Rūgščių turinčių nuotekų valymas

Rūgštinės nuotekos – tai nuotekos, kurių pH vertė mažesnė nei 6. Pagal skirtingus rūgščių tipus ir koncentracijas, rūgštines nuotekas galima suskirstyti į neorganines rūgštines nuotekas ir organines rūgštines nuotekas. Stiprios rūgštinės nuotekos ir silpnos rūgštinės nuotekos; monorūgštinės ir polirūgštinės nuotekos; mažos koncentracijos rūgštinės nuotekos ir didelės koncentracijos rūgštinės nuotekos. Paprastai rūgštinėse nuotekose, be rūgščių, dažnai taip pat yra sunkiųjų metalų jonų ir jų druskų bei kitų kenksmingų medžiagų. Rūgštinės nuotekos susidaro iš įvairių šaltinių, įskaitant kasyklų drenažą, hidrometalurgiją, plieno valcavimą, plieno ir spalvotųjų metalų paviršiaus apdorojimą rūgštimi, chemijos pramonę, rūgščių gamybą, dažiklius, elektrolizę, galvanizavimą, dirbtinius pluoštus ir kitus pramonės sektorius. Dažniausiai pasitaikančios rūgštinės nuotekos yra sieros rūgšties nuotekos, po jų seka druskos rūgšties ir azoto rūgšties nuotekos. Kiekvienais metais Kinija išleidžia beveik milijoną kubinių metrų pramoninių rūgščių atliekų. Jei šios nuotekos bus išleidžiamos tiesiogiai be valymo, jos korozuos vamzdynus, pakenks pasėliams, žuvims, laivams ir sunaikins aplinkos sveikatą. Pramoninės rūgštinės nuotekos prieš išleidžiant turi būti išvalytos, kad atitiktų nacionalinius išleidimo standartus, o rūgštines nuotekas galima perdirbti ir pakartotinai panaudoti. Apdorojant rūgščių atliekas, galima pasirinkti tokius metodus kaip druskos apdorojimas, koncentravimo metodas, cheminio neutralizavimo metodas, ekstrahavimo metodas, jonų mainų dervos metodas, membraninio atskyrimo metodas ir kt.

1. druskos perdirbimas

Vadinamasis išsūdymas – tai didelio kiekio sočiųjų druskos vandens panaudojimas beveik visoms organinėms priemaišoms iš atliekų rūgšties nusodinti. Tačiau taikant šį metodą susidaro druskos rūgštis, kuri paveikia sieros rūgšties išgavimą ir panaudojimą iš atliekų rūgšties, todėl buvo tirtas organinių priemaišų išsūdymo iš atliekų rūgšties natrio bisulfato sočiuoju tirpalu metodas.
Atliekų rūgštyje yra sieros rūgšties ir įvairių organinių priemaišų, kurios daugiausia yra nedidelis kiekis 6-chlor-3-nitrotoluen-4-sulfonrūgšties ir įvairių izomerų, išskyrus 6-chlor-3-nitrotoluen-4-sulfonrūgštį, susidarančią tolueno sulfoninimo, chlorinimo ir nitrifikavimo procese. Išsūdymo metodas – tai didelio kiekio sočiųjų druskos vandens panaudojimas, siekiant nusodinti beveik visas organines priemaišas iš atliekų rūgšties. Išsūdymo perdirbimo metodas gali ne tik pašalinti įvairias organines priemaišas iš atliekų rūgšties, bet ir atgauti sieros rūgštį, kurią galima panaudoti gamybos cikle, taupant sąnaudas ir energiją.

2. Skrudinimo būdas

Skrudinimo metodas taikomas lakiosioms rūgštims, tokioms kaip druskos rūgštis, kurios yra atskiriamos nuo tirpalo skrudinant, kad būtų pasiektas regeneravimo efektas.

3. Cheminio neutralizavimo metodas

Bazinė rūgščių-šarmų reakcija H+(aq)+OH-(aq)=H2O taip pat yra svarbus rūgščių turinčių nuotekų valymo pagrindas. Įprasti rūgščių turinčių nuotekų valymo metodai apima neutralizavimą ir perdirbimą, rūgščių-šarmų nuotekų abipusį neutralizavimą, vaistų neutralizavimą, filtravimo neutralizavimą ir kt. Kai kurios Kinijos geležies ir plieno įmonės ankstyvosiomis dienomis naudojo rūgščių-šarmų neutralizavimo metodą druskos rūgšties ir sieros rūgšties ėsdinimo atliekų skysčiams valyti, kad pH vertė pasiektų išleidimo standartą. Natrio karbonatas (soda), natrio hidroksidas, kalkakmenis arba kalkės kaip žaliavos rūgščių-šarmų neutralizavimui, paprastai naudojamos kaip pigios ir lengvai pagaminamos kalkės.

4. Ekstrahavimo metodas

Skysčių-skysčių ekstrakcija, dar vadinama tirpiklio ekstrakcija, yra vienetinė operacija, kurios metu naudojamas žaliavos skysčio komponentų tirpumo skirtumas atitinkamame tirpiklyje, siekiant atskirti komponentus. Valant rūgštis turinčias nuotekas, būtina užtikrinti, kad rūgštis turinčios nuotekos ir organinis tirpiklis visiškai kontaktuotų, kad panaudotoje rūgštyje esančios priemaišos būtų perneštos į tirpiklį. Ekstrakto reikalavimai yra šie: (1) panaudota rūgštis turi būti inertiška, chemiškai nereaguoti su panaudota rūgštimi ir netirpti panaudotoje rūgštyje; (2) panaudotoje rūgštyje esančios priemaišos turi didelį pasiskirstymo koeficientą ekstrakte ir sieros rūgštyje; (3) kaina yra maža ir lengvai gaunama; (4) lengva atskirti nuo priemaišų, maži nuostoliai šalinant. Įprasti ekstrahentai yra benzenas (toluenas, nitrobenzenas, chlorbenzenas), fenoliai (neapdorotas kreozoto difenolis), halogeninti angliavandeniliai (trichloretanas, dichloretanas), izopropilo eteris ir N-503.

5. jonų mainų dervos metodas

Pagrindinis organinių rūgščių atliekų skysčio apdorojimo jonų mainų derva principas yra tas, kad kai kurios jonų mainų dervos gali absorbuoti organines rūgštis iš rūgščių atliekų tirpalo ir išskirti neorganines rūgštis bei metalų druskas, kad būtų galima atskirti skirtingas rūgštis ir druskas.

6. membraninio atskyrimo metodas

Rūgštinėms atliekoms taip pat gali būti taikomi membraniniai apdorojimo metodai, tokie kaip dializė ir elektrodializė. Membraninis rūgščių atliekų regeneravimas daugiausia grindžiamas dializės principu, kuris pagrįstas koncentracijos skirtumu. Visas įrenginys sudarytas iš difuzinės dializės membranos, skysčio dozavimo plokštės, sutvirtinimo plokštės, skysčio srauto plokštės rėmo ir kt., o atskyrimo efektas pasiekiamas atskiriant medžiagas iš atliekų skysčio.

7. aušinimo kristalizacijos metodas

Aušinimo kristalizacijos metodas – tai metodas, skirtas tirpalo temperatūrai sumažinti ir ištirpusioms medžiagoms nusodinti. Atliekų rūgšties apdorojimo procese naudojamas aušinant priemaišas iš atliekų rūgšties, kad būtų gautas rūgšties tirpalas, atitinkantis reikalavimus ir galintis būti pakartotinai panaudotas. Pavyzdžiui, valcavimo staklės acilinio plovimo proceso metu išleidžiamose sieros rūgšties atliekose yra didelis kiekis geležies sulfato, kuris apdorojamas koncentravimo-kristalizacijos ir filtravimo būdu. Pašalinus geležies sulfatą filtruojant, rūgštis gali būti grąžinta į plieno ėsdinimo procesą tolesniam naudojimui.

Aušinimo kristalizacija turi daug pramoninių pritaikymų, kuriuos čia iliustruoja metalo apdirbimo ėsdinimo procesas. Plieno ir mechaninio apdirbimo procesuose sieros rūgšties tirpalas dažniausiai naudojamas rūdims nuo metalo paviršiaus pašalinti. Todėl panaudotos rūgšties perdirbimas gali gerokai sumažinti išlaidas ir apsaugoti aplinką. Aušinimo kristalizacija pramonėje naudojama šiam procesui pasiekti.

8. Oksidacijos metodas

Šis metodas naudojamas jau ilgą laiką, o principas yra skaidyti sieros rūgšties atliekose esančias organines priemaišas oksidatoriais tinkamomis sąlygomis, kad jas būtų galima paversti anglies dioksidu, vandeniu, azoto oksidais ir kt., ir atskirti nuo sieros rūgšties, kad sieros rūgšties atliekas būtų galima išvalyti ir regeneruoti. Dažniausiai naudojami oksidatoriai yra vandenilio peroksidas, azoto rūgštis, perchlorito rūgštis, hipochlorito rūgštis, nitratas, ozonas ir kt. Kiekvienas oksidatorius turi savo privalumų ir trūkumų.