Оценка эффективности технологий очистки гальванических стоков на Санкт-Петербургском заводе гальванических покрытий

При одновременном присутствии в сточных водах гальвано производства нескольких вредных компонентов проявляется их совместное, комбинированное действие на организм человека, теплокровных животных, флору и фауну водоемов, на микрофлору очистных сооружений канализации, выражающееся в синергизме (эффект действия больше простого суммирования); антагонизме (действие нескольких ядов меньше суммированн

ого) и в аддитивности (простое суммирование) [1, c. 9].

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

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

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

1.2 Воздействие очистки гальванических стоков на окружающую среду и здоровье человека

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 Скачать реферат