Hızlı yanıt: Ağır metal atık suyu, çözünmüş metallerin çözünmez katılara dönüştürülmesiyle arıtılır — genellikle kireç veya kostik ile pH yükseltilerek hidroksitlere, bazen sınır çok düşük olduğunda sülfürlere — ardından çamurun çökeltilmesi ve susuzlaştırılmasıyla. Çamur pahalı kısımdır: hidroksit çamuru çökeltme tankından çıktığında %96–99 su içerir ve bunu tehlikeli atık olarak taşınabilecek bir kek haline getiren şey bir filtre presidir.
Ağır metal atık suyu olarak ne sayılır?
Elektrokaplama ve metal yüzey işlem durulama suyu, baskı devre kartı dağlama, asitleme hatları, batarya üretimi ve geri dönüşümü, maden suyu ve atıkları, tabakhane atıksuyu (krom) ile bazı tekstil ve pigment akımları. Düzenleyicilerin gerçekte listelediği metaller kısa bir kümedir. 40 CFR Part 433'teki ABD metal yüzey işlem kuralları düzenler kadmiyum, krom, bakır, kurşun, nikel, gümüş, çinko ve siyanürAyrıca toplam toksik organikler, yağ ve gres, TSS ve pH.
Sınırlar sıkıdır. Bölüm 433 kapsamında, toplam krom için günlük maksimum 2,77 mg/L ve aylık ortalama 1,71 mg/L'dir; bakır 3,38 / 2,07; nikel 3,98 / 2,38; çinko 2,61 / 1,48; kurşun 0,69 / 0,43; kadmiyum 0,69 / 0,26; gümüş 0,43 / 0,24; siyanür 1,20 / 0,65. Yeni kaynaklar 0,11 / 0,07 mg/L kadmiyum limitiyle karşı karşıyadır. Bir kaplama hattından gelen durulama suyu onlarca ila yüzlerce mg/L metal taşıyabilir, bu nedenle birçok durumda giderim %99'dan daha iyi olmalıdır.
Adım 1: Çökelmeyi bozan akışları ön işleme tabi tutun
Başka her şeyden önce iki akışın ele alınması gerekir ve bunların ana akışa karıştırılması, bir arıtma tesisinin izin şartlarını yerine getirememesinin en yaygın nedenidir.
- Heksavalent krom Hidroksit olarak çökelmez. Önce triyalan kroma indirgenmesi gerekir, genellikle düşük pH'ta sodyum metabisülfit ile, ve ancak o zaman diğer metallerle birlikte Cr(OH)₃ olarak çöktürülebilir.
- Siyanür Siyanür kaplama banyolarından gelen siyanür, akış metaller arıtımına katılmadan önce ayrı olarak alkali klorlama ile yok edilir. Yönetmelik açıktır: siyanür izleme, siyanür arıtımından sonra ve diğer akışlarla seyreltmeden önce yapılır.
- Şelatlayıcı ajanlar (EDTA, sitrat, elektriksiz nikel veya alkalin çinkodan amonyak) metalleri çözeltide tutar ve hidroksit çökelmesini durdurur. Bunları içeren akımlar ayrılır ve ya ayrı ayrı işleme tabi tutulur ya da daha güçlü bir çöktürücü ile dozlanır.
Adım 2: çöktürme — hidroksit, sülfür veya her ikisi
Hidroksit çöktürmesi
pH'ı sönmüş kireç, kostik soda veya magnezyum hidroksit ile yükseltin ve metaller hidroksitler olarak çökelir. pH 6'nın altında çok az çökelme olur; optimum pH, hangi metalin ve hangi karşı iyonun mevcut olduğuna bağlıdır ve her metal farklı bir pH'ta minimum çözünürlüğüne ulaşır, bu nedenle karışık bir akım normalde bir uzlaşma pH'ında çökeltilir ve ardından, eğer tek bir metal hâlâ sınırın üzerindeyse, ikinci bir pH'ta cilalanır.
ABD Ordusu Mühendisler Birliği yağış kılavuzu (EM 1110-1-4012), hidroksit çöktürmesinin krom, nikel, kadmiyum, bakır ve çinkoyu 1,0 mg/L'nin altına indirebileceğini belirtmekte, ancak kurşun, manganez ve gümüşün bu yöntemle yeterince arıtılamayabileceğini not etmektedir. Kireç en ucuz olanıdır ancak en fazla çamuru üretir: EPA kimyasal çöktürme bilgi föyü, kirecin kostik ile karşılaştırıldığında atık çamur hacmini yüzde 50'ye kadar artırabileceği konusunda uyarmaktadır.
Sülfür çöktürme
Metal sülfürler, hidroksitlerden çok daha az çözünürdür. Aynı USACE kılavuzu, saf sudaki teorik çözünürlükleri tablo halinde verir: bakır hidroksit 2,2×10⁻² mg/L'ye karşı bakır sülfür 5,8×10⁻¹⁸ mg/L; çinko 1,1'e karşı 2,3×10⁻⁷; kurşun 2,1'e karşı 3,8×10⁻⁹; kadmiyum 2,3×10⁻⁵'e karşı 6,7×10⁻¹⁰. Sülfür reaksiyonları nötr pH'a yakın (7–9) gerçekleşir ve sülfür çamurunun pH 5'te hidroksit çamurundan yaklaşık üç kat daha az sızıntı yapma eğiliminde olduğu bildirilmektedir.
Fiyat uygun. Sodyum sülfür ve hidrojen sülfür gazı tehlikelidir, atık sudan fazla sülfürün uzaklaştırılması gerekir ve çökelek ince olup yavaş çöker. Olağan uzlaşma, ana adım olarak hidroksit çöktürmesi ve yalnızca aksi halde sınırını karşılamayacak metal için — tipik olarak kurşun, kadmiyum veya gümüş — küçük bir sülfür son işlem aşamasıdır.
Koagülasyon ve çökelme
Yeni oluşan hidroksit flokları küçüktür. Bunları çökelebilir floklar haline getirmek için ferrik klorür veya bir polimer dozlanır ve su bir durultucuya, lamelli çökeltme tankına veya DAF ünitesine geçer. Durultucu alt akımı çamurdur: tipik olarak %1–4 katı madde ve USACE kılavuzunun ifadesiyle, yüzde 96 ila 99 su.
Adım 3: çamur — maliyet sürücüsü
Metal hidroksit çamuru genellikle listelenmiş bir tehlikeli atıktır (ABD'de elektrokaplama çamuru için F006), bu nedenle ağırlıkça tehlikeli atık oranlarından bertaraf edilir. Katılarla birlikte taşınan her ton su, kaybedilen paradır. Bu nedenle susuzlaştırma sonradan akla gelen bir şey değildir; tüm tesisin işletme maliyetini belirler.
USACE kılavuzu, çöktürücüye göre hidroksit çamuru için ölçülmüş plaka-çerçeve filtre presi sonuçlarını verir:
| Çökeltici | Kek katıları | Filtrasyon süresi | Çamur yoğunluğu | Kuru katı madde tonu başına çamur hacmi |
|---|---|---|---|---|
| Kostik soda (NaOH) | 30% | 7–8 saat | 1.300 kg/m³ | 5,0 m³ |
| Sönmüş kireç (Ca(OH)₂) | 35% | 7–9 sa | 1.400 kg/m³ | 4,2 m³ |
| Magnezyum hidroksit (Mg(OH)₂) | 55% | 1,5–2,0 sa | 1.600–1.750 kg/m³ | 2,2 m³ |
İki şey öne çıkıyor. Birincisi, yukarı akışta seçtiğiniz çöktürücü, filtre presin kendisinden daha fazla filtre presi sonucunu değiştirir: magnezyum hidroksit çamuru dört kat daha hızlı filtre eder ve hacmin yarısından daha azını üretir, kirecin yaklaşık üç katı reaktif maliyetiyle. İkincisi, kostik çamur bile bir filtre presinde %30 katı maddeye ulaşır; bu, jelatinimsi hidroksit flokunda bir bant presi veya santrifüjün nadiren başardığı bir şeydir.
Metal hidroksit çamuru için filtre pres boyutlandırma
Günlük kuru katıdan başlayın, akıştan değil. %35 kek katısında günde 100 kg kuru metal hidroksit üreten bir kaplama hattı yaklaşık 285 kg kek, yani 1.400 kg/m³ yoğunlukta yaklaşık 0,2 m³ verir. Bu, küçük bir odacıklı filtre presiBu çamur için özellikle önemli olan noktalar:
- Çevrim süresi uzun. Tablodaki 7–9 saatlik filtrasyon süreleri gerçektir; hidroksit flokları sıkıştırılabilir ve bezi kör eder. Bir vardiyada birçok döngü yerine bir döngü için boyutlandırın.
- Membran sıkıştırma yardımcı olur. A membran filtre presi döngüyü kısaltabilir ve kek katılarını birkaç puan daha yükseltebilir; bu, bertaraf tehlikeli atığın tonu başına ücretlendirildiğinde hızla geri ödeme sağlar.
- Kumaş seçimi. Kalenderlenmiş yüzeye sahip monofilament polipropilen, hidroksit kekini temiz bir şekilde serbest bırakır ve multifilament kumaşı kör eden ince parçacıklara direnç gösterir. Bkz. elektrokaplama atık suyu filtre presi boyutlandırma kumaş ve tabak seçimi için.
- Malzemeler. Polipropilen plakalar ve bez, asit ön işleminden alkali çöktürmeye kadar olan pH değişimini korozyon olmadan idare eder; besleme pompası bir hava tahrikli diyafram pompası veya korozyona dayanıklı yapıda bir vidalı pompa.
- Filtrat geri döner. Filtre presi filtratı, çöktürme pH'ında ince taneler ve çözünmüş metal taşır; bunu doğrudan deşarja değil, her zaman arıtıcı girişine geri döndürün.
Bir arıtma ve susuzlaştırma teklifi için neler gönderilmeli
Yararlı bir sorgu şunları içerir: süreç (kaplama türü, dağlama, batarya, maden suyu), günlük debi, ham akımın analizi (her metal, siyanür, pH, varsa şelatlayıcılar), uymanız gereken deşarj limitleri ve çamurun nasıl bertaraf edileceği. Bunlardan çöktürme aşamasını boyutlandırabilir, günlük kuru katı maddeyi tahmin edebilir ve presi, bezi ve pompayı seçebiliriz. Halihazırda çamurunuz varsa, bir numune gönderin: bir filtrasyon testi, herhangi bir fiyat teklifi verilmeden önce bize çevrim süresini ve kek katı maddelerini söyler.
İlgili: bir atık su tesisi ne kadar çamur üretir, Amonyak azotu giderimi, ve Endüstriyel atık su arıtma ekipmanları.
Sıkça sorulan sorular
Ağır metalleri çökeltmek için hangi pH kullanılır?
Hidroksit çöktürme, alkali aralıkta, genellikle metal karışımına bağlı olarak pH 8 ile 11 arasında bir yerde yürütülür; pH 6'nın altında neredeyse hiçbir şey çökmez. Her metalin kendi minimum çözünürlük pH'ı vardır, bu nedenle karışık akımlar bir uzlaşma pH'ında çöktürülür ve inatçı bir metal ikinci bir pH'da veya sülfür ile parlatılır.
Heksavalent krom neden ayrı olarak ele alınır?
Cr(VI) her pH değerinde çözeltide kaldığı için önce Cr(III)'e indirgenmesi gerekir; bu genellikle asidik koşullarda sodyum metabisülfit ile yapılır ve ancak bundan sonra diğer metallerle birlikte krom hidroksit olarak çökelir.
Sülfür çöktürme, hidroksitten daha mı iyi?
Çok daha düşük kalıntı metal seviyelerine ulaşır, teorik çözünürlükte birçok mertebe daha iyidir ve çamur daha az sızıntı yapar. Daha pahalıdır, reaktifler tehlikelidir ve çökelek yavaş çöker, bu nedenle genellikle tüm akış yerine kurşun, kadmiyum veya gümüş için bir parlatma adımı olarak kullanılır.
Metal hidroksit çamuru bir filtre presinde ne kadar kuruyabilir?
Ölçülen plaka-çerçeve sonuçları, kostik çamuru için yaklaşık %30 katı, kireç çamuru için %35 ve magnezyum hidroksit çamuru için %55'tir. Bir membran sıkma aşaması birkaç puan daha ekler.
Metal hidroksit çamuru tehlikeli atık mıdır?
Çoğu yargı bölgesinde evet. ABD'de, elektrokaplamadan kaynaklanan atık su arıtma çamuru F006 tehlikeli atık olarak listelenir ve ağırlığa göre bertaraf edilir, bu nedenle mümkün olan en yüksek kek katılarına kadar susuzlaştırma bu kadar önemlidir.
Filtre presi filtratını doğrudan tahliye edebilir miyim?
Hayır. Hidroksit çamurundan gelen filtrat, çöktürme pH'ında ince taneler ve bir miktar çözünmüş metal taşır. Bunu tekrar çökeltme ve nihai pH düzeltmesinden geçmesi için durultucu girişine geri gönderin.
Ham su analizinizi, debi ve deşarj limitlerinizi gönderin; çöktürme kademesini ve filtre presi birlikte boyutlandıralım: ağır metal arıtma teklifi talep et.
Referanslar: 40 CFR Bölüm 433 — Metal Yüzey İşleme Noktasal Kaynak Kategorisi (eCFR), ABD Ordusu Mühendisler Birliği — EM 1110-1-4012, Çöktürme/Koagülasyon/Flokülasyon (2001), US EPA — Atıksu Teknolojisi Bilgi Föyü: Kimyasal Çöktürme (832-F-00-018).
Bu makale, rehberimizin bir parçasıdır: wastewater sludge dewatering.