معالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الأحماض

مياه الصرف الصحي الحمضية هي مياه الصرف الصحي ذات قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 6. وفقا لأنواع وتركيزات الأحماض المختلفة، يمكن تقسيم مياه الصرف الصحي الحمضية إلى مياه الصرف الصحي الحمضية غير العضوية ومياه الصرف الصحي الحمضية العضوية.مياه الصرف الصحي الحمضية القوية ومياه الصرف الصحي الحمضية الضعيفة؛مياه الصرف الصحي أحادية الحموضة ومياه الصرف الصحي متعددة الأحماض؛مياه الصرف الصحي الحمضية منخفضة التركيز ومياه الصرف الصحي الحمضية عالية التركيز.عادةً ما تحتوي مياه الصرف الصحي الحمضية، بالإضافة إلى احتوائها على بعض الأحماض، على أيونات المعادن الثقيلة وأملاحها ومواد ضارة أخرى.تأتي مياه الصرف الصحي الحمضية من مجموعة واسعة من المصادر، بما في ذلك تصريف المناجم، والمعادن المائية، ودرفلة الفولاذ، والمعالجة الحمضية السطحية للصلب والمعادن غير الحديدية، والصناعة الكيميائية، وإنتاج الأحماض، والأصباغ، والتحليل الكهربائي، والطلاء الكهربائي، والألياف الاصطناعية وغيرها من القطاعات الصناعية.مياه الصرف الصحي الحمضية الشائعة هي مياه الصرف الصحي التي تحتوي على حمض الكبريتيك، تليها مياه الصرف الصحي التي تحتوي على حمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك.في كل عام، توشك الصين على تصريف ما يقرب من مليون متر مكعب من حمض النفايات الصناعية، إذا تم تصريف هذه المياه العادمة مباشرة دون معالجة، فسوف تؤدي إلى تآكل خطوط الأنابيب، وإتلاف المحاصيل، والإضرار بالأسماك، وإتلاف السفن، وتدمير الصحة البيئية.يجب معالجة مياه الصرف الصحي الحمضية الصناعية للوفاء بمعايير التصريف الوطنية قبل التصريف، ويمكن إعادة تدوير مياه الصرف الصحي الحمضية وإعادة استخدامها.عند معالجة حمض النفايات، يمكن اختيار الطرق بما في ذلك معالجة الملح، وطريقة التركيز، وطريقة المعادلة الكيميائية، وطريقة الاستخلاص، وطريقة راتنج التبادل الأيوني، وطريقة الفصل الغشائي، وما إلى ذلك.

1. إعادة تدوير الملح

ما يسمى بالتمليح هو استخدام كمية كبيرة من المياه المالحة المشبعة لترسيب جميع الشوائب العضوية تقريبًا في حمض النفايات.ومع ذلك، فإن هذه الطريقة ستنتج حمض الهيدروكلوريك وتؤثر على استخلاص واستخدام حمض الكبريتيك في حمض النفايات، لذلك تمت دراسة طريقة تمليح الشوائب العضوية في حمض النفايات بمحلول مشبع من ثنائي كبريتات الصوديوم.
يحتوي حمض النفايات على حمض الكبريتيك وشوائب عضوية مختلفة، والتي تتكون أساسًا من كمية صغيرة من 6-كلورو-3-نيتروتولوين-4 حمض السلفونيك وأيزومرات مختلفة بخلاف 6-كلورو-3-نيتروتولوين-4-حمض السلفونيك الناتج عن التولوين في عملية السلفنة والكلور والنترجة.تتمثل طريقة التمليح في استخدام كمية كبيرة من الماء المالح المشبع لترسيب جميع الشوائب العضوية تقريبًا في حمض النفايات.إن طريقة إعادة تدوير الملح لا يمكنها فقط إزالة الشوائب العضوية المختلفة في حمض النفايات، ولكن أيضًا استعادة حمض الكبريتيك لوضعه في دورة الإنتاج، مما يوفر التكلفة والطاقة.

2. طريقة التحميص

يتم تطبيق طريقة التحميص على الحمض المتطاير مثل حمض الهيدروكلوريك، والذي يتم فصله عن المحلول عن طريق التحميص لتحقيق تأثير الاسترداد.

3. طريقة التعادل الكيميائي

يعد التفاعل الحمضي القاعدي الأساسي لـ H+(aq)+OH-(aq)=H2O أيضًا أساسًا مهمًا لمعالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على حمض.تشمل الطرق الشائعة لمعالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الأحماض المعادلة وإعادة التدوير، والتحييد المتبادل لمياه الصرف الصحي الحمضية، وتحييد الأدوية، وتحييد الترشيح، وما إلى ذلك. في الأيام الأولى لبعض شركات الحديد والصلب في الصين، استخدم معظمها طريقة تحييد القاعدة الحمضية لمعالجة نفايات حمض الهيدروكلوريك وتخليل حمض الكبريتيك، بحيث تصل قيمة الرقم الهيدروجيني إلى معيار التفريغ.كربونات الصوديوم (رماد الصودا)، هيدروكسيد الصوديوم، الحجر الجيري أو الجير كمواد خام لتحييد القاعدة الحمضية، الاستخدام العام رخيص، وسهل صنع الجير.

4. طريقة الاستخراج

استخلاص سائل-سائل، والمعروف أيضًا باسم استخلاص المذيبات، هو عملية وحدة تستخدم الفرق في قابلية ذوبان المكونات الموجودة في سائل المادة الخام في المذيب المناسب لتحقيق الانفصال.في معالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الحمض، من الضروري جعل مياه الصرف الصحي المحتوية على الحمض والمذيب العضوي على اتصال كامل، بحيث يتم نقل الشوائب الموجودة في حمض النفايات إلى المذيب.متطلبات المستخرج هي: (1) أن يكون حمض النفايات خاملاً، ولا يتفاعل كيميائياً مع حمض النفايات، ولا يذوب في حمض النفايات؛(2) الشوائب الموجودة في حمض النفايات لها معامل تقسيم عالي في المستخرج وحمض الكبريتيك؛(3) السعر رخيص وسهل الحصول عليه؛(4) من السهل فصلها عن الشوائب، وخسارة صغيرة عند التجريد.تشمل المستخلصات الشائعة البنزين (التولوين، النيتروبنزين، الكلوروبنزين)، الفينولات (خام الكريوسوت ثنائي الفينول)، الهيدروكربونات المهلجنة (ثلاثي كلورو إيثان، ثنائي كلورو إيثان)، إيثر الأيزوبروبيل وN-503.

5. طريقة راتنج التبادل الأيوني

المبدأ الأساسي لمعالجة سائل نفايات الأحماض العضوية بواسطة راتنجات التبادل الأيوني هو أن بعض راتنجات التبادل الأيوني يمكنها امتصاص الأحماض العضوية من محلول حمض النفايات واستبعاد الأحماض غير العضوية والأملاح المعدنية لتحقيق فصل الأحماض والأملاح المختلفة.

6. طريقة الفصل الغشائي

بالنسبة لسائل النفايات الحمضية، يمكن أيضًا استخدام طرق معالجة الأغشية مثل غسيل الكلى والغسيل الكهربائي.يعتمد استرداد الغشاء لحمض النفايات بشكل أساسي على مبدأ غسيل الكلى، والذي يكون مدفوعًا باختلاف التركيز.يتكون الجهاز بأكمله من غشاء غسيل الكلى المنتشر، ولوحة توزيع السائل، ولوحة التعزيز، وإطار لوحة تدفق السائل، وما إلى ذلك، ويحقق تأثير الفصل عن طريق فصل المواد في سائل النفايات.

7. طريقة التبلور بالتبريد

طريقة بلورة التبريد هي طريقة لتقليل درجة حرارة المحلول وترسيب المذاب.يتم استخدامه في عملية معالجة حمض النفايات حيث يتم تبريد الشوائب الموجودة في حمض النفايات لاستعادة المحلول الحمضي الذي يلبي المتطلبات ويمكن إعادة استخدامه.على سبيل المثال، تحتوي نفايات حمض الكبريتيك التي يتم تفريغها من عملية غسل الأسيل في مطحنة الدرفلة على كمية كبيرة من كبريتات الحديدوز، والتي تتم معالجتها عن طريق عملية التركيز والتبلور والترشيح.بعد إزالة كبريتات الحديدوز عن طريق الترشيح، يمكن إعادة الحمض إلى عملية تخليل الفولاذ لمواصلة استخدامه.
لبلورة التبريد العديد من التطبيقات الصناعية، والتي يتم توضيحها هنا من خلال عملية التخليل في معالجة المعادن.في عملية الفولاذ والمعالجة الميكانيكية، يتم استخدام محلول حمض الكبريتيك عادة لإزالة الصدأ على سطح المعدن.ولذلك، فإن إعادة تدوير حمض النفايات يمكن أن تقلل التكاليف بشكل كبير وتحمي البيئة.يتم استخدام بلورة التبريد في الصناعة لتحقيق هذه العملية.

8. طريقة الأكسدة

وقد استخدمت هذه الطريقة منذ زمن طويل، والأصل فيها هو تحلل الشوائب العضوية الموجودة في نفايات حمض الكبريتيك عن طريق عوامل مؤكسدة تحت ظروف مناسبة، بحيث يمكن تحويلها إلى ثاني أكسيد الكربون، وماء، وأكاسيد النيتروجين وغيرها، و يتم فصله عن حمض الكبريتيك، بحيث يمكن تنقية واسترداد نفايات حمض الكبريتيك.المواد المؤكسدة شائعة الاستخدام هي بيروكسيد الهيدروجين وحمض النيتريك وحمض البيركلوريك وحمض الهيبوكلوروس والنترات والأوزون وما إلى ذلك.كل مؤكسد له مزاياه وقيوده.