Skābi saturošu notekūdeņu attīrīšana

Skābie notekūdeņi ir notekūdeņi, kuru pH vērtība ir mazāka par 6. Atkarībā no dažādajiem skābju veidiem un koncentrācijām skābos notekūdeņus var iedalīt neorganisko skābju notekūdeņos un organisko skābju notekūdeņos. Stipri skābi notekūdeņi un vāji skābi notekūdeņi; monoskābju notekūdeņi un poliskābju notekūdeņi; zemas koncentrācijas skābi notekūdeņi un augstas koncentrācijas skābi notekūdeņi. Parasti skābie notekūdeņi papildus nelielas skābes saturam bieži satur arī smago metālu jonus un to sāļus un citas kaitīgas vielas. Skābie notekūdeņi nāk no dažādiem avotiem, tostarp raktuvju drenāžas, hidrometalurģijas, tērauda velmēšanas, tērauda un krāsaino metālu virsmas apstrādes ar skābi, ķīmiskās rūpniecības, skābju ražošanas, krāsvielu, elektrolīzes, galvanizācijas, mākslīgo šķiedru un citām rūpniecības nozarēm. Visbiežāk sastopamie skābie notekūdeņi ir sērskābes notekūdeņi, kam seko sālsskābes un slāpekļskābes notekūdeņi. Katru gadu Ķīna izvada gandrīz miljonu kubikmetru rūpniecisko skābju atkritumu, un, ja šie notekūdeņi tiek novadīti tieši bez attīrīšanas, tie korodēs cauruļvadus, bojās kultūraugus, kaitēs zivīm, kuģiem un iznīcinās vides veselību. Rūpnieciskie skābie notekūdeņi pirms novadīšanas ir jāattīra, lai tie atbilstu valsts novadīšanas standartiem, skābos notekūdeņus var pārstrādāt un atkārtoti izmantot. Apstrādājot atkritumu skābi, var izvēlēties metodes, tostarp sāls apstrādi, koncentrēšanas metodi, ķīmiskās neitralizācijas metodi, ekstrakcijas metodi, jonu apmaiņas sveķu metodi, membrānas atdalīšanas metodi utt.

1. sāls pārstrāde

Tā sauktā sālīšana ir liela daudzuma piesātināta sālsūdens izmantošana, lai nogulsnētu gandrīz visus organiskos piemaisījumus atkritumskābē. Tomēr šī metode radīs sālsskābi un ietekmēs sērskābes atgūšanu un izmantošanu atkritumskābē, tāpēc tika pētīta organisko piemaisījumu sālīšanas metode atkritumskābē ar piesātinātu nātrija bisulfāta šķīdumu.
Atkritumskābe satur sērskābi un dažādus organiskus piemaisījumus, kas galvenokārt ir neliels daudzums 6-hlor-3-nitrotoluol-4-sulfonskābes un dažādi izomēri, izņemot 6-hlor-3-nitrotoluol-4-sulfonskābi, kas rodas toluola sulfonēšanas, hlorēšanas un nitrifikācijas procesā. Sālīšanas metode ir izmantot lielu daudzumu piesātināta sālsūdens, lai nogulsnētu gandrīz visus organiskos piemaisījumus atkritumskābē. Sālīšanas pārstrādes metode var ne tikai noņemt dažādus organiskos piemaisījumus no atkritumskābes, bet arī atgūt sērskābi, lai to izmantotu ražošanas ciklā, ietaupot izmaksas un enerģiju.

2. Cepšanas metode

Gaistošajai skābei, piemēram, sālsskābei, tiek piemērota grauzdēšanas metode, ko no šķīduma atdala, grauzdējot, lai panāktu reģenerācijas efektu.

3. Ķīmiskās neitralizācijas metode

Bāziskā skābju-bāzes reakcija H+(aq)+OH-(aq)=H2O ir arī svarīgs pamats skābi saturošu notekūdeņu attīrīšanai. Izplatītākās skābi saturošu notekūdeņu attīrīšanas metodes ietver neitralizāciju un recirkulāciju, skābju-bāzes notekūdeņu savstarpēju neitralizāciju, zāļu neitralizāciju, filtrācijas neitralizāciju utt. Dažu Ķīnas dzelzs un tērauda uzņēmumu pirmsākumos lielākā daļa no tiem izmantoja skābju-bāzes neitralizācijas metodi, lai attīrītu sālsskābes un sērskābes kodināšanas notekūdeņus, lai pH vērtība sasniegtu izplūdes standartu. Nātrija karbonāts (kalcinētā soda), nātrija hidroksīds, kaļķakmens vai kaļķis kā izejvielas skābju-bāzes neitralizācijai ir plaši izmantots, jo kaļķi ir lēti un viegli pagatavojami.

4. Ekstrakcijas metode

Šķidruma-šķidruma ekstrakcija, kas pazīstama arī kā šķīdinātāja ekstrakcija, ir viengabala darbība, kurā izmanto izejvielu šķidruma komponentu šķīdības atšķirību atbilstošā šķīdinātājā, lai panāktu atdalīšanu. Skābi saturošu notekūdeņu attīrīšanā ir nepieciešams pilnībā kontaktēt skābi saturošus notekūdeņus un organisko šķīdinātāju, lai atkritumskābē esošie piemaisījumi tiktu pārnesti uz šķīdinātāju. Ekstraģenta prasības ir šādas: (1) atkritumskābei jābūt inertai, ķīmiski nereaģēt ar atkritumskābi un nešķīst atkritumskābē; (2) atkritumskābes piemaisījumiem jābūt ar augstu sadalījuma koeficientu ekstraktorā un sērskābē; (3) cena ir zema un viegli iegūstama; (4) viegli atdalīt no piemaisījumiem, nelieli zudumi attīrīšanas laikā. Izplatītākie ekstraktanti ir benzols (toluols, nitrobenzols, hlorbenzols), fenoli (neapstrādāts kreozota difenols), halogenēti ogļūdeņraži (trihloretāns, dihloretāns), izopropilēteris un N-503.

5. jonu apmaiņas sveķu metode

Organisko skābju atkritumu šķidruma apstrādes ar jonu apmaiņas sveķiem pamatprincips ir tāds, ka daži jonu apmaiņas sveķi var absorbēt organiskās skābes no skābju atkritumu šķīduma un izslēgt neorganiskās skābes un metālu sāļus, lai panāktu dažādu skābju un sāļu atdalīšanu.

6. membrānas atdalīšanas metode

Skābiem atkritumiem var izmantot arī membrānas apstrādes metodes, piemēram, dialīzi un elektrodialīzi. Atkritumskābju membrānas atgūšana galvenokārt balstās uz dialīzes principu, ko nosaka koncentrācijas starpība. Visa ierīce sastāv no difūzijas dialīzes membrānas, šķidruma dozēšanas plāksnes, pastiprinošas plāksnes, šķidruma plūsmas plāksnes rāmja utt., un atdalīšanas efekts tiek panākts, atdalot vielas no atkritumiem.

7. dzesēšanas kristalizācijas metode

Dzesēšanas kristalizācijas metode ir metode, lai samazinātu šķīduma temperatūru un nogulsnētu izšķīdušo vielu. Atkritumskābes apstrādes procesā to izmanto, lai atdzesētu atkritumskābes piemaisījumus, lai atgūtu skābes šķīdumu, kas atbilst prasībām un ko var atkārtoti izmantot. Piemēram, velmētavas acilmazgāšanas procesā izvadītā sērskābes atkritumi satur lielu daudzumu dzelzs sulfāta, ko apstrādā ar koncentrēšanas-kristalizācijas un filtrācijas procesu. Pēc dzelzs sulfāta atdalīšanas filtrējot skābi var atgriezt tērauda kodināšanas procesā turpmākai izmantošanai.

Dzesēšanas kristalizācijai ir daudz rūpniecisku pielietojumu, ko šeit ilustrē kodināšanas process metāla apstrādē. Tērauda un mehāniskās apstrādes procesā sērskābes šķīdumu parasti izmanto, lai noņemtu rūsu no metāla virsmas. Tāpēc atkritumu skābes pārstrāde var ievērojami samazināt izmaksas un aizsargāt vidi. Dzesēšanas kristalizāciju rūpniecībā izmanto, lai sasniegtu šo procesu.

8. Oksidācijas metode

Šī metode tiek izmantota jau ilgu laiku, un tās princips ir sadalīt organiskos piemaisījumus sērskābes atkritumos ar oksidētājiem atbilstošos apstākļos, lai to varētu pārvērst oglekļa dioksīdā, ūdenī, slāpekļa oksīdos utt., un atdalīt no sērskābes, lai sērskābes atkritumos varētu veikt attīrīšanu un reģenerāciju. Bieži izmantotie oksidētāji ir ūdeņraža peroksīds, slāpekļskābe, perhlorskābe, hipohlorskābe, nitrāts, ozons utt. Katram oksidētājam ir savas priekšrocības un ierobežojumi.