Калцијум хидроксид (Ца(ОХ)₂, обично познат као хидратисани креч) у третману отпадних вода

Са својом јаком алкалношћу, ниском ценом, разноврсношћу и еколошком прихватљивошћу, калцијум хидроксид (Ца(ОХ)₂, опште познат као хидратисани креч) се широко користи у области пречишћавања отпадних вода, укључујући индустријске отпадне воде, комуналне отпадне воде и отпадне воде из аквакултуре. Може истовремено постићи више циљева као што су подешавање пХ вредности, уклањање загађивача и побољшање муља. Његове основне предности се огледају у следећим аспектима:

 

1. Ефикасно подешавање пХ, погодно за више сценарија квалитета воде

У третману отпадних вода, већина процеса (као што су коагулација, биохемијски третман и напредна оксидација) имају строге захтеве за пХ долазне воде. На пример, оптимални пХ опсег за микроорганизме у биохемијским резервоарима је 6,5-8,5, а најбољи пХ за реакције коагулације је 7-9. Калцијум хидроксид је одлично средство за подешавање пХ вредности:

Јака, али блага алкалност : Када се раствори у води, калцијум хидроксид ослобађа ОХ⁻ јоне, који могу брзо да неутралишу киселе отпадне воде (нпр. отпадне воде од галванизације и хемијске отпадне воде које садрже ХЦл, Х₂СО₄, итд.) и стабилизују пХ унутар циљног опсега. У поређењу са натријум хидроксидом (НаОХ, који је веома корозиван), његова алкалност се ослобађа нежније и мања је вероватноћа да ће изазвати нагли пораст пХ због превелике дозе — чиме се избегава оштећење наредних процеса (нпр. убијање микроорганизама у биохемијским резервоарима).

Широка прилагодљивост типовима киселих отпадних вода : Било да се ради о киселим отпадним водама ниске концентрације (као што су слабе киселине које настају током нитрификације комуналне канализације) или јаким киселим отпадним водама високе концентрације (као што су отпадне воде за кисељење челика и отпадне воде за штампање и бојење), прецизна контрола пХ вредности може се постићи подешавањем хидроцидне водек. Штавише, цена по јединици подешавања пХ је само 1/2 до 1/3 цене натријум хидроксида.

2. Побољшање коагулације и преципитације, ефикасно уклањање суспендованих чврстих материја и колоида

Суспендоване чврсте материје (СС) и колоидне честице (нпр. колоиди боје у отпадној води за штампање и бојење, органски колоиди у хемијским отпадним водама) у отпадној води су склоне стабилној дисперзији због свог негативног наелектрисања и морају да буду дестабилизоване коагулансима (као што су ПАЦ, ПФС). Међутим, калцијум хидроксид може побољшати ефикасност коагулације кроз двоструке ефекте „подешавања пХ + снабдевање јонима калцијума“:

Оптимизација коагулационог окружења : Већина коагуланата (као што је полиалуминијум хлорид) постиже највећу ефикасност коагулације у неутралним или слабо алкалним условима. Док подешава пХ вредност, калцијум хидроксид обезбеђује погодно окружење за реакције коагулације и смањује дозу коагуланата (што може смањити трошкове коагуланата за 10%-20%).

Обезбеђивање помоћних јона за коагулацију : јони Ца²⁺ дисоцирани од калцијум хидроксида могу да се комбинују са ЦО₃²⁻ и ПО₄³⁻ у отпадној води и формирају преципитате ЦаЦО₃ и Ца₃(ПО₄)₂. У исто време, јони Ца²⁺ могу да адсорбују негативна наелектрисања на површини колоидних честица, промовишући „дестабилизацију-агрегацију“ колоида да би се формирале веће флокуле и убрзавајући таложење и раздвајање. Овај ефекат је посебно значајан за отпадне воде које садрже фосфор и карбонате.

3. Ефикасно уклањање фосфора, испуњавање стандарда за испуштање

Фосфор је кључни загађивач који узрокује еутрофикацију воде (нпр. цијанобактерије цветају у језерима и појаве црног мириса у рекама). Национални стандарди за испуштање укупног фосфора (ТП) су строги—на пример, стандард прве класе А за комуналну канализацију захтева ТП ≤ 0,5 мг/Л, а индустријске отпадне воде често имају строжији захтев од ТП ≤ 0,1 мг/Л. Калцијум хидроксид је јефтино средство за уклањање фосфора:

Принцип реакције : јони Ца²⁺ дисоцирани од Ца(ОХ)₂ комбинују се са јонима ПО₄³⁻ у отпадној води (укључујући ортофосфат и полифосфат) под алкалним условима (са најбољим ефектом када је пХ ≥ 10,5) да би се формирао калцијум фосфат (Ца₂)ПО₄Ца₃ таложи. Ови преципитати имају изузетно ниску растворљивост (производ растворљивости Ксп = 2,07×10⁻³³) и могу се потпуно уклонити преципитацијом и одвајањем.

Поређење предности : У поређењу са наменским агенсима за уклањање фосфора (као што су средства за уклањање полифери сулфата и хипофосфита), цена уклањања фосфора коришћењем калцијум хидроксида је само 1/3 до 1/4. Поред тога, није потребно додавати додатне агенсе. У међувремену, генерисани преципитати калцијум фосфата могу се третирати заједно са муљем без изазивања секундарног загађења.

4. Помагање у уклањању јона тешких метала, смањење токсичности

Индустријске отпадне воде (нпр. галванизација, електроника и отпадне воде из рударства) често садрже јоне тешких метала као што су Цу²⁺, Ни²⁺, Зн²⁺ и Пб²⁺. Калцијум хидроксид може да уклони тешке метале „алкалним таложењем“:

Реакциони механизам : Калцијум хидроксид повећава пХ отпадне воде до одређеног опсега—на пример, када је пХ = 8-9, Цу²⁺ формира преципитиране Цу(ОХ)₂; када је пХ = 9-10, Ни²⁺ формира преципитате Ни(ОХ)₂. Ово узрокује да јони тешких метала формирају преципитате хидроксида, који се затим одвајају преципитацијом или филтрацијом. Истовремено, јони Ца²⁺ могу да се комбинују са неким јонима тешких метала (нпр. ЦрО₄²⁻) да би формирали стабилније преципитате калцијумове соли (нпр. ЦаЦрО₄), додатно побољшавајући ефикасност уклањања.

Предности : У поређењу са агенсима за хелатирање (као што су агенси на бази ЕДТА, који су скупи и могу оставити остатке), калцијум хидроксид уклања тешке метале без ризика од остатака агенса. Штавише, исталожени муљ има високу стабилност (хидроксидни преципитати се не растварају лако у природном окружењу) и испуњава стандарде за одлагање опасног отпада (ГБ 5085.3).

5. Ниска цена, еколошка прихватљивост и погодност за апликације великих размера

'Економска ефикасност' и 'пријатељство према животној средини' калцијум хидроксида су основни разлози за његову широку примену у третману отпадних вода:

Предности цене : Његова сировина је кречњак (ЦаЦО₃), који има обилне резерве и ниске трошкове рударства и прераде. Цена калцијум хидроксида је само 1/5 до 1/3 цене натријум хидроксида и 1/2 цене полиферисулфата. У међувремену, његова свестраност (способна да истовремено постигне подешавање пХ вредности, уклањање фосфора и кондиционирање муља) може смањити трошкове „додавања више агенаса у комбинацији“ (на пример, нема потребе за додавањем посебног пХ регулатора, средства за уклањање фосфора и средства за кондиционирање муља).

Еколошка прихватљивост без остатака : Калцијум хидроксид је сам по себи неорганска база, а производи његове реакције (ЦаЦО₃, Ца₃(ПО₄)₂ и хидроксиди тешких метала) су стабилне чврсте материје, не остављајући токсичне или штетне остатке. Насупрот томе, органске базе попут амонијачне воде су испарљиве и могу изазвати секундарно загађење. Поред тога, калцијумове соли у муљу могу повећати потенцијал за коришћење ресурса муља (нпр. коришћење као грађевинско пунило или допуна земљишта).

Основна вредност калцијум хидроксида

У пречишћавању отпадних вода, основна конкурентност калцијум хидроксида лежи у његовој „интеграцији вишеструких функција + ниске цене + високе еколошке прихватљивости“. Без потребе за подударањем више агенаса, може истовремено да реши више проблема као што су абнормални пХ, вишак суспендованих чврстих материја, прекомерни фосфор и тешко одводњавање муља. Штавише, његова цена је много нижа од цене наменских агенаса и нема ризика од секундарног загађења. Посебно је погодан за велике примене у пречишћавању индустријских отпадних вода (нпр. галванизација, штампање и бојење и индустрија челика) и комуналним постројењима за пречишћавање отпадних вода, што га чини пожељним средством које балансира и „ефикасност третмана“ и „економску цену“.