Есть ли жизнь после гальваники?

Есть экологические риски, о которых много и громко говорят. Это, скажем, промышленные и автомобильные выбросы в атмосферу или разливы нефти — пожалуй, об этих вредностях знают все. Но экологи вместе с медиками говорят, что есть здесь фактор и пострашнее: гальванические выбросы превосходят по своему негативному воздействию нефтяные разливы и даже радиацию. Главная опасность здесь — это ионы тяжёлых металлов, которые являются сильнейшим канцерогеном. Много лет этому вопросы не уделялось достаточно внимания: ну, что, в конце концов, будет, если выливать в реку несколько литров отходов в год. Но если предприятие работает ни одно десятилетие? А если это регион, где таких производств множество? Урал, например.

Похоже, что производители гальванического оборудования и сопряжённых с ними систем постепенно отходят от потребительского отношения к природе. Сегодня проблему активно обсуждают, и на свет появляются механизмы и технологии, задача которых сократить вредное воздействие на окружающую среду.
Уже не раз говорилось о том, что захоронение промышленных отходов – дело неблагодарное. Что касается гальваники, то есть в России печально известная площадка — полигон «Красный бор», расположенный в 30 км от Санкт-Петербурга. На площади в 78 га ещё с советских времён складируют массу токсичных веществ, гальваношламы — в этом списке. Свозит сюда не только город и область, но и многие другие регионы. Причиной создания полигона именно в этом месте стали большие залежи сине-зелёной кембрийской глины, которая яды через себя не пропускает. Технология захоронения относительно несложная: делают глубокие котлованы — в пару десятков метров, выкапывают глину, складируют отходы и сверку закатывают той же глиной. 65 котлованов уже закатали, хотя полигон планировался как временный. Это, однако, не помешало ему проработать почти полвека. Ещё в 1988 году намеревались построить на территории полигона завод по переработке отходов, но так и не случилось. Сегодня петербуржцы настроены по отношению к «Красному бору» враждебно — периодически собираются митинги. А СМИ регулярно пугают тем, что полигон переполнен, и химикаты вот-вот польются в Неву.
В общем, практика показывает, что складирование отходов — вариант бесперспективный.
Звенья одной цепи
«Для того что чтобы проектировать новую гальваническую линию или модернизировать существующую, необходимо разобраться в особенностях процесса. Только так можно грамотно подобрать подходящее оборудование. Производитель вам поставит линию хоть в три этажа — вопрос в том, нужна ли она. Важное место занимают очистные сооружения. Они работают на обезвреживание гальваношламов, а они-то берутся от производства. То есть опять мы возвращаемся к особенностям процесса, поскольку очистные установки вам тоже сделают на столько «кубов», на сколько захотите. Но если мы линию организуем так, чтобы она потребляла как можно меньше воды, то и очистные сооружения понадобятся менее мощные. Ведь чем меньше стоков идёт от гальваники, тем легче их очистить: затраты на куб стандартные, химия процессов тоже с годами не меняется. Я предлагаю очистку рассматривать как частный случай от гальваники. Только комплексная реконструкция гальванического производства и очистных сооружений позволяет максимально учесть вопросы экономии энергоресурсов и минимизировать затраты на очистку. Если рассматривать эти процессы по отдельности, то получится абсурдная ситуация, когда будут сэкономлены средства на самих линиях и резко увеличатся капитальные затраты на очистку стоков», — предложил генеральный директор ООО «Предприятие «РАДАН» Владимир Пальцев, выступая на конференции «Новые технологии и современные разработки в гальваническом производстве».
По словам специалиста, высокое водопотребление гальванического производства — не более чем атавизм. По требованиям прошлого века проектировались гигантские гальваники — цеха, трубопроводы, отстойники по 120 «кубов». Современные средства позволяют от этой «гигантомании» отказаться, создав очистные сооружения значительно меньших габаритов при сохранении качества производства.
«Допустим, есть гальваническое производство, в процессе которого образуются 10 т гальваношламов. Вопрос в том, в каком количестве воды они будут растворены. По сравнению со старыми гальваниками расход воды можно сократить на порядок и на два — разумеется, без изменения самого производственного процесса. Но мощности очистных сооружений при этом освобождаются. Когда мы проектируем линию, то уточняем у заказчика, какие процессы идут, программу работы, периодичность сброса, состав реагента, чтобы подобрать оптимальный вариант. Технология, экология и экономика должны рассматриваться совместно, так как они взаимосвязаны», — говорит Владимир Пальцев.
Три в одном
Эксперты уверены, что три вышеупомянутых направления в современном оборудовании вполне реально совместить. Например, сегодня на рынке представлен широкий выбор источников питания, так что проблем при комплектации линии выпрямительными агрегатами не возникает. Их воздушное охлаждение исключает необходимость проектирования системы оборотного водоснабжения на охлаждение выпрямителей. Эксперты, правда, уточняют, что для исключения окисления контактов необходимо предусматривать для охлаждения выпрямителей подачу воздуха из чистых помещений.
К слову, говоря о выпрямителях, Владимир Пальцев отметил, что это один из немногих элементов гальванических линий, который без проблем удаётся «импортозаместить». При этом качество российского оборудования даже превосходит зарубежные аналоги.
«Наши выпрямители специально созданы для суровых условий российских гальванических производств. Это значит, что они имеют защищённую конструкцию, только воздушное охлаждение, соответствуют современным требованиям и адаптированы именно под гальванику. Я видел много гальванических производств. Да, уже появляются гальваники европейского уровня, но страна у нас большая, и далеко не все могут позволить себе дорогостоящие мероприятия по модернизации участков цехов. И много где гальваника до сих пор остаётся очень грязным производством, и выпрямители в этих условиях должны работать. И наши выпрямители встраиваются в гальванику любого уровня — хоть старую, хоть современную. Мы видели свою продукцию, которая отработала более 10 лет. Да, корпус выглядит не очень презентабельно: коррозия, порошковая окраска где-то не выдерживает. Но все электронные компоненты, все узлы в исходном заводском состоянии. То есть внутрь корпуса ничего не попадает. А ведь что произойдёт с электроникой, если она не защищена? Мы анализировали импортные выпрямители, которые просто не рассчитаны на работу в таких условиях. Всё, что мы видели на корпусе, оказывается на разъёмах, на компонентах, что приводит к неисправностям», — прокомментировал технический директор ООО «Навиком» Сергей Баранов.
Или другой элемент системы — скрубберы. Именно их Владимир Пальцев назвал лучшим решение для очистки вентиляционных выбросов. Такие системы просты и эффективны в эксплуатации — степень очистки составляет 90-99%. Загрязнённая вода со скрубберов отправляется на очистные сооружения. А чтобы туда не попадали промывные воды после хромирования, существуют вентиляционные испарители. В 2-3 раза можно сократить объём удаляемого от линий воздуха за счёт использования крышек и вентилируемых манипуляторов. Следовательно, реально в 2-3 раза сэкономить расход теплоносителя для нагрева приточного воздуха.
И да, гальваника всегда требовала значительных площадей. Однако опыт показывает, что размещение гальванических цехов в зданиях из легко возводимых конструкций позволяет сократить капитальные затраты на строительство до 5 раз.
Без лишней воды
В тройственном союзе технологии, экологии и экономики одно из ведущих мест занимает вопрос обеспечения рационального водопользования. По данным экспертов, сточные воды гальванических производств, образующиеся на предприятиях машиностроения, составляют до 50% от их общего количества.
«Для очистки сточных вод могут использованы различные технологии. При выборе схемы для оценки мы запрашиваем несколько параметров. Если речь идёт о действующем производстве, то это, в первую очередь, состав стоков, и, если планируется слив в канализацию, требования к их составу. Также важно понимать, будет ли это новая система, или реконструкция, модернизация. Причём можно работать с конструкцией в целом, а можно с отдельными узлами. Также важно знать режим работы гальванического производства и желаемый режим работы очистных сооружений. Бывает, что гальваника работает в одну смену, и выход у неё, условно говоря, 5 «кубов» в час. А на очистные сооружения, работающие в таком режиме, средств не выделяется. Тогда можно очистку разбить на две смены по 2,5 «куба». Есть различные варианты компоновки оборудования — как бюджетные, так и с полным набором всех функций», — описывает возможные решения ведущий менеджер ООО «БМТ» Иван Бекин.
Требования к качеству воды для гальванических производств регулирует ГОСТ 9.314.90. Эксперты оценивают эти требования как очень строгие — намного более жёсткие, чем, скажем, требования западных нормативов. Также имеется 614 постановление Правительства РФ, утверждающее обновлённые правила водоснабжения и водоотведения. Кроме того, порой свои требования выдвигает горводоканал.
«Технологическая схема очистки стоков определяется нормативными требованиями к качеству очищенной воды. Во многих регионах они очень жёсткие, что делает бессмысленным достижение требуемого качества воды для сброса в городской коллектор или открытый водоём. В этих случаях целесообразнее предусматривать схемы с частичным возвратом воды в производство, организацию доочистки стоков на катионитовых фильтрах или бессточные схемы. Они требуют значительных капитальных затрат и использования дорогостоящих обратноосмотических и выпарных установок. Организация бессточных схем возможно только после предварительного сокращения расхода воды», — рассуждает Владимир Пальцев.
Сегодня при разработке систем очистки сточных вод производители отдают предпочтение энерго- и ресурсосберегающим технологиям, обеспечивающим замкнутый водооборот. До 95% очищенной воды реально вернуть в основной технологический процесс. Конечно же, значительно проще сделать это при возведении вновь строящихся объектов.
«Система на слив в канализацию имеет следующую структуру. Изначально представлен усреднитель, куда поступают все стоки. Если есть хромовые стоки, то они проходят отдельную обработку, и только потом попадают в усреднитель. То же касается циана — это ядовитые элементы. Дальше проходит реагентная обработка, либо это может быть схема с электрокоагуляцией. Потом отстаивание, осветлённая вода идёт в ёмкость, следом — доочистка на фильтрах, которые убирают следы тяжёлых металлов. В некоторых случаях используется ионный обмен. Полученный осадок собирается, идёт в систему обезвоживания на фильтр-пресс. Шлам вывозится в специализированные организации.
Сейчас, в свете того, что используется гальваники с двух- и трёхкаскадными промывками, хорошо себя зарекомендовала комбинированная схема. Здесь хром и циан обезвреживаются — это принципиально, дальше идёт узел электрокоагуляции, может быть также реагентная обработка. В принципе, схема та же самая, единственное, что добавляется, это узел обработки концентрированных стоков. Нужен он для того, чтобы убрать соль. Чем больше каскадных промывок, тем стоки более насыщенные, и тем сложнее выйти на ПДК. И если необходима система на слив, а на замкнутый водооборот заказчик никак не соглашается, то используется такой вариант. Комбинированной эта схема называется потому, что, если обычно выпарка ставится на общий поток, здесь — только на концентрированные стоки. Удорожание в этом случае относительно небольшое.
Если же это более перспективная схема замкнутого водооборота, то она работает следующим образом. По хрому и циану – всё то же самое. Добавляется установка обратного осмоса, которая позволяет обессолить воду, после чего фильтрат возвращается в производство, а концентрат (это, как правило, концентрированные соли) отправляется на выпарку. Она позволяет получить жидкий отход – если это одна ступень. Если ступеней две, то можно получить условно твёрдый отход. На самом деле он гелееобразный, влажность его до 80%, его будет меньше по сравнению с жидким отходом. В установке обратного осмоса используется высоконапорный насос, здесь также располагаются мембраны. В зависимости от стоков и производительности эти мембраны могут быть разного типа, их количество тоже может различаться.
Мембрана делит исходный поток, который через неё проходит, на два: концентрат и фильтрат. Активнее всего используются американские мембраны, но некоторая продукция корейских и китайских поставщиков также удовлетворяют требованиям», — рассказывает Иван Бекин.




























Константин Гилев,

специалист отдела продаж ООО «Энвиро Хеми ГмбХ»

«Гальваническое покрытие металла — это прекрасный способ избежать многих проблем и увеличить срок службы оборудования, агрегатов и прочих устройств. Нанесение гальванических покрытий методом хромирования или никелирования требует специального производственного процесса и квалифицированного персонала. Данная технология применяется на предприятиях чёрной и цветной металлургии, многих металлообрабатывающих и большинстве машиностроительных заводов, включая автомобилестроительные предприятия, а также при производстве товаров народного потребления. На сегодняшний день, это более 200 предприятий.

Основным видом отходов в гальваническом производстве являются промывные воды смешанного состава, содержащие несколько видов тяжёлых металлов и других примесей. Очистка таких стоков затруднена. Ежегодно в сточных водах гальванических цехов теряется более 0,46 тысяч тонн меди, 3,3 тысяч тонн цинка, десятки тысяч тонн кислот и щелочей. К тому же, применяемые на сегодняшний день технологии очистки стоков не позволяют возвращать очищенную воду в производство. В связи с чем, помимо указанных потерь, соединения меди и цинка, выносимые сточными водами из очистных сооружений гальванического производства оказывают весьма вредное влияние на экосистему.

Если рассматривать промывные воды, образующиеся, например, в результате промывки деталей после хромирования, электрохимического полирования и удаления некачественных покрытий, то из ионов тяжёлых металлов, находящихся в сточных водах, наиболее распространенными являются хром, никель и медь. Соединения хрома (III), а особенно, хрома (VI) токсичны для человека и животных. Смертельная доза K2Cr2О7 (дихромат калия) для человека составляет 0,2–0,3 гр. При этом не удаётся выделить металлы из шлама сложного состава, а если и удаётся, то возникают проблемы с дальнейшим использованием и переработкой отходов. Поэтому очистка сточных вод гальванического производства от отходов соединений трёх и шестивалентного хрома является особенно актуальной.

Снижению количества сточных вод может способствовать применение новой технологии производства. Но это потребует значительных материальных затрат, что нереально на данном этапе развития экономики. В результате, остаётся другой путь сохранения окружающей среды — повышение эффективности очистки сточных вод.

Для решения проблемы снижения количества тяжёлых металлов в сточных водах до ПДК необходимо использовать замкнутую систему водоснабжения, то есть промывные воды, подвергшиеся очистке от примесей возвращать в технологический цикл, а извлечённые примеси — на захоронение или переработку. Но подобная схема на территории нашей страны рассматривается к реализации только лидерами отраслей, а реально действует всего на нескольких предприятиях. В том числе из-за практического отсутствия индустрии захоронения и переработки выше обозначенных примесей — их просто некуда девать. Таким образом, в общей схеме гальванического производства очистка сточных вод является одной из самых сложных и в то же время самых востребованных задач.

Сегодня наиболее распространёнными способами очистки стоков гальванических производств на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятияхВВ  являются электрокоагуляция и гальванокоагуляция — устаревшие технологически методы, основанные на электрохимическом механизме растворения железа, с последующим образованием гидроксида хрома и имеющие огромное количество недостатков, основными среди которых являются: трудность в обслуживании электрокоагуляторов за счёт засорения межэлектродного пространства, которое необходимо постоянно прочищать скребками; трудность в обслуживании гальванокоагуляторов определяется необходимостью поддержания соотношения стальной стружки и кокса или стальной и медной стружки, неудобством засыпки загрузки, необходимостью тщательной фильтрации от мелкодисперсной фазы, состоящей из частиц кокса и оксидов железа; к тому же оба метода требуют огромного количества химических реагентов для поддержания самого процесса. При этом ни один из методов не позволяет возвращать очищенную с его помощью воду в производственный цикл — требуется доочистка.

Специалисты Enviro-chemie GmbH придерживаются мнения, что при значительных объёмах промышленных сточных вод на очистных сооружениях целесообразно применять комбинацию химических и мембранных методов очистки воды: флотация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, а общую систему очистки создавать, комбинируя технологии: предварительную реагентную обработку, флотацию, фильтрацию, сорбцию, мембранное концентрирование, вакуумное выпаривание. Такая система позволит замкнуть водооборотный цикл непосредственно на предприятии.

Данная схема, в том или ином виде, успешно реализована на многих предприятиях в Европе и на некоторых заводах в нашей стране».



«Промышленные страницы Сибири» №10 (123) октябрь 2017 г.

скачать pdf

Кира Истратова.




© 2006-2012. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»


Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru

© Создание сайта - студия GolDesign.Ru