Водоочистка для гальванических производств

Гальваническое производство является неотъемлемой частью современной промышленности машино-, приборо-, автомобилестроения и производства электроники. Вода в гальваническом производстве является основой всех электролитов и главным компонентом промывных ванн. От ее химического состава зависит качество и равномерность покрытия, скорость осаждения металла, стабильность ванн, периодичность замены электролитов и расход промывных/объем образующихся сточных вод. Загрязнённая органикой, избыточными солями и металлами вода приводит к образованию взвесей в электролитах, ухудшает смачиваемость, провоцирует точечную коррозию и снижает выход по току. В итоге снижается эффективность, растёт процент брака, увеличивается расход дорогостоящих реактивов, а очистные сооружения перегружаются.

Процесс гальванизации является одним из самых сложных источников промышленных сточных вод. Вода, используемая в технологических процессах, насыщается тяжёлыми металлами (никель, хром, медь, цинк), цианидами, маслами и другими токсичными соединениями. Сброс сточных вод гальванического производства в водоем возможен только при наличии всей разрешительной документации и при условии очистки воды до уровня ПДК рыбохозяйственных водоемов. Однако из-за экстремальной жесткости этих нормативов, высоких штрафов и сложности получения разрешений, на практике все больше предприятий переходят на замкнутые системы водоснабжения (ZLD - Zero Liquid Discharge), которые полностью исключают сброс, возвращают очищенную воду в производство и превращают отходы в товарные продукты.

Таким образом система водоподготовки для технологии и очистные сооружения обеспечивающие нулевой сброс представляют собой единый водохозяйственный комплекс, где подготовка свежей воды и очистка сточных вод одновременно являются двумя взаимосвязанными контурами одного замкнутого цикла.

Требования к качеству воды в гальванике

Требования к качеству воды используемой в технологическом процессе приготовления электролитов, растворов, травильных, активирующих составов и промывке деталей после операций регламентируются ГОСТ Р 58431-2019 «Вода для гальванических производств и производств печатных плат. Технические условия». Стандарт выделяет три категории воды в зависимости от технологической задачи:

Категория	Назначение	Ключевые ограничения
Первая	Для грубой промывки, приготовления некоторых электролитов (неответственных покрытий)	Соответствует питьевой воде по СанПиН 2.1.4.1074-01. Жёсткость ≤ 7 мг-экв/л, сухой остаток ≤ 1000 мг/л
Вторая	Для финишной промывки, приготовления большинства электролитов (никелирование, меднение, цинкование)	Жёсткость ≤ 7 мг-экв/л, хлориды ≤ 35 мг/л, сульфаты ≤ 50 мг/л, сухой остаток ≤ 400 мг/л
Третья	Для самых ответственных операций — приготовления электролитов хромирования, золочения, палладирования, а также для финишной промывки высокоточных изделий	Фактически приближена к дистиллированной воде: сухой остаток ≤ 5 мг/л, хлориды ≤ 0,02 мг/л, сульфаты ≤ 0,5 мг/л

Технология очистки воды в гальванике

Подготовка воды для приготовления растворов и промывок

Комплектация блока подготовки исходной воды зависит от ее химического состава, типа источника (подземный, поверхностный или централизованное водоснабжение) и выбранной категории согласно ГОСТ Р 58431-2019. В типовые этапы очистки воды входят:

1. Механическая фильтрация. Дисковые или сетчатые фильтры для удаления крупных механических примесей (песок, ржавчина, окалина) размером от 100–130 мкм.
2. Аэрация воды. Блок аэрации применяется если источником исходной воды является скважина и предназначен для окисления растворенных металлов находящихся (железо, марганец) и отдувки газов (сероводород, аммиак, метан, углекислый газ).
3. Фильтрация и осветление. Блок напорной фильтрации применяется если в исходной воде превышено содержание железа, марганца, мутности, цветности и взвешенных веществ.
4. Сорбционные фильтры предназначены для снижения содержания хлора и органических соединений.
5. Установка умягчения воды замещает ионы кальция и магния на ионы натрия, регенерируется раствором поваренной соли NaCl. В некоторых случаях его достаточно для подготовки воды второй категории.
6. Установка обратного осмоса основная ступень очистки, которая позволяет получать обессоленную воду стабильного качества. Качество очистки гарантировано соответствует второй категории и в некоторых случаях третьей (в зависимости от насыщенности состава исходной воды). Возможно применение двухступенчатого обратного осмоса.
7. Глубокое обессоливание предназначено для приведения состава пермеата обратного осмоса в соответствие третьей категории (сверхчистая вода). Применяемые технологии H-OH катионирование или электродеионизация (EDI).

Технология обезвреживания гальванических сточных вод

Технология должна обеспечивать прием промывных вод и отработанных электролитов, их очистку до пригодного качества для возврата в производство, а сконцентрированные загрязнения вывести из процесса в виде твердого сухого остатка, при полном отсутствие жидкого сброса. Типовая схема состоит из следующих блоков:

Система раздельного сбора и усреднителей по типам: хромсодержащие, циансодержащие, никельсодержащие, кислотно-щелочные. Каждый тип требует своей технологии обработки. Смешивать их нельзя — это резко усложняет их очистку.

Единая технологическая цепочка включает в себя до 30 типов основного оборудования (не считая насосного, емкостного оборудования, трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры). Водоподготовка исходной и оборотной воды решает задачу ее соответствия требованиям технологического процесса гальванизации, а система обезвреживания стоков обеспечивает полное отсутствие сброса, решая экологическую задачу и попутно повышает эффективность процесса обеспечивая возврат воды и извлечение металлов из осадка. Обе системы управляются единой автоматикой и представляют собой замкнутый водохозяйственный цикл, где вода не покидает предприятие, а циркулирует, пополняясь лишь на величину неизбежных потерь.