7.1. Очистка сточных вод гальванических производств

Целесообразность внедрения метода электродиализа в технологию очистки промывных сточных вод гальванического производства базируется на высокой экономической и экологической эффективности затрат по сравнению с традиционными методами [254-256].

Основными критериями эффективности разработки и внедрения процесса очистки и регенерации промывных сточных вод являются:

  • - снижение капитальных вложений на строительство и реконструкцию централизованных очистных сооружений;
  • - фактическое ресурсосбережение, экономия материалов, реагентов, топлива и электроэнергии, а также трудозатрат;
  • - предотвращение ущерба от загрязнения окружающей среды;
  • - эффектом, связанным с предотвращением безвозвратных потерь цветных металлов.

Фактическая экономия процесса электродиализа обусловливается регенерацией либо утилизацией извлекаемого компонента. При электродиализе хромсодержащих сточных вод предусматривается возврат очищенной воды в производство, образующиеся продукты электролиза, в частности, раствор серной кислоты с ионами Сr6+ - анолит - в дальнейшем применим для корректировки электролитов хромирования и растворов хроматирова-ния. Медь осаждается на катоде в виде губчатого, легкоснимающегося осадка. Раствор сульфата железа - католит - может быть использован в качестве компонента электролита железнения, в кристаллическом виде - как реактив, содержащий ионы железа (II), в качестве протравы в строительстве и сельском хозяйстве.

Экономическое обоснование инженерных мероприятий по охране водных ресурсов от загрязнений может быть связано с определением предотвращающего ущерба, который наносится окружающей среде попаданием загрязненных сточных вод в водоемы и почву. Экономический ущерб от загрязнения водных ресурсов можно выразить определенной суммой капитальных и текущих затрат, поэтому в качестве критерия оценки ущерба используют приведенные затраты. Приведенные затраты (П), представляющие собой сумму текущих (эксплуатационных) затрат (С) и единовременных (капитальных) вложений (К), сведенных к одинаковой годовой закономерности в соответствии с установленным нормативным коэффициентом эффективности Ен = 0,12, определяются по формуле

П = С + Ен · К.

(7.1)

Например, основные затраты на внедрение электродиализного (первый вариант) вместо существующего реагентного (второй вариант) метода очистки хромсодержащих промывных сточных вод: капитальные вложения составляют

К = Кобтрмр,

(7.2)

где Коб - стоимость оборудования,

115

Ктр- стоимость трубопроводов,

Кмр- монтажные работы (20 % от Ктр).

Стоимость оборудования приведена в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Стоимость оборудования (в ценах до 1991 г.)

Наименование
оборудования
Кол-во,
шт
Сметная стоимость, тыс.р.
СМР Оборудования Общая
Электролизер (нестандартное оборудование) 1 1,4 7,0 8,4
Резервуар н/ж для сбора сточных вод 2 2,0 5,0x2 12,0
Насос ВКС 1/16 2 2,6 6,5x2 15,6
Фильтр патронный 1 - 6,0 6,0
Выпрямитель В АКР 100-24УЧ реверсивный 1 - 14,2 14,2

Итого: Коб = 56,2 тыс. р.

Стоимость трубопроводов Ктр = 130 тыс. р. Стоимость монтажных работ Кмр= 0,2 · 130 = 26,0 тыс. р.

Для первого варианта капитальные вложения составляют К1 = 56,2+ 130 + 26,0 = 212,2 тыс. р.

Текущие эксплуатационные расходы определяются по формуле:

C = Ca + Cp + Cэн + Cм + Cреаг + Cпр,

(7.3)

где Са - амортизация на оборудование (6 %); Ср - текущий ремонт оборудования (18 %); Сэн - стоимость электроэнергии; См - стоимость мембран; Среаг - стоимость реагентов (серная кислота) Спр - прочие расходы (27% от Сар).

  • Са= 0,06·56,2 = 3,4 тыс. р.
  • Ср= 0,18·56,2 = 10,2 тыс. р.
  • См =0,3·4 =1,28 тыс. р.
  • Среаг = 14,0·0,09 = 1,4 тыс. р.
  • Спр= 0,27·(3,4+10,2) = 3,7 тыс. р.

Расход электроэнергии в год на обработку сточных вод 10,9 тыс. кВт ч; на перекачку - 1,7 тыс. кВт·ч.

Итого стоимость электроэнергии составит 39,1 тыс. р. (кВт · ч равен 3,1 р.)

Текущие эксплуатационные расходы составляют C1 = 59,0 тыс. р. в год. Следовательно П1 = 59,0 + 0,12- 212,2 = 84,5 тыс. р.

На основании проведенных лабораторных и производственных исследований расчет второго варианта (П2) выглядит следующим образом.

Традиционная схема очистки хромсодержащих сточных вод предусматривает их реагентную обработку на станции нейтрализации с последующим осаждением гидроксидов металлов и вывозом их в шламонакопитель. При расходе воды на промывку деталей на участке нанесения покрытий

116

6 м3/ч сбрасывается в канализацию 8,9 кг/сут хромового ангидрида или в пересчете на Сr6+ - 5,16 кг/сут.

Для перевода Сr6+ в Сr3+ на станции нейтрализации используется бисульфит натрия (6 частей на 1 часть Сr6+), тогда

mNa2SO4 = 5,16 · 6 = 30,6 кг/сут.

2СrO3 + 3Na2SO3 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + H2O ,

mCr2(SO4)3 = mCrO3 · MCr2(SO4)3 = 8,9 · 392 = 17,5 кг
MCrO3 200

Для осаждения Сr3+ используется Са(ОН)2:

Cr2(SO4)3 + Na2SO3 + 4Са(ОН)2 = 2Cr(OH)3 + 4CaSO4 + 3NaOH.

mCa(OH)2 = MCa(OH)2 · mCr2(SO4)3 = 17,5 · 296 = 13,2 кг
MCr2(SO4)3 392

Стоимость используемых реагентов: бисульфита натрия - 6 р/кг, известь - 2,75 р/кг. Итого: 55 тыс. р. в год.

Текущие затраты по станции нейтрализации составляют:

С2=3188,2 тыс. р. и капитальные вложения К2 = 1028,4 тыс. р.

П2 = 3188,2 + 0,12-1028,4 = 3311,6 тыс. р.

Так как П2 > П1 следовательно, предлагаемый вариант П1 является лучшим в экономическом отношении техническим решением.

Эколого-экономическая оценка годового ущерба (тыс. р.) от годичного сброса загрязняющих веществ в k-й водохозяйственный участок определяется по формуле:

Y=y · s · Σn1      А·т,

(7.4)

где у - плата за выбросы - 1100 р/усл. т по ионам Сr6+;
s - экологический коэффициент*, равный 1,35;
А - показатель относительной опасности сброса в водоем, усл. т/т.

Численное значение показателя А для каждого загрязняющего вещества обратно пропорционально допустимой концентрации вещества в водных объектах рыбохозяйственного назначения,
для ионов Сr6+ - А =
1
0,01
= 100 усл. т/т;

т - общая масса годового сброса примеси, т. Масса годового сброса в пересчете Сr6+ составляет т = 5,16·250= = 1290 кг/год =1,29 т/год. Тогда предотвращенный экологический ущерб составит:

У =1100 · 1,35 · 100 ·1,29 = 191,6 тыс.р.

117

Годовой экономический эффект от внедрения технологии электродиализной очистки промывных сточных вод определяется по формуле:

Э = П2 - П1 + У + Р,

(7.5)

где Р - экономия реагентов.

Установка позволяет экономить в год:

  • -      хромового ангидрида - 5575 кг по 9 р. - 301,4 тыс. р.;
  • -      бисульфита натрия - 7725 кг по 6 р. - 46,3 тыс. р.;
  • -      извести - 3300 кг по 2,75 р. - 9,1 тыс. р.;
  • -      железного купороса 3000 кг по 3 р. - 3,0 тыс. р.

Итого: Р = 359,8 тыс. р.

Э = 4311,6 - 84,5 + 191,6 + 359,8 = 4778,5 тыс. р./год.

Срок окупаемости установки можно определить, исходя из фактического ресурсосбережения:

В = C1 : Р = 59,0 : 359,8 = 0,16 года.

Втеор= 1 : Ен = 1 : 0,12 = 8,3 года.

118


* Экологический коэффициент - константа, в зависимости от степени загрязненности регионов устанавливается комитетами по охране природы.
Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.