Metody neutralizace kyselých a alkalických odpadních vod

K odstranění kyselých nebo alkalických nečistot z odpadní vody se odpadní voda neutralizuje. Pro tyto účely se používá několik metod:

1. Neutralizace kyselých odpadních vod alkalickými odpadními vodami v jednom výrobním zařízení.
2. Zpracování činidel.
3. Průchod odpadní vody neutralizační zátěží.
4. Použití kyselých spalin.

Při použití výše uvedených metod závisí kvalita čištění od kyselých a alkalických nečistot také na následujících podmínkách:

• typ a množství kyseliny nebo zásady obsažené v odpadní vodě;
• provozní režim čistíren a měrná spotřeba odpadních vod;
• technologické výrobní procesy v podniku;
• terénní podmínky atd.

Vzájemná neutralizace

Nejjednodušší a nejekonomičtější způsob čištění v podniku je neutralizace odpadních vod smícháním kyselých a alkalických odpadních vod. Mezi nedostatky je třeba poznamenat, že existuje nekonzistence v toku kyselých a alkalických odpadních vod pro čištění, protože kyselé odpadní vody jsou vytvářeny nepřetržitě a vstupují do čistíren nepřetržitě po celý den. Také obsah kontaminantů zůstává téměř konstantní.

Alkalické odpadní vody vznikají v podniku periodicky v závislosti na technologickém postupu vedoucím k jejímu vzniku. Tento režim vyžaduje instalaci samostatné kontrolní nádrže, ve které se bude hromadit alkalický odpad. Následně je také alkalická odpadní voda rovnoměrně vypouštěna do reakční komory a kombinována s kyselou odpadní vodou. Tímto způsobem dochází ke zprůměrování a neutralizaci kyselých i alkalických odpadních vod.

Ošetření činidly

Pro neutralizaci kyselých odpadních vod je vhodnější metoda úpravy činidel. Tato metoda je poměrně účinná, zejména v případech, kdy je vzájemná neutralizace z toho či onoho důvodu nemožná.

K neutralizaci kyselin se používá hašené vápno (Ca(OH)₂), nehašené vápno (CaO), kalcinovaná soda (Na₂СО₃), louh sodný (NaOH) a čpavková voda (NH₄OH) (tabulka 1).

Tabulka 1. Přibližná spotřeba činidel pro neutralizaci 100% kyselin a zásad.

alkálie, kg	Kyselina, kg
HXNUMXSOXNUMX	HCl	HNO₃	CHXNUMXCOOH
Cao	0,57/1,78	0,78/1,27	0,47/2,3	0,46/2,16
Ca(OH)2	0,77/1,33	1,02/0,98	0,58/1,8	6,63/1,63
Na₂СО₃	1,09/0,94	1,46/0,68	0,83/1,18	0,97/1,15
NaOH	0,83/1,23	1,2/0,92	0,63/1,56	0,66/1,56
NH4OH	0,36/2,89	0,48/2,11	0,28/3,73	–

K neutralizaci kyselého odpadu se kromě těch, které jsou uvedeny v tabulce, používá také hydroxid draselný (KOH), dolomit (CaCO3), magnezit (MgCOXNUMX). K neutralizaci kyselých odpadních vod obsahujících H₂SO₄ navíc strusky z některých průmyslových odvětví poskytují dobré výsledky:

• výroba oceli;
• ferochrom;
• doména.

Volba činidla je ovlivněna typem kyseliny, která určuje drenáž, její koncentrací v roztoku a také rozpustností solí vzniklých během neutralizační reakce. Nejběžnější a cenově nejvýhodnější je vápenné mléko obsahující 5-10 % aktivního vápna Ca(OH)₂.

Čištění kyselých odpadů, které obsahují také soli těžkých kovů, je také dobré, protože k sedimentaci těchto solí dochází paralelně.

Alkalické odpadní vody se neutralizují vhodnými kyselinami.

Mezi nevýhody použití ošetření činidly je třeba zdůraznit následující:

• povinná instalace homogenizátoru před reagenčním zařízením;
• potíže při volbě koncentrace a průtoku roztoku pracovního činidla podle pH;
• mnohostranné řízení činidel.

Filtrace přes neutralizační materiály

K filtraci kyselých odpadních vod se používají dva způsoby:

1. Na svislých kapalných filtrech naplněných kousky CaCO₃ nebo CaMg₂ kontinuálního provozu.
2. Na horizontálních filtrech naplněných MgCO₃, CaMg₂, vápencem, CaCO₃, mramorem, pevným odpadem (struska, popel) atd.

Vertikální filtry neutralizují odpadní vody obsahující kyseliny HCl, HNO35, H85SO0,90. Průměr nakládacího substrátu je 1,27 – 4,7 mm. Kyselé odpadní vody procházejí ložnou mocností 11 – 13 m rychlostí nepřesahující XNUMX m/s. V tomto případě by doba kontaktu neměla přesáhnout XNUMX – XNUMX minut.

Na horizontálních filtrech je rychlost průchodu odpadní kapaliny ložnou tloušťkou 1 – 2,7 m/s.

Je nanejvýš nutné, aby při filtraci kyselých odpadních vod nedocházelo k rozpuštěným solím těžkých kovů, které při normalizaci pH na 7 a vyšší sedimentují ve formě těžko rozpustných sloučenin, které ucpávají póry filtračního média.

Neutralizace kyselými spalinami

K efektivnímu čištění odpadních vod s obsahem alkálií se používají kyselé spaliny, které obsahují oxid uhličitý, oxid siřičitý, oxid dusičitý apod. Tímto způsobem dochází nejen k neutralizaci odpadních vod, ale také k intenzivnímu čištění samotných průmyslových odpadních plynů.

Pro proces neutralizace kyselými plyny se používají neutralizační reaktory se zařízením pro mechanické míchání nebo reaktory s různými typy kolon:

• sprej;
• film;
• diskovitého tvaru.

Při mechanickém míchání se přiváděná alkalická odpadní voda mísí se spalinami, které se pomocí míchadla rozbíjejí na malé bublinky. Vzniká disperzní médium, ve kterém intenzivně probíhá neutralizační proces.

V patrových kolonách je úroveň neutralizace ovlivněna rychlostí pohybu plynu a výkonem zavlažování. Jak se rychlost zvyšuje a výkon klesá, úroveň neutralizace klesá.

Jedním z nejúčinnějších oxidačních plynů je oxid uhličitý. Mezi výhody neutralizace alkalické odpadní vody oxidem uhličitým patří:

• nízké náklady na proces neutralizace;
• špatná rozpustnost C02, bránící nadměrné oxidaci výsledného roztoku;
• poptávka po výsledných uhličitanech ve srovnání s jinými solemi;
• nízké korozivní a toxické vlastnosti iontů CO₃ -2.

Obecně je metoda neutralizace alkalické odpadní vody kyselými spalinami nákladově efektivní a má řadu výhod:

• bezodtokový systém spotřeby vody;
• současné čištění spalin;
• snížení nákladů a spotřeby vody;
• vyhýbání se používání kyselin.

Používání kyselin a zásad v průmyslu a každodenním životě vede ke vzniku velkého množství odpadního materiálu. Odpad není o nic méně nebezpečný než čistá činidla. Likvidace zbytků kyselých a zásaditých materiálů je povinným preventivním opatřením ke snížení a odstranění rizik pro životní prostředí. Většina kyselin je toxická a chemicky agresivní, a to jak v kapalné, tak v parní formě. Zpracování a neutralizace kyselin je složitý výrobní úkol, který se řeší speciální metodou.

• kontrola skladovacích prostor kyselin;
• čištění a ošetření prostor speciálními materiály;
• příprava a značení nádob a nádob pro sběr kyselého odpadu;
• odstranění zbytků kyselin na skládku;
• výběr způsobu neutralizace;
• neutralizace;
• umístění látek vyplývajících z neutralizačních reakcí.

Vzhledem k různým chemickým vlastnostem kyselin je přísně zakázáno míchat různé typy činidel. Při přepravě se používá pouze speciální přeprava s příslušným označením dle ADR a balením stanoveným Pravidly pro přepravu nebezpečného zboží.

Ke zpracování kyselin se používají dvě metody: regenerace a alkalizace. První způsob se týká technologie recyklace druhotných surovin, druhý pak úplné neutralizace kyseliny. V důsledku neutralizace se koncentrace nebezpečných složek v kyselině sníží na takovou úroveň, že výsledná kapalina může být vypuštěna do kanalizace. Když se vytvoří pevný nerozpustný zbytek, oddělí se kapalná a pevná fáze a poté se umístí na místa, která jsou bezpečná pro lidi a přírodní prostředí.

Likvidace kyseliny sírové

Za normálních podmínek je koncentrovaná kyselina sírová těžká, olejovitá, bezbarvá kapalina bez zápachu. Je to silná dvojsytná kyselina, odpovídající nejvyššímu oxidačnímu stavu síry (+6).

Jednou z nejběžnějších kyselin v průmyslu je kyselina sírová. Používá se ve strojírenství, petrochemii, hutnictví a výrobě fosforečných hnojiv. Jeho popularita se vysvětluje nízkou cenou, chemickou aktivitou a nízkou úrovní dopadu na železné kovy. Asi 10 % kyseliny použité ve výrobních procesech končí jako odpad. To je obrovské množství, které jen v Rusku dosahuje 2 milionů tun. Úkoly zpracování kyseliny sírové jsou mimořádně naléhavé.

V závislosti na látkách vstupujících do reakce má kyselina sírová jak redukční, tak oxidační vlastnosti. Kyselina sírová interaguje s různým stupněm intenzity se všemi prvky skupiny kovů, s výjimkou platiny a zlata. Charakteristickým znakem je schopnost absorbovat vlhkost z okolí. Kyselé výpary jsou velmi žíravé a mohou popálit dýchací cesty a kůži, nebezpečná je také kapalná fáze. Maximální přípustná koncentrace par v místnosti je stanovena na 1,0 mg/m³, když obsah par ve vzduchu dosáhne 180 mg/m³, vzniká smrtelné ohrožení člověka.

Nebezpečí kyseliny sírové pro životní prostředí spočívá v tom, že se látka přirozeně nerozkládá. Když se odpaří, mísí se s vodou a padá jako vysoce kyselý déšť, který představuje hrozbu pro rostliny, zvířata a lidi. Kyselina sírová se používá při výrobě a extrakci:

• zirkonium a osmium;
• olověné baterie;
• hnojiva různých typů;
• textilie;
• barviva;
• výbušniny;
• soli a kyseliny;
• technické oleje a paliva.

Odpadní kyselina může obsahovat řadu nebezpečných látek – dehty, těžké kovy, toxiny. Celkem odpad obsahuje až 100 chemických sloučenin různých tříd nebezpečnosti.

V průmyslu se používají tři způsoby likvidace kyseliny sírové: neutralizace, regenerace a využití použité kyseliny v jiných výrobních procesech. První dva typy jsou rozšířené, poslední se používá jen zřídka kvůli zvýšenému riziku chemické kontaminace a otravy.

Regenerace se provádí metodami ošetření peroxidem vodíku nebo ošetřením ohněm. Při zahřátí kyseliny na teplotu 950–1200 °C se voda zcela odpaří a vzniká plynný oxid siřičitý. Po očištění od prachu a jiných nečistot se plyn přivádí do reaktorů za vzniku čisté kyseliny sírové.

Pokud regenerace není možná, zbytky kyselin se spalují ve speciálních vertikálních a horizontálních pecích nebo plazmových hořákech. Zde se kyselina rozkládá na ionty, elektrony a radikálové skupiny, které jsou bezpečné pro životní prostředí. Hydroxid vápenatý se také používá k neutralizaci kyseliny sírové. Látka vzniklá reakcí nemá průmyslové využití a je uložena na speciální skládky.

Zpracování kyseliny chlorovodíkové

Kyselina chlorovodíková je vodný roztok chlorovodíku o koncentraci asi 38 %. Má specifické chemické vlastnosti a zvýšenou tendenci se odpařovat, což má za následek lehký zákal nad otevřenými nádobami s kyselinou chlorovodíkovou. Čistá kyselina je bezbarvá, ale přítomnost nečistot různých kovů může dát látce určitý odstín.

Kyselina reaguje s mnoha kovy. Výjimkou je wolfram, zlato, olovo, platina a stříbro. Hlavní oblasti použití: čištění kovových povrchů před pájením, leptání, metalurgie.

Nebezpečí spočívá ve schopnosti způsobit podráždění sliznic těla a pokožky, destrukci zubní skloviny a narušení trávicího systému. Kyselina chlorovodíková se likviduje neutralizační metodou. K tomuto účelu se používají následující činidla:

• pětiprocentní roztok louhu sodného;
• běžná jedlá soda (5%);
• hašené vápno;
• louh sodný (5% roztok).

Potřeba průmyslových objemů kyseliny chlorovodíkové určuje význam jejího zpracování a čištění, což jsou výhodnější metody než neutralizace. Odpad se používá k získání:

• chloridy kovů;
• čistý chlor;
• hydrochloridy;
• čisticí prostředky obsahující chlór.
• Použití kyseliny chlorovodíkové jako druhotné suroviny přináší značné ekonomické výhody.

Likvidace kyseliny dusičné

Kyselina dusičná je bezbarvá kapalina, která se na vzduchu kouří. Bod tání -41,59 °C, bod varu +82,6 °C s částečným rozkladem.

Kyselina dusičná, která se používá v různých průmyslových procesech, je nebezpečná v kapalné i parní formě. V závislosti na koncentraci se může úroveň nebezpečí lišit. V každém případě však odpad kyseliny dusičné podléhá neutralizaci a zpracování. Jedná se o velmi agresivní látku, která může způsobit popáleniny kůže a otravu těla. Kyselina koroduje kovy a může způsobit otevřené plameny a výbuchy.

K neutralizaci kyseliny dusičné se odpad zředí vodou na nízkou koncentraci a nechá reagovat s dusičnanem vápenatým nebo draselným. Vzniklý jód se z roztoku extrahuje a zbývající látky se ukládají na skládky. Aby proces probíhal normálně, je zapotřebí speciální zařízení – reaktor, který zajišťuje požadovanou teplotu a koncentraci činidel.

Zpracování kyseliny dusičné je možné pouze v průmyslových podmínkách. Při použití kyseliny dusičné se uvolňuje velké množství tepelné energie, takže zpracování probíhá po malých dávkách s přesným dávkováním činidel.

Zpracování kyseliny mléčné

Kyselina mléčná je slabá chemická organická kyselina, která patří do třídy nasycených karboxylových kyselin. Chemický vzorec C3H4O3.

Kyselina mléčná se aktivně podílí na životních funkcích těla. Ale ve vysokých koncentracích může látka způsobit popáleniny kůže a sliznic. Kyselina mléčná je nebezpečná zejména pro oči. Ve většině případů se kyselina mléčná používá v potravinářském průmyslu. Při vzniku odpadu a zbytků se látka regeneruje a recykluje a posílá dále k účasti v technologických procesech. Ve fázi recyklace je kyselina očištěna od nečistot, její koncentrace je zvýšena pomocí činidel vážících kyseliny a je izolována prakticky chemicky čistá sloučenina.

Likvidace kyseliny octové

Kyselina octová je slabá organická kyselina. Za standardních podmínek je to monokarboxylová kyselina, bezbarvá s kyselou chutí.

Látka s chemickým vzorcem C2H4O2 je široce známá jako kyselina octová nebo jednoduše ocet. Hlavním způsobem výroby je syntéza z etanolu a sacharidů. V přírodě lze ocet získat kvašením vinných alkoholů. Ve zředěné formě se kyselina octová používá v potravinářském průmyslu jako konzervační a chuťová přísada. V koncentrované formě je cenným průmyslovým materiálem pro kosmetologii, lékařství, farmacii a výrobu řady syntetických látek.

Nebezpečí kyseliny octové spočívá v jejím štiplavém zápachu a schopnosti způsobit poleptání sliznic, jícnu, plic a kůže. Odpadní čistá kyselina a roztoky, které ji obsahují, musí být zlikvidovány. Pokud není možné využít recyklaci rektifikací ve speciálních kolonách, pak se odpad spaluje v pecích s otevřeným plamenem při teplotě vyšší než 5000 °C. Látky získané po spalování jsou zcela bezpečné pro životní prostředí.

Využití kyseliny ortofosforečné

Kyselina ortofosforečná je chemická anorganická kyselina, která odpovídá nejvyššímu oxidačnímu stavu fosforu (+5). Je to pevný, bezbarvý, hygroskopický krystal. Obvykle se tato kyselina nazývá 85% vodný roztok.

Dalším zástupcem skupiny cenných průmyslových kyselin je kyselina ortofosforečná. Používá se jako tavidlo pro pájení a svařování kovů, k čištění povrchů při lakování a galvanickém nanášení, výrobě freonu, minerálních hnojiv a v potravinářském průmyslu. Kyselina a její odpad jsou dostatečně agresivní a chemicky aktivní, aby přehlédly problém jejich zpracování.

Neutralizace kyseliny ortofosforečné v průmyslových podmínkách se provádí působením alkálií. Výsledkem jsou soli vhodné pro použití jako hnojiva. Fosfáty jsou cenné chemické sloučeniny, které významně zvyšují výnosy plodin. Fosfáty se také používají jako povrchově aktivní látky v pracích prášcích, domácích a průmyslových detergentech.

Likvidace kyseliny z baterie

Bateriovou kyselinu nelze považovat za čistou chemikálii. Jde o směs kyseliny sírové s aktivačními látkami.

Elektrolyt vypuštěný z použitých baterií obsahuje částice olova, kadmia a další prvky nebezpečné pro životní prostředí. Bateriová kyselina se v průmyslovém měřítku zpracovává neutralizací a regenerací.

V důsledku neutralizace se získají pevné látky, které jsou bezpečné pro životní prostředí. Nelze je znovu použít, ale lze je pouze pohřbít na skládkách. K neutralizaci se používají následující činidla:

• soda;
• louh sodný;
• hašené vápno;
• hydroxid vápenatý.

Procesy zahrnující různé látky probíhají při různých teplotách, což vyžaduje vytvoření určitých podmínek pro zpracování odpadu. Neutralizační proces je řízen stanovením vodíkového indexu. Proces regenerace je dražší a komplikovanější, ale umožňuje získat čistou kyselinu sírovou, kterou lze opět použít jako elektrolyt nebo pro jiné průmyslové potřeby. Neutralizace a obnova elektrolytu se provádí pouze v průmyslových podmínkách ve speciálně vybavených dílnách.

Likvidace kyseliny fluorovodíkové

Kyselina fluorovodíková je vodný roztok fluorovodíku, dostupný ve 40%, 50% a 72% roztocích. Velmi toxické.

Odpadní kyselina fluorovodíková HF, používaná v petrochemické výrobě a výrobě polovodičů, se neutralizuje pomocí speciálních činidel nebo se spaluje při vysokých teplotách. Je to kyselina fluorovodíková, kterou lze po čištění a řadě po sobě jdoucích reakcí použít k výrobě fluoru. Při jeho likvidaci je třeba postupovat opatrně, protože fluoridy a samotná kyselina jsou vysoce toxické. Likvidace se provádí pouze ve speciálních podnicích, které mají licence a povolení pro tento typ práce.

Technologie recyklace alkálií

Recyklace alkálií se poněkud liší od recyklace kyselin. Používá se především neutralizační metoda reakcemi s kyselinami. V důsledku tohoto procesu se tvoří soli, které ve většině případů Stávají se cennými mezisurovinami pro výrobu minerálních hnojiv, celulózy, papíru a syntézu organických a anorganických sloučenin. Úplné zničení alkálií se používá zřídka. Z odpadních materiálů lze v čisté formě získat řadu alkálií, například louh sodný nebo draslík. Regenerační procesy jsou dražší než neutralizace, ale umožňují výrobu relativně levných, vysoce čistých druhotných chemických surovin.

Neutralizace kyselin doma

V každodenním životě se kyseliny používají v malých množstvích, takže se snáze likvidují než v průmyslovém měřítku. K neutralizaci kyselin se používají zásady a soda. Před zahájením neutralizace je nutné všechny typy kyselin zředit vodou na nejnižší koncentraci, při které je možná reakce. Výsledné roztoky a výplachy lze bezpečně vylévat do kanalizace, jsou prakticky bezpečné. Při práci doma musí být všechny činnosti prováděny ve větraném prostoru s použitím ochranných prostředků – brýlí a rukavic, respirátorů a speciálního oděvu.