Procese de precipitare chimică pentru epurarea apelor provenite din industria metalurgică

I. Introducere

I.1. Caracteristicile apelor uzate provenite din industria metalurgica

Apele uzate din atelierele galvanice se prezinta sub forma de solutii relative concentrate, provenind din evacuarea bailor epuizate, cu descurcari intermitente, sau sub forma de ape de spalare cu concentratii reduse, cu evacuare, in general continua, in emisar. Substantele impurificatoare au in majoritatea cazurilor un caracter toxic foarte puternic, care chiar in cazul incercarii de diluare nu asigura posibilitatea descarcarii lor in mod continuu in emisar.

Apele uzate continand impuritati mecanice sunt formate din suspensii grosiere (tunder, nisip, praf) care nu ridica probleme deosebite in ceea ce priveste retinerea lor, precum si namoluri coloidale constituite in special din hidroxizi metalici, rezultate in urma operatiilor de neutralizare si care, constituind un pericol deosebit, trebuie complet eliminate inainte de descarcarea in emisar. Poluarea produsa de grasimi, uleiuri si lubrifianti, precum si benzina, tricloretilena etc, este foarte periculoasa, acestea putand impiedica accesul oxigenului in apa prin filmul creat la suprafata apelor, precum si intoxicari directe asupra organismelor vii. Schimbatorii de ioni sunt distrusi sau colmatati. O mare parte din aceste substante sunt combustibile sau degaja vapori nocivi.

Baile acide si alcaline de la decapari. Baile de decapare sunt de obicei compuse din solutii puternic acide, constituite in special din acid sulfuric si acid clorhidric, precum si acid nitric sau un amestec din acesti acizi. Pe masura ce acestia sunt epuizati, in aceste bai se adauga acizi proaspeti pana cand continutul in metale creste asa de mult incat face imposibila utilizarea lor. Aceste bai, cat si apele de spalare a pieselor dupa decapare sunt toxice atat datorita continutului in acizi cat si a continutului in metale grele. Fierul in cantitati reduse este favorabil actiunii de floculare a coloizilor din apele uzate, dar in cantitati mari creeaza dificultati in tehnica epurarii biologice. In aceeasi situatie se prezinta si aluminiul provenit de la operatiile de anodizare. Cu, Zn, Ni, Cd si alte metale grele sunt puternic toxice pentru toate vietuitoarele si sunt mortale chiar in concentratii slabe. Baile alkaline de decapare se utilizeaza in special pentru Al si eventual pentru Zn. Alcalinitatea foarte mare a acestor bai nu permite descarcarea lor directa in emisar. Aceste bai se pot folosi la neutralizarea partial a apelor uzate acide al caror volum este in general, mult mai mare. Baile de decapare, atat acide cat si alkaline, contin de asemenea substante inhibitoare pentru incetinirea procesului de decapare si agenti de udare a suprafetelor.

Baile galvanice. Aceste bai sunt in general de doua tipuri: acide si alcaline. Baile acide contin metale grele (Cu, Zn, Ni etc), fie separate fie combinate, ceea ce le confera o puternica toxicitate. Din categoria bailor acide fac parte si baile galvanice de crom. Printre baile alcaline se pot enumera si baile de cianura de potasiu, care prin continutul de lor de cianogen liber si de cianogen combinat cu metale grele sunt extreme de toxice. Metalele grele prezente chiar si dupa distrugerea cianogenului trebuie eliminate in toate cazurile.

Bai de luciu si de lustruire. Toate baile folosite sunt solutii puternic acide, continand acizii fosforic, sulfuric, nitric, clorhidric, cromiu, acetic, etc. Nocivitatea acestor solutii se datoreaza caracterului lor puternic acid cat si continutului lor in metale grele toxice.

Impuritati netoxice. Impurificatorii netoxici intalniti in mod current in apele uzate din sectiile de galvanizare sunt in special detergentii sub forma agentilor de udare si a produselor additive de lustruire.

Agentii complexanti. In baile de galvanizare se folosesc solutii ale acidului tartric sau ale acidului citric, care desi nu sunt toxice, pot provoca neplaceri in epurarea apelor uzate, prin formarea cu ionii metalelor grele complecsi grei, care scapa procesului normal de epurare si trec ca atare in receptor. Complecsii metalici sunt absorbiti si degradati in organismele vii, ceea ce are ca efect punerea in libertate a metalelor toxice.

I.2. Posibilitati de epurare a apelor uzate provenite din industria metalurgica

Reducerea debitelor de ape uzate. Inainte de a se pune in discutie tehnologia de epurare propriu-zisa, prima masura importanta este studierea posibilitatilor de reducere a debitelor de ape uzate, aceasta sectiune conduce atat la realizarea unor investitii minime cu eficienta sportita pentru statiile de epurare, cat si la obtinerea unor debite cat mai mici deversate in receptor. In cazul in care efectul diluarii apei este legat de functionarea unor instalatii de epurare, reducerea debitelor va fi facuta numai in limitele admisibile. In actiunea de reducere a folosirii apei, elementele de baza sunt inlaturarea risipei si pierderilor, prin masuri simple cum ar fi: oprirea apei cand baile si spalarile nu sunt in functie si introducerea unor ventile de limitare a debitului de spalare in functie de concentratia limita admisa.

In acelasi scop se pot adopta masuri de reducere a debitelor de apa prin urmatoarele metode:

- Reducerea pierderilor prin antrenare

- Cresterea eficientei spalarilor prin agitarea apei de spalare cu aer comprimat sau spalari fierbinti

- Spalari in contracurent

- Spalari cu apa pulverizata

- Refolosirea apei

Procedee de denocivizare. Operatia de denocivizare se realizeaza, in doua faze: tratament chimic necesar pentru a transforma substantele toxice solubile in produse inofensive sau in produse inca toxice dar insolubile, tratament fizic pentru eliminarea tuturor substantelor insolubile. Tratamentul chimic necesita in cea mai mare parte din cazuri, doua reactii chimice successive: oxidarea sau reducerea produselor toxice care se gasesc fie in stare redusa fie in stare oxidata

Denocivizarea cianurilor. Apele uzate cianurice, extreme de toxice, cu un continut in cianogen de 20-100 mg/l, trebuie tratate astfel incat concentratia lor sa ajunga, in final sub valoarea de 0,1 mg/l. In cele ce urmeaza se citeaza cateva metode de denocivizare.