Сточные воды гальванического производства, подлежащие очистке пред сбросом в канализационный коллектор, существенно загрязнены соединениями тяжёлых металлов, в том числе соединениями хрома (VI), меди, кадмия, никеля. С учётом этой особенности стоков проектируются современные очистные сооружения.
Основными задачами при этом являются: применение инертных материалов, способных выдерживать длительный контакт с концентрированными и разбавленными растворами кислот и щелочей; перевод высокотоксичного 6-валентного хрома в менее токсичный 3-валентный; унификация условий удаления суммы тяжёлых металлов из сточных вод (обеспечение таких условий, при которых удалялось бы максимальное число тяжёлых металлов); упрощение конструкции очистных сооружений; обработка шлама от очистки сточных вод в целях уменьшения объёма вывозимых отходов.
Помимо соединений высокотоксичного 6-валентного хрома в сточных водах гальванического производства присутствуют соединения меди и никеля. Схема работы комплекса очистных сооружений представлена на рисунке. Основные процессы очистки сточных вод от тяжёлых металлов происходят в моноблоке — горизонтальной цилиндрической ёмкости, разделённой на четыре отсека, каждый из которых выполняет строго определённую функцию. Моноблочная конструкция обеспечивает компактность, простоту монтажа и обслуживания. Весь процесс очистки сточных вод можно разделить на несколько стадий: перекачивание, восстановление 6-валентного хрома, комплексообразование, коагуляция (флокуляция), коррекционная обработка, отстаивание, обезвоживание шлама на центрифуге.
1. Перекачивание сточных вод в реактор. Хромсодержащие сточные воды (ХРС) со средней концентрацией 6-валентного хрома 20–50 мг/л поступают в накопитель ХРС моноблока. Смешанные кисло-щелочные сточные воды (КЩС) поступают в накопитель КЩС моноблока.
2. Восстановление 6-валентного хрома. ХРС перекачиваются в реактор, основной функцией которого является восстановление Cr6+ до менее токсичного Cr 3+. ХРС в реакторе проходят обработку раствором сульфита натрия в кислой среде в условиях интенсивного перемешивания в течение определённого времени. Суть процесса, протекающего в реакторе моноблока, можно отразить следующим уравнением реакции: 2CrO3 + 3Na2 SO3 + 3H2 SO4 = Cr2 (SO4 )3 + + 3Na2 SO4 + 3H2 O. После реактора обработанные ХРС, содержащие уже 3-валентный хром, поступают в коагулятор моноблока.
3. Комплексообразование. Коагулятор предназначен для удаления тяжёлых металлов из ХРС и КЩС, а также для обработки воды коагулянтом и флокулянтом в целях укрупнения образовавшихся хлопьев и улучшения седиментации в отстойнике комплекса очистных сооружений. Помимо ХРС из реактора в коагулятор поступают и КЩС из накопителя, в коагуляторе они смешиваются, затем дозируется комплексообразователь тяжёлых металлов Metalsorb. Также в коагулятор дозируется кислота для создания таких условий, при которых происходит максимально полное извлечение тяжёлых металлов из обрабатываемых сточных вод. Действие комплексообразователя тяжёлых металлов Metalsorb основывается на взаимодействии ионов тяжёлых металлов,присутствующих в сточных водах, с дитиокарбаматными группами, привитыми на органическую молекулу. Молекула Metalsorb имеет следующее строение:
Перевод тяжёлых металлов в нерастворимое состояние с помощью хелатирующего реагента Metalsorb по сравнению с другими способами осаждения ионов металлов (например, с обработкой гидроксидами и сульфидом натрия) имеет ряд преимуществ: очень низкий расход реагента и его высокая активность; высокая эффективность очистки сточных вод; отсутствует необходимость дозирования избыточных количеств щёлочи до рН= 9–9,5, реакция комплексообразования с большинством металлов протекает при рН= 6; исключён риск перехода уже осаждённых металлов обратно в раствор при колебаниях рН. Реакция комплексообразования протекает в объёме коагулятора в течение определённого времени при интенсивном перемешивании.
4. Коагуляция и флокуляция. По окончании реакции в коагулятор дозируется коагулянт, а затем флокулянт для укрупнения уже образовавшихся хлопьев. После завершения флокуляции согласно показаниям рН-метра дозируется кислота или щёлочь для доведения рН очищенных сточных вод до значений, соответствующих нормам
5. Отстаивание. Смесь поступает в отстойник, в бункере которого накапливается шлам. Вода, очищенная от взвешенных веществ, направляется на сброс в канализацию.
6. Обезвоживание. Из отстойника шлам поступает в приёмную ёмкость, откуда подаётся с флокулянтом для обезвоживания на центрифугу. Обезвоживание осадка комплекса очистных сооружений на центрифуге снижает объём отходов, поступающих на утилизацию, в среднем в 4–5 раз. Контроль за протеканием различных реакций в моноблоке осуществляется с помощью простых и надёжных средств измерения (рH-метров, датчиков окислительно-восстановительного потенциала).