Крім того, гідроксиди важких металів здатні утворювати досить стійкі золи, що складаються з гідратованих заряджених мікрочасток, які в певних умовах можуть знаходитися в розчині необмежений час. Стабілізувати такі золи можна введенням поліелектролітів однакового заряду, поверхнево-активних речовин (ПАР), неорганічних солей, здатних підвищувати розчинність гідроксидів. Часто такі речовини присутні в стічних водах гальванічного виробництва. Це залишки блискоутворюючих домішок в електролітах гальванопокриття, миючі засоби від допоміжних операцій, солі лужних металів, інгібітори корозії. Положення ускладнюється також тим, що у складі стоків є комплексоутворювачі NH4+, CN - та інші, які здатні переводити деякі гідроксиди важких металів в лужному середовищі в розчинні у воді комплексні з'єднання. Слід також врахувати, що гідроксиди соосаджаємих важких металів могуть робити взаємний вплив один на одного.
На результати очищення стічних вод істотний вплив робить походження стоків, початкова концентрація забруднювачів, рН, наявність комплексоутворювачів, іонна сила розчину, природа лужного реагенту, а також особливості технології коагуляції, флокуляції, і розділення опадів і рідкої фази.
Достатньо ефективним при очищенні стічних вод є застосування коагулянтів і флокулянтов, що забезпечують хороше виділення важких металів з води, що очищається. Обробка води коагуляцією проводиться додаванням до неї мінеральних солей з гидролизующимися катіонами, анодним розчиненням металу або простою зміною рН середовища, якщо в оброблюваній воді (стічної рідини) вже містяться в достатній кількості катіони, здатні утворювати при гідролізі малорозчинні з'єднання. Як коагулянти широко застосовуються з'єднання алюмінію і заліза. Область оптимальної дії Al2 (SO4) 3*18H2O знаходиться в інтервалі рН=5-8; FeSO4*7H2O - pH=8.5-11; Fe2 (SO) 4 - pH=5-11. Застосування сульфату алюмінію сприятливо позначається при очищенні від цинку, сульфату заліза (II) - від нікелю і міді, сульфату заліза (III) - від цинку, міді і нікелю. Наприклад, при коагуляції стічних вод розчином заліза (III) в дозі 5 мг/дм3 при рН=6,5-7 концентрація важких металів знижується на 25-78%. Перехід до рН=7,5-8,5 дозволяє підвищити ефект коагуляції до 95%.
Таким чином, можна зробити висновок, що рН середовища грає істотну роль при очищенні стічних вод. Підтримка кислого середовища нікельвмістних стічних вод при гальванокоагуляції призводить до очищення стічних вод від нікелю згідно регламенту, ГДК якої при скиданні повинна складати 0.1 мг/л. Подальшої нейтралізації кислих стічних вод до рН= 7,8 дозволяє максимально виділити метали з води.
Технологію очищення стічних вод гальванічного виробництва можна розділити на декілька загальних стадій: накопичення стоків, їх обробка, розділення рідкої і твердої фаз, остаточне очищення води, обезводнення осаду.
Розглянемо технологію очищення нікельмістких стічних вод на підприємстві. Очищення стічних вод від нікелю проводиться на гальванокоагуляційній установці, в основу принципу якої покладена цементація іонів нікелю, присутніх в стічних водах, на поверхні залізної стружки. Принципова схема представлена на кресленні.
Стічні води з гальванічного цеху потрапляють в накопичувач об'ємом 1000м3 (1). Після накопичення стоків в цій ємності, сюди для нейтралізації до рН=4.5-5.5 додається необхідна кількість концентрованої сірчаної кислоти H2SO4. Потім насосом (1) суміш перекачується в гальванокоагулятор (3). Цей апарат є барабаном, встановленим на катках, що обертаються. У барабан засипається сталева стружка з щебенем в співвідношенні 10:
1. Кількість завантаження, що засипається, підбирають так, щоб барабан був заповнений приблизно 1/3-1/2 об'єму. Проходячи через стружку, стічна вода поступово обідняється по нікелю, яка осідає на поверхні стружки по реакції:
Ni2+ + Fe0 = Ni0 + Fe2+ (1.6)
При обертанні барабана нікель, що осів на стружці, безперервно обдирається за рахунок тертя стружки об стружку і об поверхню щебеню.
Таким чином, при проходженні стоків через барабан іони нікелю поступово заміщаються іонами двовалентного заліза. Для окислення надмірного двовалентного заліза в барабан гальванокоагулятора подають стисле повітря. З гальванокоагулятора стоки направляють в ємність (2). Коли ємність (1) випорожниться, за допомогою насоса (1) повторно пропускають стоки через гальванокоагулятор (3) для видалення нікелю. Коли концентрація нікелю знизиться до 0.1 мг/л, в накопичувач (2) додають необхідну кількість вапна і хлорного вапна. При нейтралізації стоку вапном розчинене двовалентне залізо переходить в гідроксид двовалентного заліза, що легко окислюється, який потім окислюється хлорним вапном до гідроксиду тривалентного заліза Fe (OH) 3. Останнє з'єднання в нейтральному середовищі (рН= 7-8) надзвичайно мало розчинно. Випадаючи в осад, гідроксид тривалентного заліза сорбував на своїй розвиненій поверхні інші домішки стічних вод: гідроксид нікелю, цинку, а також деякі органічні речовини. Потім вміст збірки (2) перемішується повітрям і насосом (1) перекачують в два паралельні відстійники (4) і (5). Тут відбувається освітлення стоку. При цьому практично весь гідроксид заліза, а також що не прореагували вапно і хлорне вапно осідають в конічній частині відстійників.
Згущена у відстійниках частина стоку, що є пульпою-суспензією гідроксидів металів, насосом (2) подається на фільтр-прес (6), що працює в напівавтоматичному післяопераційному режимі. Фільтрат з фільтр-преса зливається в каналізацію, а осад після просушування скидається у візки для захоронення.
Освітлений стік з верхньої частини відстійників прямує в напірні ємності (7) і (8), звідки насосом (3) подається на фільтри із зернистим завантаженням (9). Остання складається з шару поліетиленових гранул (d=3-5мм) заввишки Н=250мм; шару керамзитової крихти (d=0.8-1.5мм) заввишки Н=400-500мм; а також шару антрацитної крихти (d=0.6-1мм) заввишки Н=1200мм. У фільтрах із зернистим завантаженням відбувається доочистка води від дрібнодисперсних механічних домішок.
При виборі основних контурів необхідно визначити цільове призначення процесу, взаємозв'язок його з іншими процесами виробництва, показник ефективності і значення, на якому він повинен підтримуватися, статичні і динамічні характеристики об'єкту, що обурюють дії і можливості їх усунення до надходження в апарат. Особливу увагу необхідно звернути на стабілізацію вхідних параметрів, оскільки з їх зміною в об'єкт поступають найбільш сильні обурення.
Контроль виробництва служить для своєчасного виявлення відхилень від встановленого режиму і дозволяє запобігти розповсюдженню порушення технологічного режиму на подальші стадії процесу.
Крім того, необхідно контролювати техніко-економічні показники процесу. Так, в процесі очищення контролюються концентрація міді і заліза в стоках, а також тиск стислого повітря в магістралі.
Для того, щоб процес проходив згідно технологічному регламенту і щоб виключити аварійні ситуації, необхідно сигналізувати про підвищений тиск в напірних лініях насосів за допомогою світлової і звукової сигналізацій.
Для забезпечення необхідного режиму роботи гальванокоагуляційної установки і отримання зрештою очищеної води заданої гранично допустимій концентрації виникає необхідність в автоматичному регулюванні ряду технологічних параметрів (табл.2.1).
Таблиця 2.1 - Параметри, що регулюються
| № п/п | Параметри | Канали внесення регулюючих дій |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Рівень в першій ємності стічних вод | Трубопровід подачі стічних вод |
| 2 | Кислотність в першій ємності стічних вод | Трубопровід подачі сірчаної кислоти |
| 3 | Концентрація нікелю в другій ємності стічних вод | Трубопровід видачі стоку із ємності для подачі на гальванокоагулятор |
| 4 | Кислотність стоків в другій ємності | Трубопровід подачі вапняного молока в ємність |
| 5 | Концентрація заліза в другій ємності стічних вод | Трубопровід подачі хлорної вапно в ємність |
| 6 | Рівень мула в першому відстійнику | Трубопровід видачі мула з першого відстійника |
| 7 | Рівень мула в другому відстійнику | Трубопровід видачі мула з другого відстійника |
| 8 | Рівень освітленої води в 1-ій буферній місткості | Трубопровід видачі освітленої води з 1-ої буферної місткості |
| 9 | Рівень освітленої води в 2-ій буферній місткості | Трубопровід видачі освітленої води з 2-ої буферної місткості |
Як було вказано вище, для підвищення ступеня очищення стічних вод від міді методом гальванокоагуляції необхідно підтримувати рН= 4.5-5.5, а для максимального виділення металів з води і подальшому скиданню стічних вод необхідно підтримувати рН, рівної від 7 до 8. При підвищенні рівня стоків вище певних меж вони можуть перелитися через край, а у разі різкого пониження рівня виникнуть перебої в роботі насоса. Для нейтралізації стоків необхідно також контролювати концентрацію нікелю і заліза для повного очищення стоків.