Bazı Özel Atık Su Kirleticilerin Azaltılması
Bazı özel atık su kirleticilerin azaltılması hakkında bilgi edinmek için bu makaleyi okuyun: 1. Arsenik 2. Kadmiyum 3. Krom 4. Siyanür 5. Florür 6. Ağır Metaller 7. Civa 8. Besinler 9. Fenol 10. Uçucu Organik Bileşikler ve 11 Böcek ilaçları.
Arsenik (As):
Kaynak:
Arsenik ve arsenik bileşikleri genellikle metalurji, cam, seramik, petrol rafinerisi ve benzeri endüstrilerde üretilen atık sularda bulunur. Boya, pestisitler, herbisitler ve diğer bazı inorganik ve organik kimyasalların imalat birimlerinde üretilen atık su arsenik bileşikleri de içerebilir. Arsenik bileşikleri ayrıca bazı yerlerde yeraltı sularında da bulunmuştur.
Zehirli Etkiler:
Arsenik bileşikleri oldukça toksiktir. Yaklaşık 100 mg AS içeren bir arsenik bileşiği alındığında, ağır zehirlenmelere neden olur. As, düşük seviyede alındığında, vücutta önemli bir fraksiyon toplanır. Tekrarlanan alım, erken aşamada teşhis edilmesi zor olan kronik zehirlenmeye yol açar. Aşamalı zehirlenme “kara ayak” hastalığına neden olur ve ardından sakatlanmaya ve ölüme neden olur. Arıtılmış endüstriyel atık sudaki maksimum arsenik sınırı, As olarak 0.2 mg / L ve içme suyunda 0.01 mg / L'dir.
Arıtma Teknolojisi:
Arsenit (ASO 2 - ) ve arsenat (ASO 3- 4 ) iyonlarının sudan çıkarılma yöntemleri hakkında önemli bilgiler bulunmaktadır, ancak diğer arsenik bileşiklerinin azaltma yöntemleri hakkında nispeten daha az bilgi mevcuttur.
Arsenit ve arsenatın sudan uzaklaştırılmasında kullanılan başlıca arıtma yöntemleri:
(1) Sülfit olarak yağış,
(2) Çok değerlikli katyonlarla (Ca2 +, Fe3 +, Al3 + ) kompleksleşme ve metal oksitlerle çökeltme,
(3) Aktif karbon veya alüminada adsorpsiyon,
(4) İyon değiştirme işlemi ve
(5) Membran ayırma işlemi (RO).
Arsenitin çökeltme yöntemiyle (Sülfür veya kompleks) giderim etkinliği, arsenatla karşılaştırıldığında çok daha azdır. Arsenatın daha yüksek uzaklaştırma verimine ulaşmak için ilk önce arsenize okside edilmeli (klorlanarak) ve sonra çökeltilmelidir. Sodyum / Hidrojen Sülfitin pH 6 ila 7'ye eklenmesi, sülfit olarak arsenik çökeltir.
Kullanılan farklı kompleks yapıcı maddeler arasında kireç en iyi olarak bulunmuştur. Ferrik (klorür / sülfat) kireçten daha düşük verime sahiptir. Şap nispeten düşük bir verime sahiptir. Kireç için optimum pH 12, 8.5-9 demir tuzları için ve alum için 7-8'dir. Optimumdan daha yüksek bir pH'ta verimlilik keskin bir şekilde azalır.
Atık suyun içinde ağır metallerin bulunması, arsenit ve arsenatın ayrılma verimliliğini arttırır. Sedimantasyon ve ağır metallerin süzülmesi sırasında bazı arsenitleri çökeltir ve arsenatlar, kütlelere adsorbe edilir / gömülür, bu sayede toplam uzaklaştırma verimliliği artar. Son olarak, aktif karbon / aktif alümina üzerine adsorpsiyon, bazı arsenik bileşiklerin bazılarını uzaklaştırır.
Burada, granüler aktif alümina üzerine adsorpsiyona bağlı olarak çıkarma etkinliğinin, alum kompleksi nedeniyle olduğundan daha yüksek olduğu belirtilmelidir. Bununla birlikte, aktive edilmiş alümina şaptan çok daha pahalı olduğundan, birincisi sadece bir parlatma maddesi olarak kullanılabilir. İyon değiştirme işlemi pahalı bir işlemdir ve ana kısmı çökeltme / kompleksleştirme ile uzaklaştırdıktan sonra artık arsenit / arsenatın çıkarılması için kullanılabilir.
Membran ayırma (RO) işlemi hem inorganik hem de organik arsenik bileşiklerini çıkarabilir. Ancak daha yüksek maliyeti nedeniyle, daha önce tartışılan yöntemler, bir atık suyun arsenik içeriğini istenen ölçüde azaltamadığında kullanılabilir.
Kadmiyum (Cd):
Kaynak:
Kadmiyum, atık suya galvanik ünitelerden, birincil bataryalardan, standart elektrokimyasal hücrelerden, çinko eriticilerden ve galvanizleme ünitelerinden geliyor. Bir galvanizleme banyosunda kadmiyum kontaminant olarak bulunabilir.
Zehirli Etkiler:
Kadmiyum çok toksiktir. Yiyeceklerde yaklaşık 13-15 mg / L konsantrasyonunun ciddi hastalıklara neden olması muhtemeldir. Arıtılmış atık sudaki konsantrasyonunun üst sınırı CD olarak 2 mg / L'dir. İçme suyunda limit 0.003 mg / L'dir.
Arıtma Teknolojisi:
Kadmiyum, atık sudan, pH 10-11'de hidroksit (Cd ((OH) 2) olarak çökeltilebilir, ayrıca demir gibi diğer ağır metallerle birlikte çökeltilebilir. 0.008 mg / L, Sülfit (CdS) olarak çökeltildiğinde, siyanid varlığında kadmiyum çökelmez.
Krom (Cr):
Kaynak:
Krom, atık suda altı değerlikli krom ( Cr6 + ) ve üç değerlikli krom (Cr3 +) olarak mevcut olabilir. Krom içeren atık suların ana kaynakları şunlardır: krom kaplama üniteleri, krom tabaklama üniteleri ve kromatla işleme tabi tutulmuş soğutma suyu sistemleri.
Zehirli Etkiler:
Hexavalent krom toksiktir. Kansere neden olabilir. Üç değerli krom, altı değerli olan kadar toksik değildir. Arıtılmış atık sularda, Cr3+ için üst limit 0, 1 mg / L'dir ve iç yüzey suyuna deşarj edildiğinde toplam Cr için 2 mg / L'dir. İçme suyundaki toplam krom için sınır 0, 05 mg / L'dir.
Arıtma Teknolojisi:
Bir krom içeren atık suyun tabi tutulduğu arıtma, kromun değerlik durumuna bağlı olabilir. Heksavalent krom Cr6+, (örneğin, Na2 Cr207 veya Na2 CrO4) doğrudan hidroksit olarak çökeltilemez; bu nedenle yağıştan başka herhangi bir teknoloji ile azaltılması gerekir. Trivalent krom Cr3+, (örneğin, Cr2 (S04) 3 ), hidroksit çökeltisi olarak kolayca çıkarılabilir.
Hexavalent krom içeren atık su aşağıdaki yöntemlerden biriyle arıtılabilir:
1. Heksavalent kromun üç değerlik durumuna indirgenmesi, ardından hidroksit olarak çöktürülmesi,
2. İyon değiştirme işlemi,
3. Ters osmoz,
4. Karbon adsorpsiyonu.
1. Azaltma-Yağış İşlemi:
Altı değerli krom bir atık su akımında bazı ağır metallerle birlikte mevcut olduğunda geri kazanılması ve yeniden kullanılması zor olacaktır. Bu şartlar altında, Cr6+, uygun bir indirgeyici ajan ilave edilerek pH 3.0 veya altında Cr3 + 'ya indirgenir. pH, sülfürik asit ilave edilerek düzenlenir. Aşağıdaki indirgeme ajanlarından herhangi biri kullanılabilir: kükürt dioksit (S02), sodyum bi-sülfit (NaHS03), sodyum meta-bi-sülfit (Na2S205), sodyum hidro sülfit (Na2S2) O5) ve demir sülfat (FeS04).
Kükürt dioksit, nispeten ucuz olduğu için indirgeyici madde olarak tercih edilebilir. İndirgeme maddesi olarak SO2 kullanıldığında, pH düzenlemesi için sülfürik asit eklenmesine gerek yoktur. Yukarıda listelenen sodyum tuzlarından herhangi biri bir indirgeyici madde olarak kullanıldığında, arıtılmış atık maddenin TDS (toplam çözünmüş katılar) artacaktır. Demir sülfatın indirgeyici bir madde olarak kullanılması, ferrik hidroksitin kromik hidroksit ile birlikte çökelmesi nedeniyle daha fazla tortu verir.
Siyanür içeren Cr6 + atığının demir sülfat ile işlenmesi Ferro-siyanid kompleksleri üretecektir. Bu tür komplekslerin daha sonraki muamele edilmesi siyanür azaltılması için zor olacaktır. Cr6 + 'nın Cr3 +' a indirgenmesi, CN mevcudiyetinde yüksek zehirli HCN gazı üretileceği için CN varlığında denenmemelidir.
İndirgeme işlemi iki aşamada gerçekleştirilebilir. İlk aşamada, yukarıda belirtilen indirgeme ajanlarından herhangi biri kullanılabilir ve burada Cr6 + 'nın büyük kısmı azaltılabilir. İkinci aşamada, Cr6 + ' nın kalan kısmı hidrazin (N2H4) ile azaltılır. İndirgeme işleminden sonra üç değerlikli krom (Cr3 +), hidroksit olarak kireç veya soda külü ile çökeltilir.
2. İyon Değişim Süreci:
Bir atık su akımından Cr6 + 'nın geri kazanılması istendiğinde, akış önce süspansiyon halindeki katı maddeden boşaltılır ve sonra bir anyon değişim reçinesi yatağından geçirilir. Reçine yatağının tükenmesi üzerine, sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi ile yeniden üretilir.
Sodyum kromat (Na2 Cr04) içeren elüsyon çözeltisi, sodyum iyonlarını tutan ve kromik asit çözeltisinin geçmesine izin verecek bir katyon değişim yatağından geçirilir. Bu aşamadan önce, Na2CrO4 çözeltisi konsantrasyonu, nihayet üretilen kromik asit çözeltisinin, 4.0'ın altında bir pH'a sahip olmayacağı şekilde ayarlanmalıdır, çünkü 4.0'ın altında bir pH'ta üretilen kromik asit, reçine parçacıklarına saldıracaktır.
3. Ters Ozmoz:
Cr 6+ içeren atık sular ilk önce askıda katı maddelerden arındırılır. Daha sonra, ( Cr6+ ), oldukça seçici (selüloz asetat membran) kullanarak konsantre edilebilir. 7 civarında bir pH'ta, Cr6 + reddi% 98 civarında olabilir. Ayrıca, nötr pH, membranın asit hidrolizini önler.
4. Karbon Adsorpsiyonu:
Karbon adsorpsiyon işlemi, yalnızca ilk konsantrasyon Cr6 + ve diğer ağır metaller düşük olduğunda kullanılabilir.
Üç değerli krom, kromik hidroksit olarak çökeltilerek veya iyon değiştirme işlemiyle atık sudan çıkarılabilir :
Yağış normalde kireç ilavesiyle yapılır. Alternatif olarak soda külü kullanılabilir. Yağış için optimum pH aralığı 8.5-9.5'tir. Diğer metal hidroksitlerle birlikte kromik hidroksit çökeltisi, çökeltme ve ardından süzme işleminden geçirilmiş atık sudan ayrılabilir.
İyon değişimi, heksavalent kromat ve dikromat ile birlikte üç değerlikli krom mevcut olduğunda ve kromik asidin geri kazanılması ve yeniden kullanılması istendiğinde kullanılabilir. Bir krom kaplama ünitesinden gelen atık su ilk önce bir katyon değişim yatağından geçirilir, böylece Cr3 + ve diğer katyonlar tutulur ve atık su içinde kromik asit bulunur.
Bu aşamada, atık su pH'ının 4, 0'ün altına düşmemesi için özen gösterilmelidir, aksi takdirde kromik asit reçine parçacıklarını oksitleyecektir. Reçine yatağında tutulan Cr3 + iyonları, bir asitle, yani sülfürik asitle elüe edilir.
Siyanür:
Kaynak:
Siyanürlü atık su, metal terbiye, metal kaplama ve gümüş ve altın çıkarma işlemlerinde üretilir. Siyanür ayrıca plastik ve gübre fabrikalarından çıkan deşarjlarda bulunabilir.
Zehirli Etkiler :
Tek bir doz olarak yaklaşık 50 ila 60 mg siyanid alındığında ölümcül hale gelir. Daha düşük bir dozda alındığında (örneğin, 10 mg veya daha az), zararlı olmayan, tiyosiyanata dönüştürülür. Bu şekilde siyanür, sinir hasarına veya tiroid sorunlarına neden olabilir. Asidik bir pH'taki siyanid içeren atık su, aşırı derecede zehirli olan HCN gazını üretir. İç yüzey su kütlesine boşaltıldığında arıtılmış atık su, balıklar çok daha düşük bir konsantrasyonda öldürüldükleri için 0.2 mg / L'den fazla siyanür (CN olarak) içermemelidir. İçme suyundaki limiti CN olarak 0, 07 mg / L'dir.
Arıtma Teknolojisi:
Siyanürün azaltılması için kullanılabilecek yöntemler:
(a) Yükseltgenme,
(b) Elektrolitik ayrışma,
(c) İyon değişimi,
(d) Ters ozmoz.
(a) Yükseltgenme:
Siyanürün klorin ile oksidasyonu alkali ortamda gerçekleştirilir.
Reaksiyonun ilk aşamasında siyanat aşağıda gösterildiği gibi üretilir:
NaCN + 2 NaOH + Cl2 ——–> NaCNO + 2 NaCl + H20 ………… .. (10.1)
Bu reaksiyon için, işlenen her CN CN için yaklaşık 1.75 kg Cl2 gerekir. Daha sonra siyanat C02 ve N2'ye oksitlenir. Reaksiyon şu şekilde temsil edilebilir:
2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 ——–> 6NaCl + 2CO2 + N2 + 2H2O ………… .. (10.2)
CN'nin C02 ve N2'ye tam oksidasyonu için gerekli toplam CI2 kg siyanür için 4, 3 kg'dır. Siyanürün klor oksidasyonu için optimum pH 8 ila 9, 5'tir. Bununla birlikte, siyanür ile birlikte başka metaller mevcutsa, klorin mevcut metallerin bazılarını oksitleyebileceği için klor talebi artacaktır. Siyanür ile birlikte bulunduğunda demir, nikel gibi bazı metaller, C12 ile oksitlenmesi zor olan stabil kompleksler oluşturur. Bunlar, pH 10 + ' da yaklaşık 90 ° C'de okside edilebilir.
Siyanürün ozon oksidasyonu, klor oksidasyonunda olduğu gibi iki adımda gerçekleşir. İlk önce siyanat üretilir, bu daha sonra C02 ve N2'ye oksitlenir. Siyanürün tam oksidasyonu için kg siyanür başına yaklaşık 4.6-5 kg ozon gerekir. Siyanat oluşum reaksiyonu pH 9-12'de çok hızlıdır, ancak siyanatın daha fazla oksidasyonu nispeten yavaştır. Metal siyanid kompleksleri, katalizör görevi gören bakır veya manganez varlığında oksitlenir.
(b) Elektrolitik Ayrışma:
Siyanürün elektrolitik ayrışması, anodik oksidasyona maruz bırakılarak gerçekleştirilir. Bu bir toplu işlemdir. Kullanılmış bir likördeki (atık su) siyanür konsantrasyonunun yüksek olması ve arıtılacak atık su miktarının çok yüksek olmaması, başlangıçta CO2, N2 ve NH3'e dönüştürülen siyanatın üretilmesi ekonomiktir.
İşlem devam ederken banyo iletkenliği (elektriksel) azalır ve işlem yavaşlar. Son olarak, bazı artık siyanürler olabilir. Bununla birlikte, eğer atık suya bir miktar sodyum klorür (NaCl) veya bir miktar NaCl eklenirse, yükseltgenme iletkenliği ve oksidasyon işleminde yer alan klor gazı oluşumu nedeniyle oksidasyon hızı artar. Bu işlem metal siyanür komplekslerini yok etme yeteneğine sahiptir. Bu işlemin bir dezavantajı, arıtılacak atık sudaki sülfat iyonlarının varlığında anot ölçeklemesidir (kirlenme).
(c) ve (d) İyon Değişimi ve Ters Ozmoz:
Siyan değişimi ve ters ozmozun, siyanid içeren atık suyun arıtılması için tatmin edici olmadığı, çünkü metal siyanürlerin birikmesi nedeniyle kirlenme meydana gelir. Diğer bir sakınca, reçinelerin ve zarların siyanürle bozulmasıdır.
florür:
Kaynak:
Florür, bazı bölgelerde doğal suda (yer altı suyu) bulunur. Fosforik asit üretimi, süper fosfat üretimi, alüminyum üretimi ve cam üretimi gibi bazı endüstriyel işlemler, florür içeren atık su oluşumuna neden olur.
Metal terbiye, galvanik, yarı iletken üretimi ve ayrıca florür içeren cevher kazandırma ünitelerinden kaynaklanan atık su. Metal terbiye, galvanik, yarı iletken üretimi ve cevher kazanım ünitelerinden kaynaklanan atık sular ayrıca florürler içerir.
Zehirli Etkiler:
İçme suyunda 3 mg / L'den daha fazla konsantrasyonda bulunduğunda florür, diş florozuna neden olabilir. 8 ila 20 mg / L florür içeren su, uzun bir süre boyunca tüketilirse, kemik değişikliklerine neden olur ve sakatlayıcı flüoroza neden olabilir.
Optimum flor içeriği 0, 7 ila 1, 2 mg / L olan içme suyu diş çürüğünü çocukluk döneminde önler. Üst sınır 1, 5 mg / L'dir. İç yüzey su kütlelerine boşaltılabilen maksimum 2 mg / L florür (F) içeren arıtılmış atık su.
Arıtma Teknolojisi:
Florür içeren atık suyun arıtılması için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir.
Bunlar iki gruba ayrılabilir:
(a) yağış / birlikte yağış
(b) Adsorpsiyon.
(a) Yağış / Eş-yağış
Atık suyun içindeki florürün çökeltilmesinde azaltılmasında etkili olduğu tespit edilen kimyasallar kireç, dolomit ve alumdur. Çökelti çökeltme ve süzme ile ayrılmıştır. Bir florür içeren atık suya kireç ilavesiyle kalsiyum florür, CaF2, suda çözünürlüğü düşük olan oluşturulur. Bir florür olarak florin mevcut olduğunda, 30 dakikalık bir reaksiyon süresi yeterlidir. Ancak kompleks florür mevcut olduğunda - önce kompleks hidrolize olur ve sonra florür iyonları CaF2 oluşturmak için kireçle reaksiyona girer. Toplam reaksiyon süresi 24 saat olabilir.
Çökelti oluşum hızı yavaştır, bu nedenle florür konsantrasyonunun çözünürlük sınırına ulaşması nispeten uzun zaman alır (18 ° C'de F olarak yaklaşık 8 mg / L). Daha yüksek bir kireç dozunda (stokiyometrik miktardan daha fazla), artık florür konsantrasyonu, çözünürlük sınırında olduğundan daha düşük olabilir. Kireç (Ca (OH) 2 ) ve CaCl2 normal olarak eklenir. 8 ila 9 arasında veya 12'nin üzerindeki pH, CaF2'nin sudaki çözünürlüğünü en aza indirir.
Alum veya magnezyum bileşiğinin pH 6.5 ila 7.5 aralığında eklenmesi florürün birlikte çökelmesine ve alüminyum / magnezyum hidroksitine yol açar. Gereken şap miktarı, başlangıçtaki florür konsantrasyonuna, istenen nihai florür konsantrasyonuna ve pH'a bağlıdır. Alkali şartlar altında şap ihtiyacı artar. Yağmayla florür giderimi için en iyi strateji, kireç alumdan çok daha ucuz olduğu için, onu takiben kireç ve sonra şap ile muamele etmektir.
(b) Adsorpsiyon:
Florürün atık sudan uzaklaştırılması için adsorpsiyon işlemi kullanılabilir. İşlem, bir florür taşıyan atık su akımının bir tanecikli parçacık yatağından (zayıf baz tipte bir anyon değiştirme reçinesi ya da aktif alümina) geçirilmesini içerir. Bir anyon değiştirme yatağı kullanıldığında, florür dışındaki anyonlar da tutuklanır.
İyon değiştirici reçine parçacıklarının yenilenmesi için, bir alkali (NaOH) / amonyak (NH40H) çözeltisi kullanılabilir. Aktive edilmiş bir alümina yatağı hem florür hem de arsenik (eğer varsa) çıkaracaktır. Harcanan alümina yatağı, bir kostik soda (NaOH) çözeltisi ile yeniden üretilir. İyon değiştirme reçinesi / aktif alümina yatağından harcanan yenilenen çözelti seyreltik sülfürik / hidroklorik asit ile nötralize edilir.
Adsorpsiyon işlemi, düşük seviyeli florürlü atık suların arıtılması için uygun maliyetli olabilir. Burada, karmaşık florürün adsorpsiyon işlemi ile azaltılamayacağı not edilmelidir. Yüksek konsantrasyonda florid içeren atık su iki aşamalı bir işlemle arıtılmalıdır. İlk önce florid konsantrasyonunu yaklaşık 8 mg / L'ye düşürmek için kireç ile muamele edilmeli ve daha sonra 1 mg / L veya daha düşük bir nihai florür konsantrasyonuna sahip olacak şekilde adsorpsiyona tabi tutulmalıdır.
Ağır metaller:
Normal olarak atık suda bulunan ağır metaller, kirlilik potansiyellerine bağlı olarak aşağıdaki iki gruba ayrılabilir:
1. Gibi çok yüksek kirlilik potansiyeline sahip metaller,
Gümüş (Ag), Altın (Au), Kadmiyum (Cd), Bakır (Cu), Civa (Hg), Kurşun (Pb), Antimon (Sb), Kalay (Sn), Telurium (Te), Çinko (Zn);
2. Kirlilik potansiyeli yüksek metaller, örneğin
Baryum (Ba), Bizmut (BI), Demir (Fe), Manganez (Mn), Molibden (Mo), Titanyum (Ti), Uranyum (U),
Burada, yukarıda belirtilen sınıflandırmanın tam bir sınıf olmadığı belirtilmelidir.
Kaynak:
Maden işletmeciliği, maden cevheri kazanımı, metal işleme, elektrokaplama ve inorganik kimyasalların üretimi ve kullanımı sırasında ortaya çıkan atık suların bir veya daha fazla toksik metal içerdiği düşünülmektedir. Bazı yerlerde yeraltı suyu da toksik metaller içerir. Toksik metal içeren inorganik kimyasalların kullanıldığı endüstriyel işlemler bu metalleri taşıyan atık su üretecektir.
Zehirli Etkiler:
Genel olarak ağır metaller toksiktir. Bazı kanserojendir. Bunlar insan vücudunda birikir ve ciddi toksik etkiler yaratır. Bazı metaller için içme suyunda üst sınır 0.01 mg / L kadar düşük veya yine de daha düşüktür.
Arıtma Teknolojisi:
Metallerin atık sudan uzaklaştırılması için uygulanabilecek yöntemler:
(a) Yağış
(b) Karbon adsorpsiyonu,
(c) İyon değiştirme işlemi ve
(d) Ters osmoz,
(a) Yağış:
Metallerin atık sulardan uzaklaştırılması için mevcut olan farklı yöntemlerden en ucuzu olduğu için kimyasal çökeltme çok sık kullanılmaktadır. Metallerin çoğu hidroksit veya sülfit olarak çökeltilebilir. Çökeltiler çökeltme ve kum yatağı veya miked ortam filtrasyonu ile ayrılır. Çökelme sonrası bir metalin kalıntı konsantrasyonu, oluşan bileşiklerin (çökelti) çözünürlük ürününe bağlıdır.
Hidroksit çökeltisi için çözünürlük ürünü [Mn + ] x [OH n- ] = K olarak ifade edilir. Genel olarak, pH artacağından, arıtılmış sudaki artık metal iyon konsantrasyonunu azaltır. Bununla birlikte, her spesifik metal için, metal iyonunun artık konsantrasyonunun minimum olduğu optimum bir pH vardır. Bazı metaller için, artık metal iyon konsantrasyonunu, ilgili çözünürlük ürünleri tarafından tahmin edilen seviyenin altına düşürmek mümkündür. Bu metal iyonlarının kimyasal sürüler tarafından adsorpsiyonundan kaynaklanıyor olabilir.
Burada, metaller organometalik bileşikler olarak atık suda bulunduğunda, kireç çökeltme ile azaltılmasının o kadar etkili olamayacağı belirtilmelidir. Alum koagülasyonu (Al (OH) 3 ile birlikte nötr pH değerlerinde birlikte çökeltme, aynı zamanda bazı metal hidroksitleri de üretir. Ferrik hidroksit birlikte çökeltme, daha iyi bir şekilde çıkarılmasına yol açar. Bazı metaller için, sülfit çökelme reaksiyonları kalıntılarını azaltmada daha etkilidir kendi hidroksit çökelme reaksiyonlarına kıyasla konsantrasyon seviyeleri, bir metal sülfidin çözünürlük ürünü,
[M m + ] x [S n- ] = K
Sülfit çökeltme reaksiyonları için artık metal konsantrasyonu pH'a bağlıdır. Her metal, kalıntı konsantrasyonunun minimum olduğu spesifik bir pH'a sahiptir. Sülfit çökeltme için kullanılan reaktif ya hidrojen sülfür (H2S) ya da sodyum sülfürdür (Na2S).
Bazı ağır metallerin ya hidroksit ya da sülfür olarak uzaklaştırılması zayıf olabilir, bu nedenle bunlar bazı başka az çözünür tuzlar olarak çökeltilir. Belirtilen birkaç örnek aşağıda belirtilmiştir.
Gümüşün (Ag) klorür (AgCl) olarak çıkarılması, 25 ° C'deki suda çözünürlüğü sadece 1.4 mg / L olduğundan çok etkilidir. Baryum (Ba) baryum sülfat olarak çökeltilebilir, böylece artık konsantrasyonu yaklaşık 0.5 mg / L'ye düşürülebilir. Demir (Fe) iyonu hidroksit olarak etkili bir şekilde çıkarılabilir, ancak demir iyonu, ilk önce ferrik duruma klorinle oksitlenmeli ve daha sonra hidroksit olarak çökeltilmelidir.
Farklı manganez (Mn) bileşiklerinden mangnez oksit (Mn02) ve hidroksit çözünmez. Monogamöz iyonların uzaklaştırılması için bunlar okside edilir ve sonra oksit veya hidroksit olarak çökeltilir. Oksidasyon 8.5-10 pH'da hava ile (katalizör olarak bakır varlığında) veya 9-10 pH'da klor / klor dioksit ile gerçekleştirilebilir veya kireç mevcudiyetinde ozonla çökeltilebilir Nikel (Ni) ya çökeltilebilir hidroksit veya sülfit. Kurşun (Pb) karbonat veya hidroksit çökeltisi olarak uzaklaştırılır. Selenyum (Se), atık sudan pH 6.6'da sülfit olarak çökeltilebilir.
(b) Karbon Adsorpsiyonu:
Bu şekilde aktif karbon adsorpsiyon işlemi, metal iyonlarının atık sudan çıkarılmasında çok etkili değildir. Bununla birlikte, atık su çözünmüş organik bileşikler içerdiğinde ve bunlar aktif karbon adsorpsiyon işlemi ile uzaklaştırıldığında, bazı metal iyonları birlikte adsorbe edilir. Bu nedenle, bu işlem, ağır metal iyonlarının atık sulardan azaltılması için etkili bir yöntem değildir.
(c) İyon Değişim Süreci:
İyon değiştirme işlemi, atık suda bulunan ağır metallerin yalnızca iyonik durumda uzaklaştırılması için kullanılabilir. İşlem organometalik bileşikleri çıkaramaz. Bu pahalı bir işlem, çökeltme sonrası kalıntı iyonların uzaklaştırılmasında veya metallerin atık sudan geri kazanılmasında kullanılabilir.
(d) Ters Ozmoz:
İyonik halde bulunan ağır metallerin yanı sıra organometalik bileşiklerin ayrılması için ters ozmoz kullanılabilir. Bu pahalı bir süreçtir ve bu nedenle ekonomik olarak bulunursa veya daha önce tartışılan süreçlerin yetersiz kaldığı durumlarda kullanılabilir.
Civa (Hg):
Kaynak:
Cıva içeren atık sulara neden olan başlıca işlemler şunlardır :
(i) Kostik soda üretimi için tuzlu suyun elektrolizi,
(ii) Civa içeren bileşiklerin üretimi,
(iii) Madenciliğin geri kazanılması ve cıva arıtılması, ve
(iv) Mantar ilaçları ve eczacılık ürünleri üretimi. Atık suyun rafinerilerden boşaltılması ayrıca cıva içermektedir.
Zehirli Etkiler:
Civa oldukça toksiktir. Beyine, merkezi sinir sistemine ve böbreğe zarar verir. Arıtılmış atık su içindeki konsantrasyonu için üst sınır iç yüzey suyunda deşarj edildiğinde 0.01 mg / L'dir. İçme suyunda limiti 1 µg \ L'dir.
Arıtma Teknolojisi:
Literatürde bildirilen farklı tedavi teknolojilerinden en yaygın kullanılanları şunlardır:
(a) Yağış,
(b) Karbon adsorpsiyonu,
(c) Azaltma
(d) İyon değişimi ve
(e) Pıhtılaşma.
Yağış:
Atık suyun içinde cıva iyonu olarak bulunan cıva, alkalin bir pH'ta sülfür halinde çökeltilebilir. Diğer cıva bileşiklerinin çökelmeden önce cıva haline oksitlenmesi gerekir. Sülfit çökeltme için kullanılabilecek olan reaktifler sodyum sülfür (Na2S) ve sodyum hidrojen sülfürdür (NaHS).
Çökelti topaklaşma, yerçekimi çökeltme, süzme ve çözünmüş hava yüzdürme ile ayrılabilir. Yağış sonrası bile elde edilebilecek minimum civa konsantrasyonu ve ardından çökelti ayrılması ve aktif karbon parlatma işlemi yaklaşık 10-20 µg / L'dir.
Sülfit çökeltme işleminin diğer sakıncaları şunlardır:
(i) Fazla reaktif varlığında çözünür cıva sülfür kompleksinin oluşumu ve
(ii) Arıtılmış atık sudaki fazla sülfit içeriğinin izlenmesindeki zorluk.
Merkür hidroksitin alüminyum hidroksit ile birlikte çökeltilmesi, artık cıva seviyesini yaklaşık 1-10 µg / L'ye kadar düşürebilir. Ferrik hidroksit ile birlikte çökeltme artık seviyeyi yaklaşık 0, 5-5 µg / L'ye düşürür.
(b) Karbon Adsorpsiyonu:
Aktif karbon adsorpsiyonu bir parlatma adımı olarak kullanılabilir.
Etkinliği aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
(i) Atık sularda mevcut bulunan ilk cıva ve civa derişimi,
(ii) Kullanılan aktif toz karbonun dozu ve türü ve
(iii) Karbon parçacıkları ve cıva içeren atık su arasındaki temas süresi.
Bu yöntem organik cıva bileşiklerinin çıkarılmasında inorganik cıva bileşiklerinden daha etkilidir. Eş zamanlı olarak ferrik hidroksit veya alüminyum hidroksit çökeltmesi yapılırsa işlemin etkinliği arttırılabilir. Poli-elektrolit eklenmesi de yardımcı olur.
(c) Azaltma:
Atık suda inorganik iyonik cıva olarak mevcut olan cıva, alüminyum, çinko, hidrazin, kalay klorür ve sodyum borohidrat gibi indirgeyici ajanlar kullanılarak metalik formuna indirgenebilir. Üretilen metalik cıva uygun bir katı ayırma tekniği ile geri kazanılabilir. Bu işlemin en büyük dezavantajı, 100 µg / L'nin altında bir artık cıva seviyesine ulaşamamasıdır.
(d) İyon Değişim Süreci:
Civa atık sudan uzaklaştırılmasında özel reçine türleri kullanılır. Atık tuzlarda merküler tuzlar veya organik cıva bileşikleri mevcut olduğunda, bunlar klorin ile oksitlenir, böylece negatif yüklü cıva klorür kompleksi üretilir. Bunlar anyon değiştirme reçineleri kullanılarak çıkarılabilir.
Atık sularda yüksek klorid konsantrasyonunun bulunmaması durumunda, katyon değişim reçineleri kullanılarak inorganik cıva uzaklaştırılabilir. İyon değiştirme işlemi inorganik cıva konsantrasyon seviyesini en iyi şekilde yaklaşık 1-5'e düşürebilir (Jg / L. Bu işlem, organik cıva bileşiklerinin atık sularda azaltılması için çok etkili değildir.
(e) Pıhtılaşma:
Alüminyum sülfat, demir tuzları ve kireç şaptan daha iyi bulunmuştur. Pıhtılaştırıcı dozajda 100-150 mg / L'nin üstüne çıkılması cıva çıkarılmasını iyileştirmez. Pıhtılaşma işleminin metil cıva uzaklaştırılmasında etkisiz olduğu görülmüştür.
Besinler:
Bir su kütlesine boşaltıldığında azot (N) ve fosfor (P) bileşikleri içeren bir atık su akışı kontrolsüz su bitkisi büyümesini arttırır. Bu nedenle, bu bileşiklere besin maddesi denir. Havuzlar, nehirler ve kanallar gibi su kütlelerinde su bitkilerinin kontrolsüz büyümesi çoğu zaman ötrofikasyona neden olur. Bu nedenle, bu bileşiklerin yüzey suyu kütlelerine boşaltılmadan önce atık su akıntılarından azaltılması gerekir.
Kaynaklar:
Azot bileşikleri içeren başlıca endüstriyel atık su kaynakları azotlu gübre üretim birimleri, kok fırını tesisleri, nitrik asit ve nitrat / nitrit tuzu üretim üniteleri, balık ve et işleme üniteleri vs.'dir. Fosforlu atık su, esas olarak fosforik asit üretimi sırasında üretilir. fosfatlı gübreler ve organofosforlu bileşikler.
Zehirli Etkiler :
Azot ve fosfor bileşikleri içeren atık su, su kütlelerine boşaltıldığında, yosun dahil olmak üzere su bitkilerinin büyümesini teşvik eder. Algal çiçeklenme denilen üretken büyümelerine yol açabilir. Su bitkileri, solunum için çözünmüş oksijen (DO) kullanır ve böylece aynı şekilde tüketilir.
Bazı aşamalarda, yeniden oksijenasyon hızı, oksijen tükenme oranından daha düşük hale gelir ve DO konsantrasyonu, su bitkilerinin hayatta kalabilmesi için çok düşük hale gelir. Ayrışmaya başlarlar. Son olarak, su kütleleri kötü kokar hale gelir ve ayrışan / ayrışan organik madde içerir. Bu, ötrofik bir durum olarak adlandırılır.
Genel olarak, atık suda bulunan azot ve fosfor bileşikleri yukarıda belirtilen kötü etkilere neden olmaktadır. Bununla birlikte, bazı endüstrilerden gelen atık sular, suda yaşayan flora ve fauna için toksik olan bazı spesifik azot ve fosfor bileşikleri içerebilir.
Nitrat için üst sınır 50 mg / L'dir (NO3 olarak) ve nitrit için içme suyunda kısa süreli maruz kalma için 3 mg / L'dir (N02 olarak). Burada, nitratın bağırsaktaki bakteriyel etki nedeniyle nitrite indirgendiği belirtilmelidir. Üretilen nitrit, kanın oksijen taşıma kapasitesini azaltan bir kompleks oluşturmak için hemoglobin ile birleşir.
Arıtma Teknolojisi:
Azot ve fosfor bileşiklerinin atık sudan çıkarılması için kullanılabilecek yöntemler aşağıda tarif edildiği gibi kirleticidir:
Azot Kaldırma:
Atık su içerisinde azot, amonyak (serbest veya birleşik halde), nitrit, nitrat, amino asitler ve diğer azotlu organik bileşikler halinde mevcut olabilir.
Aşağıdaki yöntemlerden herhangi biri veya bunların bir kombinasyonu, yukarıda belirtilen bileşiklerin bir atık su akımından çıkarılması için kullanılabilir:
(a) Havadan sıyırma,
(b) Yükseltgenme,
(c) Biyolojik yöntemler,
(d) Adsorpsiyon,
(e) İyon değişimi ve
(f) Membran ayrılması.
(a) Hava Sıyırma:
Bu yöntem, serbest amonyağın (NH40H) atık sudan uzaklaştırılması için kullanılabilir. İşlem, şu anda karşı kontağı olan atık su ve havanın paketlenmiş bir kolonda yapılmasından ibarettir. Askıda katı madde içerisinden boşaltılan atık su, havanın dibine enjekte edildiği kolonun tepesine verilir. Kolonu tepede bırakan hava akımı, amonyak ve (varsa) atık suda bulunan diğer uçucu maddeleri içerecektir.
Kolonu en üstte bırakan hava-amonyak karışımı atmosfere muamele edilmeden boşaltılamadığından, soyulmuş bileşenlerin geri kazanılması / imhası için aşağıdaki işlemlerin herhangi birine veya bir kombinasyonuna tabi tutulmalıdır: soğutma / yıkama / oksidasyon (oksidasyon ( yakma).
Bir tuz olarak mevcut olduğunda amonyağın atık sudan uzaklaştırılması için, atık su ilk önce kireçle muamele edilmeli ve daha sonra havayla sıyrılmaya maruz bırakılmalıdır. Hava-amonyak karışımının soğutulması / fırçalanması, amonyağın bir çözelti halinde geri kazanılmasına yol açarken, yakma, amonyağı N2 ve H20'ye dönüştürür. Atık suyun içindeki amonyak / amonyum tuzlarının konsantrasyonu göreceli olarak yüksek olduğunda, amonyağın hava ile soyulması yoluyla geri kazanılması ekonomik olabilir.
(b) Yükseltgenme:
Kırılma Noktası Klorlama:
Atık sudaki amonyak, pH 6 ila 7 arasında klorile edildiğinde aşağıdaki reaksiyona girer:
Uygun olmayan pH kontrolü, azot tri-chloride (gas) oluşumuna yol açabilir. Atık suda bulunan çözünmüş hidrokarbonlar toksik bir madde olan tri-klorometan üretebilir. Atık suda bulunan amonyak dışındaki bazı kirleticiler de klor ile reaksiyona girebilir ve böylece klor tüketimini artırabilir, bu da daha yüksek arıtma maliyetine yol açar. Bu yöntem yalnızca atık sudaki amonyak konsantrasyonu başlangıçta düşük olduğunda veya başka bir işlemle azaldığında ekonomiktir. Dezenfeksiyonun aynı anda yapılması avantajına sahiptir. Arıtılmış atık suyun yüksek miktarda klor içermemesine dikkat edilmelidir.
(c) Biyolojik Yöntemler:
Yeniden kalsitrantlar ve biyolojik olarak çözünemeyen ürünler hariç, hem inorganik hem de organik azotlu bileşikler biyolojik yöntemlerle azaltılabilir. Bu işlem sırasında, atık suda bulunan toplam azotun bir kısmı, diğer kısmı katabolize edilirken mikropları sentezlemek için asimile edilir. İşlem iki aşamada gerçekleştirilir. İlk (aerobik) aşamada, Nitrosomonas ve Nitrobacter bakterileri nitrojen bileşiklerini nitrit (NO2) ve nitrat (NO3) olarak okside eder. Tepkimeler şu şekilde ifade edilebilir:
İkinci (anaerobik) aşamada nitrit ve nitrat, N2, NO, N02, N20, vb gibi gazlara dönüştürülür. Esas olarak N2 üretilir. Bu reaksiyonları gerçekleştiren mikroplar, Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Flabobactrium, Micrococus, Proteus, Pseudomonous, vs.'dir. Nitrojen bileşikleri içeren atık suyun aerobik (nitrifikasyon) ve anaerobik (de nitrifikasyon) işlemlerinde ele alınmıştır. 9.11.3.2 ve 9.11.3.3. Burada, atık suda azotlu kirleticilerin arıtılmasında kullanılan biyolojik yöntemlerin, konsantrasyonları yüksek olsa bile maliyet etkin olduğu belirtilmelidir.
(d) Adsorpsiyon:
Aktif karbon adsorpsiyon metodu, hem inorganik hem de organik azotlu bileşikleri çıkarabilir. Rekalsitrantlar ve biyolojik olarak çözünmeyenler de dahil olmak üzere organik bileşiklerin azaltılmasında daha etkilidir. Kaldırma derecesi adsorban-adsorbe özgüdür. Aynı zamanda sıcaklık, pH, uzay süresi ve varsa diğer adsorbatlar (kirleticiler) gibi faktörlere de bağlıdır.
Elektrikli veya granül aktif karbon kullanılabilir. Karbon partiküllerinin yüzeyinde ve mikrosporlarında adsorbatlar adsorbe edilir. Parçacıklar adsorpsiyonlarla doygun hale geldiğinde, parçacıklar rejenere edilebilir (adsorbanlardan serbest bırakılabilir) ve yeniden kullanılabilir veya atılabilir. Toz haline getirilmiş karbon kullanıldığında, asılı parçacıkların ayrılması için atık suyun ön işlemine gerek yoktur.
Normal olarak toz halinde karbon parçacıkları kullanımdan sonra atılır. Granüler karbon partikülleri, içerisinden işlem görecek atık suyun aşağı yönde aktığı dolu bir yatakta kullanılır. Paketlenmiş yatağın kesilmesini önlemek için, varsa asılı olan parçacıkların giderilmesi için bir atık su akışı ön işlemden geçirilmelidir. Granül karbon parçacıkları yeniden üretilir ve kural olarak yeniden kullanılır. Bu yöntem nispeten maliyetli olan kirleticiler düşük bir konsantrasyonda bulunduğunda veya diğer yöntemler etkili olmadığında kullanılabilir.
(e) İyon Değişim Yöntemi:
Bu yöntem, atık suda bulunan NH + 4, NO - 3, NO - 2 gibi iyonize nitrojen radikallerinin uzaklaştırılmasında kullanılabilir. İyonize olmayan azotlu bileşikler bu yöntemle giderilemez. İşlem, uzaklaştırılan iyonların türüne bağlı olarak atık suyun, asılı parçacıklardan arındırılmış katyonik / anyonik reçine parçacıkları içeren bir kolondan geçirilmesiyle gerçekleştirilir. Atık su reçine yatağından akarken çözeltideki iyonlar (katyonlar / anyonlar) tutulur ve reçine parçacıkları yavaş yavaş doygun hale gelir.
Parçacıklar tamamen doygun hale geldiğinde, iyonların daha fazla uzaklaştırılması söz konusu olmaz. Böyle bir duruma ulaşılmadan önce, işlem durdurulur ve reçine parçacıkları kimyasal işlemle yeniden üretilir. Bu işlem sırasında, sadece azotlu iyonlar değil, aynı zamanda diğer inorganik ve organik iyonlar (eğer varsa) reçine parçacıkları tarafından tutulacak ve dolayısıyla reçine yatağı üzerindeki yük yüksek olacaktır.
(f) Membran Ayırma:
Bu işlemde, asılı parçacıklardan arındırılmış ancak çözünmüş maddeler içeren atık suların özel olarak hazırlanmış polimer (membran) levha veya tüp üzerinde akmasına izin verilir. Tabaka / boru duvarı boyunca su diğer tarafa geçerken çözünen kısımlar korunur.
Bu işlem hem inorganik hem de organik çözeltileri sudan ayırabilir. Bir atık su akışı, düşük konsantrasyonda çözünen maddeler içermiyorsa, uygun maliyetli değildir. Tutulanlar, bir retentat olarak adlandırılan üniteden bir miktar su akışı ile birlikte çözülür.
Fosfor Giderimi :
Fosfor, atık suda metafosfat (P03-), ortofosfat (P04-3) olarak bulunabilir. pirofosfat (P207 -4 ). tripolifosfat (P305-10) ve organofosfor bileşikleri. Fosfor taşıyan atık su kaynakları, fosforik asit, fosforik gübreler, çeşitli fosfor bileşikleri, deterjanlar, böcek ilaçları (böcek öldürücüler, herbisitler ve mantar öldürücüler) vb. Üreten ünitelerdir.
Fosfor bileşiklerinin atık sudan azaltılması için kullanılabilecek ana yöntemler (a) çökeltme ve (b) biyolojik arıtımdır. Fosfor giderimi için diğer yöntemler karbon adsorpsiyonu, iyon değişimi ve membran ayrımıdır. İkinci yöntemler nispeten maliyetlidir ve bu nedenle sadece yeniden kalsitrant bileşiklerin çıkarılması için kullanılabilir.
(a) Yağış:
Ortofosfat iyonları (PÇ 3- ) içeren atık suya metal tuzları veya kireç ilavesi, çöken az miktarda çözünen metal fosfatların oluşmasına neden olur. Metal fosfatın çözünürlüğü pH bağımlıdır. A1P04, pH 6.5'te asgari bir çözünürlüğe sahiptir; FeP04, pH 5.3'te minimum çözünürlüğe sahiptir.
Demir fosfat [Fe3 (P04) 2 ] ve kalsiyum fosfat [Ca3 (P04) 2] daha yüksek pH değerlerinde düşük çözünürlüğe sahiptir. Kireç atık su alkalinliği ile reaksiyona girer ve CaCO3 olarak çöker. PH seviyesi 10'un üstüne çıktıkça, Ca2 + iyonları fosfat iyonlarıyla reaksiyona girer ve Ca5 (P04) 3 OH olarak çökeltilir. Yağış reaksiyonları neredeyse anlıktır. Tablo 10.1'de listelenen diğer bileşiklerin oluşumuna ve çökmesine neden olan bazı yan reaksiyonlar olabilir.
Burada çok az polifosfat ve organofosfor bileşiğinin fosfor çökeltileri ile birlikte uzaklaştırıldığı belirtilmelidir. Stokiyometrik miktarın üzerinde ilave edilen (fosfatın çıkarılması için) eklenen metal tuzları, arıtılmış atık suyun toplam çözünmüş katı içeriğinin artacağı neticesinde çözelti içinde kalacaktır.
Fosfat çökeltmesi için normal olarak sulu demir ve alüminyum tuz çözeltileri ilave edilir. Bunları kullanmak, depolamak ve dozlamak daha kolaydır. Dozlama hızı laboratuvar denemeleri tarafından belirlenir. Kireç bulamaç olarak eklenebilir. Depolanması, taşınması ve dozlanması biraz zordur. Dahası, üretilen çamur miktarı daha büyük olacaktır. Dolayısıyla, fosfat çökeltme için kullanımı, demir ve alüminyum tuzlarından daha ucuz olmasına rağmen düşmektedir.
Eğer bir atık su akışında başlangıçtaki PO3-4 iyonları konsantrasyonu yüksekse, birincil işlem sırasında fosfat çökeltilebilir. Diğer fosfat, organofosfor bileşikleri içeren bileşikler çökeltme yoluyla uzaklaştırılabilir, ancak ikincil işlemden sonra / sırasında PO3'e dönüştürülürler biyolojik reaksiyonların bir sonucudur.
Birincil / ikincil işlem sırasında üretilen çökelti bir sınıflandırıcıda ayrıştırılır ve bir çamur olarak atılır. Çökeltme ile atılmasından kaçan fosforlu bileşikler karbon adsorpsiyonu ve / veya membran ayırma işlemi ile uzaklaştırılabilir.
(b) Biyolojik Arıtma:
Fosfor içeren atık suların biyolojik arıtılması, alternatif olarak aerobik ve anaerobik işlemlere tabi tutularak gerçekleştirilir. Biyolojik arıtma sırasında atık suda bulunan fosforlu ve azotlu bileşiklerin bir kısmı yeni hücrelerin sentezi için asimile edilir.
Aerobik koşullar altında, organik olanları içeren biyolojik olarak parçalanabilen fosfor bileşikleri, bazıları mikroplarda depolanan, ortofosfat ve polifosfata oksitlenir. Anaerobik arıtma sırasında depolanan fosfor bileşikleri (ortofosfat ve polifosfat) suya salınır.
Serbest bırakılan Fosfor bileşikleri, ikincil çamurla atılabilir veya çamur ayrılmadan ve atılmadan önce çökeltilebilir. Biyolojik fosfor giderimi için atık suyun hem anaerobik hem de aerobik arıtılmasının şart olduğu söylenebilir.
Anaerobik ve aerobik adımların farklı sıralarda sıralandığı biyolojik fosfor giderimi için çeşitli ticari işlemler geliştirilmiştir ve kullanılmaktadır. Bunlardan bazıları Bölüm 9.11.3.4'te tartışılmıştır. Burada, biyolojik fosfor giderim işlemleri sırasında anaerobik ve aerobik adımların uygun şekilde sıralanmasının, bazı azotlu bileşiklerin yanı sıra BOD'un da azalmasına yol açacağı belirtilmelidir.
Fenol:
Kaynak:
Fenol (C6H5OH) ayrıca karbolik asit olarak da bilinir. The major sources of phenol bearing waste water are: petroleum refineries, coke oven plants, synthetic phenol plants and plants producing phenolic resins, phenolic compounds and plants using phenol as a raw material.
Toxic Effects:
Phenol is corrosive and it is poisonous to all living beings. When treated effluent is discharged into inland surface water bodies the concentration of phenol should not exceed 1 mg/L. In drinking water its limit is 0.001 mg/L.
Treatment Technology:
Several chemical, Physical and biological treatment methods are in use for removal of phenol and phenolic compounds from waste water.
These are discussed under:
(i) Treatment of concentrated solutions,
(ii) Treatment of intermediate concentration solutions, and
(iii) Treatment of dilute solutions.
Before attempts are made to remove phenol from a waste water stream pretreatments are necessary for removal of suspended matter, heavy metals (when present at a high concentration), oils, cyanides, etc.
(i) Concentrated Solutions:
Waste water containing phenol having a concentration above 500 mg/L is considered to be a concentrated solution. Since recovered phenol has a market value, it may be recovered from waste water by solvent extraction.
Commercially used processes are: Benzene-caustic dephenolization, Phenosolvan dephenolization (Lurgi), and IFAWOL dephenolization. These processes have high phenol removal efficiency (98-99%). It should be pointed out here that benzene being a carcinogenic substance, its use as a solvent needs very careful handling.
Depending upon the initial concentration of phenol in waste water its residual concentration after extraction may be 10-30 mg/L or higher. The residual phenol may be removed by any one or a combination of the following treatments: biological, activated carbon adsorption, coagulation with alum/iron salts, chemical oxidation with permanaganate/Chlorine/Chlorine dioxide/ozone.
(ii) Intermediate Concentration Solutions:
Waste water having a phenol concentration in the range of 50-500 mg/L is labeled as an intermediate concentration solution. Such a solution may be treated by a suitable biological (aerobic) process, like lagoon, oxidation ditch, trickling filter, activated sludge treatment. Biological treatment may bring down the phenol concentration to about 0.5-1 mg/L.
The other alternative treatment methods are:
(a) Activated carbon adsorption, which is as effective as the biological method,
(b) Coagulation with alum/iron salts at a suitable pH—its effectiveness is rather poor, and
(c) Chemical oxidation.
Chemical oxidation may be carried out either with permanganate, which is a costly chemical or with chlorine and lime at pH less than 7. It is highly effective. However, a large quantity of chlorine must be used to ensure complete oxidation of phenol, as otherwise toxic chlorophenols would be produced.
Oxidation may be carried out with chlorine dioxide, which is a strong oxidant and it is quite effective in oxidizing phenol and phenolic compounds. However, it's possible conversion to chlorate (which is toxic to humans) makes its use in treatment of potable water questionable.
Oxidation may also be carried out very, effectively with ozone. It is a very strong oxidant and it does not produce any harmful by-product. For oxidation of 1 part of phenol about 1.5 to 2.5 parts of ozone is required. The residual phenol after ozone treatment may be as low as 3 ppb.
(iii) Dilute Solutions:
Waste water containing phenol less than 50 mg/L is considered to be a dilute solution. Such a solution may be treated biologically or with activated carbon or by ozone oxidation. The major difficulty with ozone treatment is that ozone has been generated in situ.
Volatile Organic Compounds (VOCs):
Organic compounds present in waste water may be of the following types:
The volatile compounds may be biodegradable or non-biodegradable. The non-volatile compounds are in general non-biodegradable.
Kaynak:
The major industrial sources of waste water containing VOCs are petroleum refineries, petrochemical industries and industrial units producing different types of organic chemicals.
Toxic Effects:
VOCs bearing waste water when kept in contact with air would lead to volatilization of VOCs and thereby cause atmospheric pollution. Waste water containing biodegradable VOCs if discharged untreated into surface water bodies would cause DO depletion of the receiving bodies.
Some of the VOCs, such as benzene, toluene and xylene (BTX) are toxic. Benzene is a carcinogen. Its reduction in treated water below 500 ppb is a compliance requirement. The limits in drinking water for benzene, toluene and xylene are 0.01, 0.7 and 0.5 mg/L respectively.
Treatment Technology:
The methods which may be used for abatement of VOCs from waste water are:
(a) Air/nitrogen stripping, and
(b) Activated carbon adsorption.
(a) Air/Nitrogen Stripping:
To remove VOCs from a waste water stream it may be stripped with a gas stream, such as air or nitrogen. Steam is not used for VOC stripping from waste water as a very large amount of steam would be required for heating waste water, consequently the process would be uneconomic. This process is generally carried out in a packed column. To avoid column fouling the waste water stream should be pretreated to remove suspended solid particles as well as non-volatile organic pollutants.
In a stripper, waste water is introduced at the top and the gas at the bottom, the flow being counter current.
For designing a suitable column the following are to be considered:
(i) waste water flow rate,
(ii) The desired degree of removal of the most offensive pollutant, and
(iii) The operating temperature.
Since the pollutant concentration in most cases would be low, its equilibrium data may be expressed by Henry's law.
A column should be designed based on the targeted pollutant and its desired degree of removal. The extent of removal of the other VOCs present should then be estimated based on the column designed. The column dimensions would depend on the gas to liquid ratio, the mass transfer coefficient and the packing (type and size) chosen.
A gas to liquid volumetric ratio around 50: 1 is considered to be a good one. The column should be designed based on the peak hydraulic and pollutant load and not on the average load.
Air may be selected as the stripping gas when it is not desired to recover the stripped VOCs. VOC laden air should not be discharged into the atmosphere in order to avoid atmospheric pollution. It should be incinerated either in a utility boiler or a waste heat boiler or a catalytic incinerator.
As some of the pollutants present in waste water may be biodegradable, those would undergo biodegradation and produce biomass in an air stripper. The biomass thus produced may cause column fouling. To remove the accumulated biomass any one of the following biocides may be used: (i) oxidizing biocide, such as chlorine or chlorine dioxide, (ii) dilute caustic or acid solution. Each of these has some limitations.
Nitrogen may be used for stripping VOCs from waste water in a closed-loop system when it is economical to recover the stripped VOCs, such as BTX.
A closed-loop system would have the following units:
(i) A RH (relative humidity) modification unit,
(ii) Activated carbon adsorption beds (at least two, being operated alternately), and
(iii) A nitrogen recirculation blower.
A RH modification unit is essential as at RH 50% or more VOCs adsorption by carbon bed would be inefficient.
The process is carried out through the following steps:
(i) VOCs are stripped from pretreated waste water with nitrogen gas in a packed column,
(ii) The VOC laden nitrogen gas leaving the stripper may either be heated to 10-15 °C above its dew point or first cooling and condensing some water vapour and then reheating by 10-15 °C above its dew point,
(iii) The RH modified gas stream is next passed through one or two carbon adsorption beds whereby most of the VOCs would get- adsorbed; ve
(iv) Finally, the nitrogen stream emerging from the absorber is recycled back to the stripper. The recycled nitrogen stream would invariably contain some low molecular weight VOCs. To avoid building up of those, a part of the recycled gas is purged from time to time and the loss is made up with fresh nitrogen.
As and when a carbon bed reaches its break point, it is taken off and regenerated by steam stripping. The steam-VOC mixture is condensed for VOC recovery.
(b) Activated Carbon Adsorption:
Organic compounds present in waste water as dissolved substances as well as droplets can be removed by activated carbon may be used. From regeneration and reuse point of view powdered carbon is not a good choice. The most effective adsorbent is granular activated carbon (GAC). Its uniqueness lies in its high specific surface area and its pore network comprised of micro, maso and macrospores.
It has a high adsorptive capacity. One major drawback of GAC is its non-selective adsorption of organic substances. It is regenerated and reused. Regeneration of GAC means desorption of adsorbed VOCs. Low molecular weight VOCs are easy to desorb, whereas high molecular weight organic substances, such as oil, grease, tar, etc., are poorly de-absorbable.
VOC removal by the carbon adsorption process is a cyclic one. It consists of passing a stream of waste water (containing dissolved and suspended organic substances) through a column packed with GAC. The organic substances get adsorbed on the surfaces of the carbon granules.
The process continues till the surface area of all of the particles (including their pore area) is almost completely covered with adsorbed molecules. This condition is referred to as the “break point”. If a column is operated beyond this point the VOC content of the effluent stream would be almost the same as that of the influent. At this stage the carbon particles are to be regenerated, that is, the adsorbed substances are to be removed, if those are to be reused.
Regeneration:
The first step in regeneration would be to drain the held up water from the column.
The carbon granules may then be regenerated using any one of the following methods:
(i) On-site air/steam stripping,
(ii) Off-site heating of the particles with limited supply of air.
On-site air/steam stripping would be cheaper. However, it cannot remove most of the high molecular weight VOCs. While stripping with air, care should be taken so that the air-VOC mixture should always be below its lower explosive limit (LEL). It is very difficult, if not impossible, to remove all of the adsorbed substances.
The residue left on the carbon particles after stripping is referred to as the “heel”. The heel reduces the adsorption capacity of a regenerated bed. The heel would be lower if stripping be done with steam at a higher temperature.
Off-site desorptibn of VOCs is costlier. When high molecular weight organic compounds, such as oil, grease, etc. are adsorbed from waste water, they cannot be desorbed by air/steam stripping. They go on accumulating on the carbon granules (as heel). As a result the working (adsorption) capacity of the column would decrease progressively.
To regenerate such carbon particles those are taken out of the column and heated in a chamber in a limited supply of air. This would result not only in removal (oxidation) of the adsorbed substances but also oxidation of some portions of carbon particles.
To overcome this situation a 'guard column' may be installed before the 'main adsorber'. The guard column would trap the high molecular weight pollutants whereas the main adsorber would remove lighter VOCs from a waste water stream. The main adsorber may be-regenerated by air/steam stripping and the guard column carbon particles may be either regenerated by air oxidation or replaced from time to time. During regeneration a column would have to be isolated. Hence, for continuous operations of such a system it is essential to have at least two adsorption columns operating alternately.
Pesticides:
Insecticides, herbicides and fungicides are generally termed as pesticides. These may be either inorganic or organic chemicals. These are harmful to man, domestic animals as well as to useful flora and fauna. However, their use is unavoidable as man is able to reduce both agricultural and horticultural losses to some extent by using pesticides.
Kaynak:
Waste water originating from pesticide manufacturing units would contain those along with some other organic pollutants. Run-off water from agricultural fields and fruit orchards where pesticides are used would invariably contain them. The run-off water contaminates not only surface water bodies but also groundwater. Potable water produced by conventional treatment of water from such pesticide contaminated sources would be hazardous.
Toxic Effects:
Ingestion of large amounts of pesticides causes severe adverse health effects. Small amounts ingested may accumulate in the body and may affect the central nervous system in the long run. Different pesticides affect different organs of the human body, for example, the liver, the reproductive system, etc.
The organ phosphorus and carbonate pesticides are very poisonous. Herbicides, in general, are less toxic than insecticides. Pesticides should be absent in drinking water, however, in the absence of an alternative source the permissible limit is 0.001 mg/L.
Treatment Technology:
Inorganic pesticides and organometallic pesticides may be treated by any one or a combination of following methods:
(i) Oxidation,
(ii) Reduction,
(iii) Precipitation, and
(iv) Membrane separation (RO).
It should be noted that RO does not convert a pesticide present in waste water into an innocuous substance but produces a concentrated stream, which has to be further treated for converting the pesticide into a harmless substance.
The methods available for abatement of organic pesticides from waste water are (i) activated carbon adsorption, (ii) reverse osmosis (RO), and (iii) chemical oxidation.
(i) Activated carbon adsorption may carried out with GAC (granulated active carbon). The spent particles should be regenerated by air oxidation so as to destroy the adsorbate.
(ii) Reverse osmosis would produce a concentrated pesticide-rich stream, which would need chemical oxidation for pesticide destruction.
(iii) Chemical oxidation of pesticide present in waste water may be carried out with a suitable oxidant in the presence of a catalyst. Economic feasibility of this process would depend on the quantity of waste water to be treated and the initial concentration of the pollutants present.
