پکیج خنثی سازی

یکی از فرآیندهای که در تصفیه فاضلاب به ویژه در تصفیه فاضلاب های صنعتی نقش بسیار مهمی دارد فرآیند خنثی سازی است. اکثر فاضلابهای صنعتی دارای PH قلیایی ( بیش از ۷ ) و یا اسیدی ( کمتر از ۷ ) می باشند. به طور مثال:

–         پساب رنگرزی الیاف پنبه معمولاً دارای پی اچ ۱۰ الی ۱۱ است.

–         پساب صنایع نوشابه سازی دارای پی اچ ۸ الی ۹٫۵ می باشد.

–         پساب صنایع فولاد و آبکاری

–         پساب پتروشیمی ها که معمولاً یا کاملاً اسیدی و یا کاملاً قلیائی است.

و بسیاری دیگر از انواع فاضلاب های صنعتی که با توجه به ماهیت محصولات تولیدی در کارخانجات پساب های با کیفیت متفاوت دارند.

پی اچ اسیدی باعث خوردگی بتن ، سطوح فلزی و تجهیزات و دستگاهها می گردد.

پی اچ قلیائی باعث رسوب گذاری برخی املاح در خطوط لوله و مخازن می گردد و بعضاً ایجاد انسداد می نماید.

پی اچ های اسیدی و یا قلیائی علاوه بر اختلال شدید در فرآیندهای تصفیه ، اعم از شیمیائی و یا حتی فیزیکی ، باعث مرگ باکتریها و بازدارندگی فعالیتهای بیولوژیکی می گردند.

با توجه به ضرر و زیان شدید پی اچ های اسیدی و یا قلیائی در مراحل مختلف فرآیند تصفیه معمولاً در اولین مرحله از فرآیند تصفیه عملیات خنثی سازی انجام می گیرد. بسیاری از تصفیه خانه ها عملیات خنثی سازی را همراه با متعادل سازی انجام می دهند. در برخی موارد هم عملیات خنثی سازی پس از مرحله تصفیه فیزیکی وشیمیائی صورت می پذیرد مثل خنثی سازی پساب های صنعت آبکاری پس از مرحله رسوب سازی وجداسازی فلزات مزاحم.

کاربرد پکیج خنثی سازی

در ادامه کاربرد پکیج های خنثی سازی در تصفیه و خنثی سازی فاضلاب های اسیدی و قلیایی شرح داده می شود:

خنثی سازی پساب های اسیدی:

۱- مقدمه

معمولاً فاضلاب های اسیدی را با اضافه کردن مواد قلیائی مثل آهک (آهک هیدراته) ، سودسوزآور و یا کربنات سدیم خنثی می نماید. میزان مصرف آهک و یا سود سوزآور در آزمایشگاه و با استفاده از انجام یک سری آزمایش بر روی نمونه واقعی پساب مربوطه تعیین می شود.
بازیافت اسید و به حداقل رسانیدن مقدار اسید دفعی به محیط بسیار مهم است. سه روش برای به حداقل رسانیدن مواد زائد دفعی وجود دارد.
– مصرف متناسب با نیاز
– استفاده مجدد
– تصفیه
مصرف متناسب با نیاز باعث صرفه جویی و کاهش مواد زائد دفعی می شود. استفاده صحیح از اسید، عدم اختلاط اسید با مواد شیمیائی دیگر، دقت در انتقال میزان اسید مورد نیاز نمونه مواردی هستند که می تواند در کاهش اسید دفعی موثر باشد. روش دیگر کاهش ضایعات، استفاده مجدد است. استفاده مجدد اسید برای یک فرآیند یا فرآیندهای دیگر می تواند موثر باشد. برای این مهم می توان یک تانک برای ذخیره اسیدهای مازاد برگشتی در نظر گرفت و به جای تخلیه اسید به سیستم فاضلاب، با رعایت موارد ایمنی اسید را به تانک ذخیره منتقل و از آن مجددا“ استفاده نموده استفاده مجدداز اسید مصرف نشده و مازاد علاوه بر کاهش ضایعات موجب صرفه جویی در خرید مواد شیمیائی می شود.
تصفیه اسیدهای دورریز آخرین روش کاهش خطرات دفع اسید می باشد اسیدهای دفعی باید خنثی شده به نحوی که خطرات زیست محیطی برای انتقال و دفع آن نداشته باشد. تصفیه به عنوان آخرین راه حل می باشد. روش کاهش خطر اسیدها خنثی سازی آنها است.

۲- خنثی سازی
اگر اسید به فلزات و آلاینده های خطرناک آلوده نباشد می توان آن را خنثی و دفع نمود. خنثی سازی اسید هزینه های دفع را کاهش می دهد.
غالبا“ فاضلابهای صنعتی اسیدی یا بازی بوده و ممکن است قبل از تصفیه های بعدی یا ورود به سیستم فاضلابروی بهداشتی شهر به خنثی سازی نیاز داشته باشد فاضلابهای اسیدی را می توان با عبور از بسترهای ستون آهکی، از طریق افزودن آهک، سود سوزآور (NAON) یا کربنات سدیم (Na2 Co3) خنثی نمود. فاضلابهای اسیدی را می توان با آهک هیدراته خنثی کرد. معمولا“ دو یا سد مخزن مجهز به همزن بصورت سری بکار می رود. هر مخزن دارای یک آشکار ساز PH است.
از آنجا که آهک ارزانتر از سایر قلیاها می باشد متداولترین ماده شیمیائی مورد استفاده برای خنثی سازی است. سود سوزآور (Naoh) یا خاکستر سودا (Na2Co3) نیز به طریق مشابهی مورد استفاده قرار می گیرند. تصفیه با آهک اغلب در تصفیه فاضلاب به کار می رود آهک آبدیده توسط واکنش آهک زنده (Cao) با آب تهیه می شود. آهک زنده به شکل خشک بصورت گرانول یا کلوخه در دسترس است که شکل کلوخه آن بیشتر معمولی است. آهک زنده معمولا” ۹۰-۷۰ درصد Cao و وزن مخصوص kg/m3 1120-880 را داراست. آهک زنده به شکل کیسه، بشکه و یا فله حمل می گردد. اگر مقدار آهک مورد نیاز کم باشد، کاربرد آهک هیدراته (Ca(OH)2) مطلوبتر است. چون تجهیزات آماده سازی کمتری لازم دارد. آهک هیدراته ۹۹-۸۲ درصد Ca(OH)2 دارد و به صورت پودر در دسترس است.
برای کنترل PH در حدود خنثی به سه روش امکان پذیر است
۱- روش مداوم بدون کنترل PH
۲- روش منقطع با کنترل PH
۳- روش مداوم با کنترل PH

۱- ساده ترین روش سیستم مداوم بدون کنترل PH است که در این روش پساب اسیدی از بستر سنگ آهک عبور داده می شود.
۲- در روش منقطع (Batch) برای خنثی کردن پساب قلیا اضافه می شود در حین افزایش PH اندازه گیری می شود و تا رسیدن به PH مورد نظر ادامه می یابد در موقعیکه PH به حد مورد نظر رسید پساب تخلیه می شود.
۳- روش پیشرفته کنترل PH در جریان مداوم است که از PH متربرای اندازه گیری PH استفاده می شود و با توجه به آن مقدار مورد نیاز مواد شیمیائی خنثی کننده اضافه می شود و فاضلاب با همزن یکنواخت می شود.
اسید سولفوریک توسط آهک، خاکستر سودا (کربنات سدیم) و سودا (هیدروکسید سدیم) و هیدروکسید منیزیم خنثی می شود. خصوصیات خنثی سازی و مقایسه آنها در جدول ارائه شده است. فاکتورهای انتخاب مواد خنثی کننده شامل مقدار لجن تولیدی، خصوصیات عمل آوری لجن و کیفیت پساب می باشد و استفاده از آهک اقتصادی و همچنین دارای مزایا، سرعت خنثی سازی، لجن غلیظ و با حجم کم و نگهداری آسان می باشد.

۳- مقایسه انواع قلیاها برای تصفیه پساب
از مواد قلیایی که برای خنثی سازی اسید استفاده می شود. خصوصیات هر ماده قلیا تشریح می گردد.
برای انتخاب ماده قلیا ویژگیهای مهمی مانند ظرفیت خنثی سازی یا مقدار مواد مورد نیاز برای خنثی سازی و هزینه های تهیه و نگهداری مواد قلیائی، شکل فیزیکی (مایع یا گرانول)، نحوه آماده سازی، خطرات تماس، نقطه انجماد در طراحی یستم تصفیه مهم هستند. مواد حاصل از خنثی سازی نیز مهم می باشد. جامدات حاصل از خنثی سازی و مواد ناخالصی عامل خنثی سازی در نظر گرفته شود.
همچنین حداکثر PH قابل دستیابی توسط عامل خنثی ساز مهم است.

۳-۱- سود سوزآور
مزایای سود سرعت واکنش بالا و معمولا“ عدم تولید لجن می باشد. همچنین امکان دستیابی به PH بالا نسبت به سایر موارد بیشتر است. نقطه انجماد و خطرات تماس با سود مواردی است که باید در نگهداری آن نکات ایمنی و احتیاط را رعایت نمود. بدلیل اینکه سودا یک قلیای قوی است باید پساب دارای عوامل بافری به حد مناسب باشد.

۳-۲- خاکستر سودا
این ماده بصورت جاده است و مایع تا غلظت ۳۰% می باشد دی اکسید کربن در حین خنثی سازی آزاد می شود و تولید حباب در محلول می نماید

۴- تصفیه فاضلاب اسیدی
اسیدها در صنایع زیادی مورداستفاده قرار می گیرند و خنثی سازی آن یکی از ضرورتهای اکثر تصفیه خانه ها می باشد.
خنثی سازی اسید با افزودن مواد قلیائی به پساب تحت کنترل یک PH متر تا حدی که به حدود خنثی برسد انجام گیرد. تنظیم PH یکی از موارد اولیه و مهم تصفیه فاضلاب شیمیایی می باشد.

۵- پارامترهای اصلی خنثی سازی
۱- خصوصیات پساب
اسیدی بودن پساب با PH مشخص می شود و PH برابر ۷ خنثی بوده و PH کمتراز ۷ اسیدی و بزرگتر از ۷ قلیایی می باشد.

۲- اثرات اسید روی شبکه فاضلاب
فاضلاب اسیدی به سیستم جمع آوری آسیب رسانیده و تولید گازهای خطرناک می کند. همچنین اسید و باز از فعالیت
بیولوژیکی باکتریها در تصفیه خانه جلوگیری می کند.

۳- منابع پساب
فاضلاب اسیدی از صنایع شیمیایی، الکتریکی، فلزی، آبکاری و باتری سازی

۶- استاندارد تخلیه پساب
PH پساب باید بزرگتر از ۵ و کوچکتر از ۹ باشد.

۷- روش تصفیه
اسیدها به روش خنثی سازی تصفیه می شوند.

۷-۱- روش خنثی سازی
کنترل PH پساب که تنظیم PH نامیده می شود یکی از فرآیندهای اصلی تصفیه می باشد. روش خنثی سازی شامل افزودن قلیا به فاضلاب اسیدی تا رسیدن به PH حدود ۷ می باشد در این حالت تنظیم PH و در یک تانک جمع آوری پساب صورت می گیرد.
مقدار قلیای مورد نیاز برای خنثی سازی از منحنی خنثی سازی تعیین می گردد. منحنی خنثی سازی توسط تیتراسیون نمونه های پساب اسیدی با قلیا رسم می شود. مقدار قلیای مورد نیاز خنثی سازی از منحنی خنثی سازی تعیین می شود. برای طراحی سیستم خنثی سازی شامل ابعاد تانک و تجهیزات تزریق مواد قلیایی از منحنی های خنثی سازی استفاده می شود.

۸- طراحی سیستم خنثی سازی
برای خنثی سازی اسید و باز روشهای جرایان مداوم ((Continuous و پیمانه ای کاربرد دارد. در روش مداوم دبی ورودی پساب دارای نوسانات کم بوده و با دبی مشخص وارد سیستم می شود. و با ورود یک متر مکعب پساب به سیستم یک متر مکعب پساب خنثی شده سرریز وخارج می گردد.
سیستم خنثی سازی شامل تانک جمع آوری پساب، تانک جمع آوری اسید غلیظ، تانک خنثی سازی و تانک محلول خنثی سازی می باشد. مشخصات تانکهای مذکور در این قسمت تشریح می گردد.

۸-۱- تانک جمع آوری پساب (اسید رقیق)
۱-۱- حجم مفید باید برای تخلیه ماکزیمم ساعتی به مدت ۲ ساعت و بیشتر را داشته باشد.
۱-۲- تانک باید در مقابل مواد اسیدی مقاوم باشد.
۱-۳- ورودی و خروجی باید در طرفین تانک (مقابل هم) باشند.
۱-۴- یک دستگاه همزن مورد نیاز می باشد.
۱- ۵- مقدار آب تغذیه شده به تانک ثابت باشد.

۸-۲- تانک اسید غلیظ
۲-۱- حجم مفیدباید برای جمع آوری اسید غلیظ دور ریز کافی باشد.
۲-۲- تانک در مقابل اسید مقاوم باشد.
۲-۳- اسید غلیظ باید در تانک جداگانه نگهداری شود و پس از رقیق سازی خنثی شود (برای جلوگیری از ایجاد حرارت)
۲-۴- اسید غلیظ باید به مقدار ثابت و دبی کم به تانک رقیق سازی تخلیه شود.

۸-۳- تانک خنثی سازی
۳-۱- زمان هیدرولیکی باید بیش از از ده دقیقه باشد.
۳-۲- تانک نسبت به مواد اسیدی مقاوم باشد.
۳-۳- یک PH متر برای کنترل PH و یا کنترل اتوماتیک نصب شود.
۳-۴- PH متر باید در محلی نصب شود که اسید و قلیا با هم مخلوط شده باشد.
۳-۵-مواد قلیایی خنثی ساز باید به پساب ورودی تزریق شود.
۳-۶- همزن مکانیکی با سرعت حدود ۱۵۰ دور در دقیقه در تانک نصب شود.
۳-۷- خنثی سازی دو مرحله ای برای اسید قوی مورد نیاز خواهد بود.
۳-۸- ورودی و خروجی در طرفین تانک و مقابل هم باشند.

۸-۴- تانک مواد قلیا
۴-۱- تانک های مواد شیمیایی باید حجم کافی برای خنثی سازی چند روز را داشته باشد.
۴-۲- مقدار مواد موجود در تانک به راحتی قابل تعیین باشد.
۴-۳- تانک نگهداری مواد مقاوم باشد.
۴-۴- تزریق مواد شیمیایی با پمپ انجام می شود.

عملکرد سیستم خنثی سازی به شرح زیر است:
۱- روش خنثی سازی از نوع پیمانه ای می باشد.
۲- اسید دور ریز در تانک جمع آوری اسید تخلیه می گردد.
۳- اسید به تانک خنثی ساز پمپ می شود.
۴- محلول خنثی ساز و آب به پساب اسیدی افزوده می شود.
۵-با PH متر میزان PH پساب کنترل می شود.
۶- پس از خنثی سازی محلول خنثی شده به تانک ته نشینی تخلیه می شود.
۷- پساب ته نشین شده به منهول فاضلاب تخلیه می شود.
۸- می توان برای غبارشوئی قسمت سیمان آنرا وارد تانک خنثی سازی نمود.

 

خنثی سازی پسابهای قلیائی

برای خنثی سازی فاضلاب های قلیائی از اسید سولفوریک که یکی از ارزان ترین اسیدها می باشد استفاده می گردد.کیفیت و غلضت پساب ، میزان مصرف و نوع ماده خنثی کننده و هزینه مواد مصرفی عواملی می باشند که در انتخاب ماده شیمیائی برای خنثی سازی تعیین کننده می باشند.

 

تقریباً در کلیه صنایعی که دارای پی اچ خارج از نرم ( کمتر از ۶ و یا بیشتر از ۹ ) می باشند کاربرد خنثی سازی الزامی است . مثلاً در صنایع پتروشیمی پساب بخش کلر آلکالای دارای پی اچ کمتر از ۴ است که حتماً باید به افزایش سود سوزآور خنثی گردد.

مشخصات فنی پکیج های خنثی سازی

میزان ماده خنثی کننده از طریق انجام آزمایشات و ترسیم منحنی تیتراسیون انجام می گیرد . با توجه به تعیین میزان اسید یا باز مصرفی تجهیزات مربوطه انتخاب می شوند که معمولاً شامل تجهیزات زیر است:

–         سیستم تزریق ماده خنثی کننده شامل پمپ تزریق و متعلقات مربوطه

–         مخازن پلی اتیلنی جهت آماده سازی و رقیق سازی ماده خنثی کننده مجهز به شیر تخلیه و در ابعاد و ضخامت های مختلف.

–         سیستم اختلاط برای همگن کردن در مخزن خنثی سازی با کمک میکسرهای استنلس استیل یا پلی اتیلنی و مقاوم در برابر خوردگی.

–         پی اچ متر ( و یا پی اچ کنترلر ) برای کنترل اسید و یا باز مصرفی . هزینه دستگاه پی اچ کنترلر در حدی است که استفاده از این سیستم که به طور اتوماتیک میزان مصرف و تزریق اسید و باز را کنترل می نماید کاملاً قابل توجیه است.

–         شاسی استنلس استیل همراه با پوشش ضد خوردگی