Сравнение технологических особенностей электрокоагуляции (гальванокоагуляции) и электрофлотации при очистке промышленных сточных вод

      Электрокоагуляция (гальванокоагуляция) - устаревшие технологически методы, которые до настоящего времени используются на машиностроительных и металлообрабатывающих предприятиях для очистки сточных вод гальванического производства (в основном для очистки хромсодержащих сточных вод от ионов хрома Cr⁶⁺). В данных методах по электрохимическому механизму растворяют железо, и образовавшиеся ионы Fe²⁺ восстанавливают шестивалентный хром Cr⁶⁺ до трёхвалентного Cr³⁺ с последующим образованием гидроксида хрома. Различие электрокоагуляции и гальванокоагуляции заключается в способе растворения железа. В электрокоагуляционном методе железо растворяется электрохимически при наложении на стальные аноды потенциала от внешнего источника питания. В гальванокоагуляционном методе железо растворяется гальванохимически за счет разности потенциалов, возникающей при контакте железа с медью или коксом. Следовательно, оба метода различаются движущей силой процесса растворения металлического железа, что и определяет их технологические различия.

      Электрокоагуляция и гальванокоагуляция имеют огромное количество недостатков, основными среди которых являются следующие:

• трудность в обслуживании электрокоагуляторов за счет 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.
• Оба метода требуют огромного количества химических реагентов (На восстановление одного хромат иона расходуется три иона двухвалентного железа и четыре молекулы серной или восемь молекул соляной кислоты. Чтобы восстановление шестивалентного хрома шло с достаточной эффективностью, расходующиеся реагенты должны присутствовать в обрабатываемых сточных водах в большом избытке. Это приводит к тому, что норму расхода и кислоты и железа приходится увеличивать еще в 1,5-2 раза)
• Оба метода создают огромное количество практически не утилизируемых твердых отходов - смесей гидроксидов железа и хрома: в пересчете на сухой вес около 10 кг на 1кг хрома Cr³⁺, содержащегося в исходном стоке.

Фото 1. Электрокоагуляторы на очистных сооружениях металлообрабатывающего предприятия - общий вид:

      Ежегодно, посещая в ходе работы предприятия, которые внедрили очистные сооружения на базе электрокоагуляторов (и/или гальванокоагуляторов) и общаясь с инженерами и аппаратчиками ОС, нашими специалистами было сделано заключение, что соблюдение всех технологических режимов процесса для качественной и эффективной очистки гальванических сточных вод - задача достаточно сложная для действующих (как правило устаревших) электрохимических производств. Также большие сомнения вызывает использование очищенной воды для создания систем оборотного водоснабжения предприятий, требующих воду категорий 2 и 3 по ГОСТ 9.314-90 для получения качественных гальванических покрытий.

Фото 2. Электродные блоки электрокоагулятора:

      Перечисленные проблемы были успешно решены специалистами Технопарка РХТУ им Д.И Менделеева благодаря внедрению на очистных сооружениях промышленных предприятий электрофлотационных модулей собственной разработки и производства.

Фото 3. Электрофлотатор на очистных сооружениях металлообрабатывающего предприятия - общий вид:

      Электрофлотатор оборудование для очистных сооружений сточных вод гальванических производств. Очищенная вода после электрофлотатора подается на мембранную установку гиперфильтрации для создания оборотного водоснабжения или сбрасывается в систему канализации. Электрофлотатор работает на основе процесса выделения микропузырьков электролитических газов и флотационного эффекта. Электрофлотатор МУОВ-М4 с блоком нерастворимых электродов входит в состав электрофлотационного модуля, который укомплектован системой сбора шлама, источником постоянного тока, вспомогательными емкостями из полипропилена для загрязненной и очищенной воды, насосами Grundfos и дозирующим оборудованием Etatron. Очистка сточных вод от тяжелых металлов: меди, хрома, цинка, никеля, железа, алюминия, кадмия, свинца, нефтепродуктов, спав и взвешенных веществ производится в непрерывном режиме.

      Преимущества использования электрофлотационных модулей очевидны:

• высокая эффективность извлечения дисперсных веществ (гидроксидов и фосфатов тяжелых металлов и кальция, нефтепродуктов, поверхностно-активных и взвешенных веществ);
• высокая производительность (1м² оборудования - 4м³/ч очищаемой воды);
• отсутствие вторичного загрязнения воды благодаря примению нерастворимых электродов ОРТА;

Фото 4. Нерастворимые электроды электрофлотатора:

• низкие затраты электроэнергии от 0,5 до 1 кВт·ч/м³;
• отсутствие заменяемых материалов (электродов, фильтров, сорбентов и пр.);
• простота эксплуатации, автоматический режим работы не требуют ежегодного ремонта и остановок;
• шлам менее влажный (94-96%), в 3-5 раз легче обезвоживается и может быть использован при изготовлении строительных материалов и/или пигментов для красителей.

      Степень освоения: оборудование и технология успешно эксплуатируются более чем на 60 промышленных предприятиях России. Осуществлена поставка пилотных установок в США, Канаду, Италию.

      Статья подготовлена специалистами Технопарка РХТУ им Д.И. Менделеева и Компании «ЛВ-Инжиниринг» с учетом личного опыта сотрудников наших организаций, а также материалов сайтов www.enviropark.ru и www.galvanicrus.ru