Ағынды суларды тазартудағы кальций гидроксиді (Ca(OH)₂, әдетте гидратталған әк ретінде белгілі)

Күшті сілтілілігімен, төмен құнымен, әмбебаптығымен және қоршаған ортаға зиянсыздығымен кальций гидроксиді (Ca(OH)₂, әдетте гидратталған әк ретінде белгілі) өнеркәсіптік ағынды суларды, қалалық канализацияны және аквакультура ағынды суларын қоса алғанда, ағынды суларды тазарту саласында кеңінен қолданылады. Ол бір уақытта рН реттеу, ластаушы заттарды кетіру және шламды жақсарту сияқты бірнеше мақсаттарға қол жеткізе алады. Оның негізгі артықшылықтары келесі аспектілерде көрінеді:

 

1. Бірнеше су сапасының сценарийлері үшін қолайлы рН тиімді реттеу

Ағынды суларды тазартуда көптеген процестер (мысалы, коагуляция, биохимиялық тазарту және жетілдірілген тотығу) түсетін судың рН деңгейіне қатаң талаптар қояды. Мысалы, биохимиялық резервуарлардағы микроорганизмдер үшін оңтайлы рН диапазоны 6,5-8,5, ал коагуляция реакциялары үшін ең жақсы рН 7-9. Кальций гидроксиді рН реттеу үшін тамаша агент болып табылады:

Күшті, бірақ жұмсақ сілтілік : Суда еріген кезде кальций гидроксиді OH⁻ иондарын шығарады, олар қышқылды ағынды суларды (мысалы, электропластикалық ағынды суларды және құрамында HCl, H₂SO₄ және т.б. бар химиялық ағынды суларды) тез бейтараптайды және рН мәнін мақсатты ауқымда тұрақтандырады. Натрий гидроксидімен (NaOH, өте коррозиялық) салыстырғанда, оның сілтілігі жұмсақырақ бөлінеді және шамадан тыс дозалану салдарынан рН-ның кенеттен көтерілу ықтималдығы аз, осылайша келесі процестердің зақымдалуын болдырмайды (мысалы, биохимиялық резервуарлардағы микроорганизмдерді өлтіру).

Қышқылды ағынды сулардың түрлеріне кең бейімделу : төмен концентрациялы қышқылды ағынды су (қалалық ағынды суларды нитрификациялау кезінде пайда болатын әлсіз қышқылдар сияқты) немесе жоғары концентрациялы күшті қышқылды ағынды су (мысалы, болаттан тазартылған ағынды сулар және баспа және бояу ағынды сулары) болсын, рН деңгейін дәл реттеу арқылы гидроксидтік реттеуге қол жеткізуге болады. Оның үстіне рН бірлігін реттеу құны натрий гидроксидінің 1/2-1/3 бөлігін ғана құрайды.

2. Коагуляция мен жауын-шашынды күшейту, тоқтатылған қатты заттар мен коллоидтарды тиімді жою

Ағынды сулардағы қалқымалы қатты заттар (СС) және коллоидты бөлшектер (мысалы, баспа және бояу ағынды суларындағы бояу коллоидтары, химиялық ағынды сулардағы органикалық коллоидтар) өздерінің теріс зарядтарына байланысты тұрақты дисперсияға бейім және коагулянттармен (мысалы, PAC, PFS) тұрақсыздануды қажет етеді. Дегенмен, кальций гидроксиді 'рН реттеу + кальций ионын беру' қос әсерлері арқылы коагуляция тиімділігін арттыра алады:

Коагуляция ортасын оңтайландыру : Көптеген коагулянттар (мысалы, полиалюминий хлориді) бейтарап немесе әлсіз сілтілі жағдайларда ең жоғары коагуляция тиімділігіне қол жеткізеді. РН реттеу кезінде кальций гидроксиді коагуляция реакциялары үшін қолайлы ортаны қамтамасыз етеді және коагулянттардың дозасын азайтады (бұл коагулянт шығындарын 10%-20%-ға төмендетуі мүмкін).

Көмекші коагуляция иондарын қамтамасыз ету : Кальций гидроксидінен диссоциацияланған Ca²⁺ иондары ағынды судағы CO₃²⁻ және PO₄³⁻-мен қосылып, CaCO₃ және Ca₃(PO₄)₂ тұнбаларын түзе алады. Сонымен қатар, Ca²⁺ иондары коллоидтық бөлшектердің бетіндегі теріс зарядтарды адсорбциялай алады, бұл коллоидтардың «тұрақсыздану-агрегациясына» ықпал етіп, үлкен флоктар түзеді және жауын-шашын мен бөлінуді жылдамдатады. Бұл әсер әсіресе құрамында фосфоры бар және құрамында карбонаты бар ағынды сулар үшін маңызды.

3. Фосфорды тиімді жою, разряд стандарттарына сәйкес келу

Фосфор судың эвтрофикациясын тудыратын негізгі ластаушы зат болып табылады (мысалы, көлдерде цианобактериялар гүлдейді және өзендерде қара иіс құбылыстары). Жалпы фосфорды (ТП) төгуге арналған ұлттық стандарттар қатаң болып табылады, мысалы, қалалық канализацияға арналған бірінші класты А стандарты үшін TP ≤ 0,5 мг/л қажет, ал өнеркәсіптік ағынды сулар көбінесе TP ≤ 0,1 мг/л деңгейінде қатаңырақ талаптарға ие. Кальций гидроксиді - арзан фосфорды кетіру агенті:

Реакция принципі : Ca(OH)₂-дан диссоциацияланған Ca²⁺ иондары сілтілі жағдайда (ортофосфат пен полифосфатты қоса) ағынды судағы PO₄³⁻ иондарымен қосылып (рН ≥ 10,5 болғанда жақсы әсер етеді) кальций (PO₂)фос түзеді. тұндырады. Бұл тұнбалардың ерігіштігі өте төмен (ерігіштік өнімі Ksp = 2,07×10⁻³³) және тұндыру және бөлу арқылы толығымен жойылуы мүмкін.

Артықшылықты салыстыру : Арнайы фосфорды кетіру агенттерімен (мысалы, полиферросульфат және гипофосфитті кетіргіштер) салыстырғанда, кальций гидроксиді арқылы фосфорды кетіру құны тек 1/3-тен 1/4-ке дейін. Сонымен қатар, қосымша агенттерді қосудың қажеті жоқ. Бұл ретте түзілген кальций фосфатының тұнбалары екінші реттік ластануды тудырмай, шламмен бірге өңделуі мүмкін.

4. Ауыр металл иондарын жоюға көмектесу, уыттылықты азайту

Өнеркәсіптік ағынды суларда (мысалы, электропластика, электроника және тау-кен ағынды сулары) жиі Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺ және Pb²⁺ сияқты ауыр металл иондары болады. Кальций гидроксиді ауыр металдарды 'сілтілі тұндыру' арқылы жоя алады:

Реакция механизмі : Кальций гидроксиді ағынды судың рН-ын белгілі бір диапазонға дейін арттырады — мысалы, рН = 8-9 болғанда Cu²⁺ Cu(OH)₂ тұнбаларын түзеді; pH = 9-10 болғанда Ni²⁺ Ni(OH)₂ тұнбаларын түзеді. Бұл ауыр металл иондарының гидроксидті тұнбалардың пайда болуына әкеледі, олар кейіннен тұндыру немесе сүзу арқылы бөлінеді. Сонымен қатар, Ca²⁺ иондары кейбір ауыр металл иондарымен (мысалы, CrO₄²⁻) қосылып, одан да тұрақты кальций тұзының тұнбаларын (мысалы, CaCrO₄) түзе алады, бұл жою тиімділігін одан әрі арттырады.

Артықшылықтары : хелаттау агенттерімен (мысалы, қымбат тұратын және қалдық қалдыруы мүмкін ЭДТА негізіндегі агенттермен) салыстырғанда, кальций гидроксиді ауыр металдарды агент қалдықтарының қаупінсіз жояды. Сонымен қатар, тұндырылған тұнбаның тұрақтылығы жоғары (гидроксид тұнбалары табиғи ортада оңай ерімейді) және қауіпті қалдықтарды кәдеге жарату стандарттарына (GB 5085.3) сәйкес келеді.

5. Төмен құны, қоршаған ортаға зиянсыздығы және ауқымды қолданбаларға жарамдылығы

Кальций гидроксидінің 'экономикалық тиімділігі' және 'қоршаған ортаға зиянсыздығы' оның ағынды суларды тазартуда кеңінен қолданылуының негізгі себептері болып табылады:

Артықшылықтары : Оның шикізаты әктас (CaCO₃) болып табылады, оның қоры мол және өндіру мен өңдеу шығындары төмен. Кальций гидроксидінің бағасы натрий гидроксидінің 1/5-1/3 бөлігін және полиферросульфаттың 1/2 бөлігін ғана құрайды. Сонымен қатар, оның әмбебаптығы (рН реттеуге, фосфорды кетіруге және шламды кондиционерлеуге бір уақытта қол жеткізуге қабілетті) 'біріктірілген бірнеше агенттерді қосу' құнын төмендетуі мүмкін (мысалы, жеке рН реттегішін, фосфорды кетіргішті және шөгінді кондиционерді қосудың қажеті жоқ).

Қоршаған ортаға зиянсыз, қалдықсыз : Кальций гидроксидінің өзі бейорганикалық негіз және оның реакция өнімдері (CaCO₃, Ca₃(PO₄)₂ және ауыр металл гидроксидтері) улы немесе зиянды қалдықтар қалдырмайтын тұрақты қатты заттар. Керісінше, аммиак суы сияқты органикалық негіздер ұшпа болып табылады және қайталама ластануды тудыруы мүмкін. Сонымен қатар, тұнбадағы кальций тұздары тұнбаның ресурстарын пайдалану әлеуетін арттыруы мүмкін (мысалы, оны құрылыс толтырғышы немесе топырақты түзету ретінде пайдалану).

Кальций гидроксидінің негізгі мәні

Ағынды суларды тазартуда кальций гидроксидінің негізгі бәсекеге қабілеттілігі оның 'көптеген функцияларды біріктіру + төмен құны + жоғары экологиялық тазалық' болып табылады. Бірнеше агенттерді сәйкестендіруді қажет етпей, ол бір уақытта рН нормадан тыс, тым көп тоқтатылған қатты заттар, шамадан тыс фосфор және шламды сусыздандыру қиын сияқты көптеген мәселелерді шеше алады. Оның үстіне, оның құны арнайы агенттерге қарағанда әлдеқайда төмен және қайталама ластану қаупі жоқ. Ол әсіресе өнеркәсіптік ағынды суларды тазарту (мысалы, гальвания, басып шығару және бояу және болат өнеркәсібі) және қалалық ағынды суларды тазарту қондырғыларында кең ауқымды қолданбалар үшін қолайлы, бұл оны 'тазарту тиімділігі' және 'экономикалық шығындарды' теңестіретін таңдаулы агент етеді.