1. Исходные данные для проектирования

Создать проект по реконструкции локальных очистных сооружений галванического производства. На гальваническом производстве образуются кислые и щелочные промывные сточные воды от травления деталей(Q₁). А также концентрированные кислые медь и цинк содержащие сточные воды из электролизных ванн (Q₂) и неконцентрированные от промывки деталей(Q₃).

Таблица 1 Исходные данные

Показатель	Q1 ,мг/л	Q2,мг/л	Q3,мг/л
серная кислота	150	4000	400
Fe3+	150
Zn2+		5000	450
Cu2+		5000	380

1.1 Характеристика гальванического производства

Гальваника — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Получаемые гальванические покрытия — осадки — должны быть плотными, а по структуре — мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока.

Виды гальванических покрытий на все виды металла.

Хромирование — хромовые покрытия в отношении их функционального применения являются одними из наиболее универсальных. С помощью хромирования повышают твердость и износостойкость поверхности изделий, инструмента, восстанавливают изношенные детали.

Цинкование - покрытие цинком защищает от коррозионного разрушения черные металлы не только механически, но и электрохимически. Цинкование широко применяются для защиты от коррозии деталей машин, крепежных деталей, применяются для защиты от коррозии водопроводных труб.

Анодирование — электрохимический процесс получения защитной или декоративной пленки на поверхности различных сплавов (алюминиевых, магниевых, титановых). Например, при анодировании алюминиевых сплавов деталь погружают в кислый электролит и соединяют с положительным полюсом источника тока; выделяющийся при анодировании кислород взаимодействует с алюминием, образуя на его поверхности оксидную пленку.

Кадмирование - данный процесс обозначает электролитическое нанесение тонкого слоя кадмия на поверхность стальных изделий для защиты от атмосферной коррозии.

Покрытие Олово – Цинк - применение сплава олово - цинк позволяет реализовать положительные качества обоих металлов: снизить пористость и уменьшить скорость коррозии.

Никелирование - процесс электролитического нанесения тонкого слоя никеля на поверхность стальных изделий для защиты от коррозии.

Гальваническое производство направлено на нанесение на деталь защитных покрытий или на обработку поверхности детали для придания ей заданных технологических и потребительских свойств. В цехах производства производится очистка от механических примесей, обезжиривание, травление и нанесение покрытий.

Процесс нанесения покрытий сложный и многостадийный, операции нанесения покрытий начинают с подготовки и основную операцию по нанесению покрытий проводят в специальных рабочих или технологических ваннах , которые оснащены электродами.

Рис.1 Рабочая ванна

Между рабочими ваннами располагаются промывные, они служат для снятия с поверхности металла остатков предыдущих технологических растворов.

В рабочих ваннах деталь служит катодом , на поверхности происходит выделение тяжелых металлов из раствора. Деталь опускают в ванну различными способами, в зависимости от крепления (на подвесах, на сетках, на барабане). Норма расхода воды зависит от вида крепления Существует две схемы промывки деталей: одноступенчатая — промывка в одной ванне с проточной водой (рис. 1), многоступенчатая — промывка в нескольких последовательно установленных ваннах (ступенях) с проточной водой (рис. 2).

Рис. 2. Одноступенчатая схема промывки: 1 — технологическая ванна; 2 — ванна промывки

Многоступенчатая схема промывки подразделяется на прямоточную и противоточную (каскадную: двух- и трехступенчатую). Каждая из схем промывки может дополняться ванной улавливания. При конечных промывных операциях рассматриваемые схемы могут включать струйные промывки.

Рис. 3 Многоступенчатая схема промывки: а — прямоточная; б — противоточная (каскадная); 1 — технологическая ванна; 2, 3 — ванны промывки

В гальваническом производстве различают три вида промывки: холодную (температура не нормируется); теплую (при 40—50 СС) и горячую (при 70— 90 °С). Существует несколько методов промывки: погружной — осуществляется в ваннах с непроточной водой (т. е. в ваннах улавливания) и в ваннах с проточной водой; струйный — осуществляется кратковременная промывка деталей (например, после пассивирования) простой конфигурации (линейки, ли-етовые изделия, плоские детали), а также смыв с деталей вязких растворов; этот метод экономичнее, чем погружением; комбинированный (погружной и струйный) — применяется для промывки деталей сложной конфигурации и смыва с деталей вязких растворов. Сначала детали поступают в ванну, заполненную водой, а затем после извлечения из ванны промываются направленными струями воды из душирующих сеток или из отверстий в горизонтальных трубках, расположенных в верхней части ванны промывки.

Наиболее эффективно процесс промывки происходит при перемешивании воды в промывных ваннах. Перемешивать воду можно вручную; подачей большого количества воды; механизмами и насосами, перемешивающими воду; механическим движением подвески с деталями в ванне промывки; ультразвуковой вибрацией; сжатым воздухом. Наиболее экономичным и простым способом является перемешивание воды сжатым воздухом, очищенным от масла. Воздух подается в нижнюю часть ванны по трубчатой распределительной системе.

Обычно применяемый термин гальванические производства является не­достаточно точным, т.к. он охватывает лишь процессы нанесения гальваниче­ских покрытий, а также подготовительных и заключительных операций к ним. Гальванохи­мические производства (включают в себя:

■ гальванические цеха и участки, где производят нанесение металлических, анодизационных и неметаллических неорганических покрытий (например, фосфатного покрытия);

■ цеха и участки по изготовлению печатных плат (с использованием химиче­ских и электрохимических операций);

■ участки, где производят травление, химическое полирование или электропо­лирование деталей или полуфабрикатов;

■ участки, где производят электрохимическую размерную обработку деталей.

На территорииРФ в настоящее время гальванические по­крытия используются более чем на 4000 предприятиях машиностроения и ме­таллообработки. По площади покрытий основные процессы распределялись следующим образом: цинкование - 58,8%, никелирование - 29%, меднение и хромирование - по 8,4%, кадмирование - 4,6%, оловянирование - 2,7% (хотя можно предполагать, что эти данные занижены по меднению, широко исполь­зуемому в автомобильной промышленности и в приборостроении, и по хроми­рованию).

Таблица 2. Расход цветных металлов в гальванотехнике

Металл	Расход, т/год	Потери в сточных водах
		т/год	%
Золото	15	0,5	3,3
Серебро	700	12	1,7
Медь	350000	2500	0,7
Цинк	320000	17000	5,3
Никель	53000	1100	2,1
Свинец	175000	12000	6,8
Олово	11000	350	3,18