тяжелых металлов с помощью щелочных реагентов. Производительность электрокоагуляционных установок составляет до 50 м3/ч.