Siyanürlü Atıksu Arıtımında Reaksiyon Koşullarının Kontrol Edilmesi

Giriş

Siyanür içeren atık su, metal kaplama, çelik kasa sertleştirme ve altın ve gümüş cevheri rafinasyonu gibi çeşitli endüstriyel işlemlerden kaynaklanır. Siyanür yüksek toksisitesi nedeniyle Siyanürdüşük konsantrasyonlarda bile canlı organizmalar için ölümcül olabilen bu tür atık suların uygun şekilde arıtılması son derece önemlidir. Etkili bir arıtmanın kritik yönlerinden biri siyanürlü atık su arıtımı reaksiyon koşullarının kesin kontrolüdür. Bu makale, temel reaksiyon koşullarını ve bunların tedavi sırasında nasıl kontrol edileceğini inceleyecektir. siyanür - atık su içeren.

pH Kontrolü

Farklı Arıtma Proseslerindeki Önemi

1.Alkali Klorlama İşlemi

• Alkali klorlama, siyanür atık su arıtımı için yaygın bir yöntemdir ve pH kontrolü önemli bir rol oynar. Arıtma reaksiyonu iki adımda gerçekleşir. İlk aşamada siyanür, sodyum hipoklorit veya klor gazı ve sodyum hidroksit kombinasyonu ile siyanata oksitlenir. Bu ilk aşama oksidasyonu için optimum pH aralığı genellikle 10 ile 11 arasındadır. pH çok düşükse ve asidik hale gelirse, reaksiyon önemli bir tehlike oluşturan toksik siyanojen klorür üretebilir. Örneğin, pH 8'in altına düştüğünde, bu zararlı yan ürün oluşabilir. Öte yandan, pH çok yüksekse, reaksiyon hızı önemli ölçüde azalacaktır. Yüksek pH değerleri, reaksiyon maddelerinin çözünürlüğünü ve reaktivitesini etkileyerek oksidasyon sürecini daha az verimli hale getirebilir.

2.Hidrojen Peroksit Yöntemi

• Siyanür atık suyunun hidrojen peroksit bazlı arıtımında, optimum pH aralığı genellikle 9 ile 11 arasındadır. Bu yöntemde, hidrojen peroksit bir katalizörün (demir tuzları gibi) varlığında ayrışarak siyanürü oksitleyen oldukça reaktif hidroksil radikalleri üretir. Bu aralıktaki pH, hidrojen peroksitin ayrışmasını ve bu temel radikallerin oluşumunu destekler. pH bu aralığın dışındaysa, hidrojen peroksitin ayrışması engellenir ve genel oksidasyon verimliliği azalır.

3.Biyolojik Bozunma Süreci

• Siyanür içeren atık suyun biyolojik olarak parçalanması için, mikroorganizmaların siyanürü zararsız maddelere parçaladığı pH'ın 6.5 ile 8.5 arasında tutulması gerekir. Mikroorganizmalar, metabolik aktiviteleri için optimum bir pH aralığına sahiptir. pH çok asidik veya çok alkalin olursa, mikroorganizmaların siyanür parçalayıcı metabolik yollarında yer alan enzimleri denatüre edebilir. Örneğin, pH 6.5'in altına düşerse, birçok siyanür parçalayıcı bakteri büyüme hızlarında ve siyanür parçalama yeteneklerinde bir azalma yaşayacaktır.

pH Ayarlama Yöntemleri

pH'ı kontrol etmek için atık suya uygun asidik veya alkali maddeler eklenir. Yaygın olarak kullanılan asitler arasında sülfürik asit ve hidroklorik asit bulunurken, yaygın alkaliler arasında sodyum hidroksit ve kalsiyum hidroksit bulunur. Eklenecek asit veya alkali miktarı, atık suyun başlangıç ​​pH'ına ve belirli arıtma işlemi için hedef pH'a göre hesaplanır. pH sensörleri kullanılarak hassas pH ölçümü yapılır ve gerekli kimyasalları doğru bir şekilde eklemek için otomatik dozaj sistemleri kullanılabilir.

Sıcaklık Kontrolü

Reaksiyon Hızlarına Etkisi

1.Alkali Klorlama ve Hidrojen Peroksit Yöntemleri

• Genel olarak, sıcaklıktaki bir artış hem alkali klorlamada hem de hidrojen peroksit bazlı arıtmada reaksiyon hızlarını hızlandırabilir. Ancak, sıcaklığın dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi gerekir. Alkali klorlamada, optimum sıcaklık aralığı 20 - 30 °C civarındadır. Sıcaklık çok düşükse, reaksiyon hızı yavaş olacak ve siyanürün eksik oksidasyonuyla sonuçlanacaktır. Örneğin, 15 °C'nin altındaki sıcaklıklarda, siyanür ve sodyum hipoklorit arasındaki reaksiyonun tamamlanması önemli ölçüde daha uzun sürecektir. Öte yandan, sıcaklık çok yüksekse, alkali klorlama durumunda, klor gazı çözeltiden kaçabilir ve oksitleyici maddenin etkinliğini azaltabilir. Hidrojen peroksit yönteminde, 35 °C'nin üzerindeki sıcaklıklar hidrojen peroksidin hızlı bir şekilde ayrışmasına neden olabilir ve siyanür oksidasyonu için istenen hidroksil radikalleri yerine oksijen gazı oluşumuna yol açabilir.

2.Biyolojik Bozunma Süreci

• Siyanür içeren atık suyun biyolojik olarak parçalanmasında, siyanür parçalayan mikroorganizmaların çoğu için optimum sıcaklık aralığı 20 - 35°C'dir. Bu aralığın dışındaki sıcaklıklar mikroorganizmaların aktivitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Düşük sıcaklıklarda (20°C'nin altında), mikroorganizmaların metabolizma hızı yavaşlar ve siyanürü etkili bir şekilde parçalayamayabilirler. Yüksek sıcaklıklar (35°C'nin üzerinde) mikroorganizmaların hücre zarlarına ve enzimlerine zarar verebilir, hücre ölümüne ve siyanür parçalama yeteneklerinin kaybına yol açabilir.

Sıcaklık Düzenleme Teknikleri

Uygun sıcaklığı korumak için atık su arıtma reaktörlerine ısıtma veya soğutma sistemleri kurulabilir. Isıtma için buhar bazlı ısıtma sistemleri veya elektrikli ısıtıcılar kullanılabilir. Soğutma için su soğutmalı ısı eşanjörleri veya hava soğutmalı kondenserler kullanılabilir. Sıcaklık, sıcaklık sensörleri kullanılarak sürekli olarak izlenir ve ısıtma veya soğutma sistemleri, sıcaklığın arıtma işlemi için optimum aralıkta tutulması için buna göre ayarlanır.

Oksidan Dozaj Kontrolü

Doğru Miktarın Belirlenmesi

1.Alkali Klorlama

• Alkali klorlamada, gerekli oksidan (sodyum hipoklorit veya klor gazı) miktarı siyanürle reaksiyon stükiyometrisine göre hesaplanır. Pratikte, genellikle teorik miktardan %10 - %20 daha fazla oksidan eklenir. Bu, siyanürün tamamen oksidasyonunu sağlamak içindir, çünkü atık suda oksidanı tüketebilecek başka maddeler olabilir. Oksidan dozajı çok düşükse, siyanür tamamen oksitlenmeyecektir ve arıtılmış atık su hala yüksek seviyelerde toksik siyanür içerebilir. Öte yandan, dozaj çok yüksekse, bu sadece arıtma maliyetini artırmakla kalmaz, aynı zamanda aşırı klorun atık suda bulunan diğer organik maddelerle reaksiyona girmesiyle oluşan zararlı dezenfeksiyon yan ürünleri gibi istenmeyen yan ürünlerin oluşumuna da yol açabilir.

2.Hidrojen Peroksit Yöntemi

• Hidrojen peroksit arıtma yönteminde, hidrojen peroksitin optimum dozajı laboratuvar testleri yoluyla belirlenir. Dozaj, atık sudaki ilk siyanür konsantrasyonu, diğer karışan maddelerin varlığı ve kullanılan katalizör türü gibi faktörlere bağlıdır. Alkali klorlamaya benzer şekilde, yetersiz miktarda hidrojen peroksit, eksik siyanür oksidasyonuyla sonuçlanacaktır. Ancak, aşırı miktarda hidrojen peroksit, üretilen hidroksil radikallerinin ayrışmasına neden olarak genel arıtma verimliliğini düşürebilir ve maliyeti artırabilir.

Dozaj Kontrol Ekipmanları

Oksidan dozajını doğru bir şekilde kontrol etmek için genellikle dozaj pompaları kullanılır. Bu pompalar, atık su arıtma reaktörüne gerekli oksidan solüsyon hacmini hassas bir şekilde iletebilir. Dozajı atık sudaki siyanür konsantrasyonunun gerçek zamanlı izlenmesine veya oksidasyon reaksiyonunun ilerlemesine (daha sonra tartışılacak olan ORP ölçümü gibi) göre ayarlayan otomatik kontrol sistemleri dozaj pompalarıyla entegre edilebilir.

Oksidasyon - Redüksiyon Potansiyeli (ORP) Kontrolü

Tepki İlerlemesini İzlemedeki Rol

1.Alkali Klorlama

• Alkali klorlama sürecinde, oksidasyon reaksiyonlarının ilerlemesini izlemek için ORP izlemesi çok önemlidir. Siyanürün siyanata oksidasyonu ve ardından siyanatın zararsız maddelere daha fazla oksidasyonu meydana geldikçe, atık suyun ORP değeri değişir. Siyanürün siyanata oksidasyonunun ilk aşaması sırasında, ORP tipik olarak artar. Bu aşama için hedef ORP aralığı yaklaşık 300 - 500 mV'dir (belirli reaksiyon koşullarına bağlı olarak). ORP bu aralığa ulaştığında, birinci aşama oksidasyonunun tamamlanmaya yakın olduğunu gösterir. Siyanatın zararsız maddelere oksidasyonunun ikinci aşamasında, ORP daha da artar ve hedef aralık genellikle 600 - 700 mV civarındadır. Operatörler, ORP'yi izleyerek oksidan eklemeyi ne zaman durduracaklarını belirleyebilir ve atık suyu aşırı oksitlemeden veya oksidanı israf etmeden reaksiyonun tamamlandığından emin olabilirler.

2.Hidrojen Peroksit Yöntemi

• Hidrojen peroksit bazlı arıtmada, ORP aynı zamanda reaksiyon ilerlemesinin önemli bir göstergesi olarak da işlev görür. Siyanür içeren atık suyun ilk ORP'si nispeten düşüktür. Hidrojen peroksit eklendiğinde ve oksidasyon reaksiyonu devam ettiğinde, ORP artar. Siyanür atık suyunun hidrojen peroksit arıtımı için hedef ORP aralığı genellikle 400 - 500 mV civarındadır. ORP bu değere ulaştığında, siyanürün toksik olmayan bir forma etkili bir şekilde oksitlendiğini gösterir.

ORP İzleme ve Kontrol Sistemleri

ORP sensörleri, arıtma reaktöründeki atık suyun ORP değerini sürekli olarak izlemek için kullanılır. Bu sensörler, oksidantın eklenmesini ayarlamak üzere programlanabilen bir kontrol sistemine bağlanır. Örneğin, ORP hedef aralığın altındaysa, kontrol sistemi atık suya eklenen oksidantın (hidrojen peroksit veya sodyum hipoklorit gibi) dozajını artırabilir. Tersine, ORP hedef aralığı aşarsa, kontrol sistemi oksidant eklemeyi azaltabilir veya durdurabilir.

Sonuç

Siyanür atık su arıtımında reaksiyon koşullarının kontrol edilmesi, bu son derece toksik atık suyun etkili ve güvenli bir şekilde arıtılması için olmazsa olmazdır. pH, sıcaklık, oksidan dozajı ve ORP'nin hassas bir şekilde kontrol edilmesi, arıtma sürecinin siyanürü etkili bir şekilde daha az toksik veya toksik olmayan maddelere dönüştürmesini sağlayabilir. Bu reaksiyon koşullarını dikkatli bir şekilde yöneterek, endüstriler yalnızca çevre düzenlemelerine uymakla kalmaz, aynı zamanda siyanür atık su arıtma süreçlerinin maliyet etkinliğini de optimize edebilir. Atık su bileşimindeki ve arıtma tesisi işletme koşullarındaki değişikliklere uyum sağlamak için bu parametrelerin düzenli olarak izlenmesi ve ayarlanması gerekir.