Расчет технологической схемы по очистке сточных гальванических вод

Расчет технологической схемы

1) Расчет процесса нейтрализации

Из смесителя сточные воды направляются на стадию нейтрализации, которая производится гидроксидом кальция Са(ОН)2, используемом в виде «известкового молока». Им же осуществляется перевод ионов металлов в нерастворимую форму.

Исходные данные для расчета:

Расход сточных вод: Gс.в. = 1400 м3/сут

Концентрация ионов загрязнителей, мг/л:

Меди (Cu2+) – 4,5;

Никеля (Ni2+) – 5,6;

Цинка (Zn2+) – 4;

Хрома (Cr3+) – 5,5;

рН стоков, поступающих на реагентную очистку: 6,5;

концентрация известкового молока: С0 – 5%;

плотность известкового молока: ρи.м. = 1060,0 кг/м3;

доза реагента по активному полимеру [9]: gПАА = 0,7 мг/л;

концентрация раствора флокулянта по полиакриламиду: Со = 0,19% ;

плотность раствора полиакриламида 0,19% концентрации: РПАА = 1000 кг/м3.

Известковое молоко готовится в известегасилке, откуда раствор смешивается со стоками в смесителе. При нейтрализации гальваностоков протекают следующие основные реакции:

2Н+ + Са(ОН)2 → Са2+ + 2Н2О; (6.1)

Cu2+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Cu(OH)2↓; (6.2)

Ni2+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Ni(OH)2↓; (6.3)

Zn2+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Zn(OH)2↓; (6.4)

Cr3+ + Ca(OH)2 → Ca2+ + Cr(OH)3↓, (6.5)

Расчет расхода гидроксида кальция производится по формуле:

Gг.к. = (GI + GCu + GNi + GZn + GCr) Gс.в. 10-3 , (1)

где GI - количество гидроксида кальция для перевода рН 6,5 → 10;

GNi, GCu, GZn, GCr - количество гидроксида кальция необходимое для перевода соответственно никеля, меди, цинка и хрома из растворенного состояния в осадок, мг/л;

10-3 - коэффициент пересчета размерностей.

Требующееся количество гидроксида кальция, для нейтрализации стоков определялось по формуле:

, (2)

где ΔС[H+] - концентрация переводимого иона водорода в сточной воде, мг/л;

Мг.к., МН+ - молярные массы соответственно гидроксида кальция и иона водорода, г/моль;

νг.к., νН+ - стехиометрические коэффициенты соответственно гидроксида кальция и иона водорода в уравнении.

Концентрация переводимого иона водорода в сточной воде рассчитывалась по формуле:

ΔС[H+] = 10 – ΔpH ; (3)

ΔpH = pHк – рНн ; (4)

ΔpH = 10 – 6,5 = 3,5;

ΔС[H+] = 10-3,5 = 0,000316 моль/л = 0,000316 мг/л,

Тогда количество гидроксида кальция, пошедшее на нейтрализацию стоков составит:

Количество гидроксида кальция необходимое для перевода ионов тяжелых металлов из растворенного состояния в осадок определялось по формуле:

, (5)

где Снi - начальная концентрация ионов металлов воде, поступающей на очистку, мг/л;

Скi - концентрация ионов металлов в воде, прошедшей очистку, мг/л;

Мг.к., Мнi - молярные массы соответственно гидроксида кальция и ионов металлов, г/моль;

νг.к., νнi - стехиометрические коэффициенты соответственно гидроксида кальция и ионов металлов.

Тогда расход гидроксида кальция составит:

Gг.к. = ( + + + + ) 1400 10-3 = 32,79 кг/сут.

Согласно [22] избыток реагента должен составлять 10% расчетного количества. То есть расход гидроксида кальция составит: