مرجع تخصصی آب و فاضلاب

حذف ترکیبات سولفور (سولفید، سولفات، و سولفیت) از آب و فاضلاب به دلیل اثرات نامطلوبی مانند خورندگی، بوی نامطبوع، و سمیت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در زیر روش‌های سنتی و نوین، بهینه‌سازی، فرمول‌ها و ساختارهای اجرایی برای هر یک از این ترکیبات ارائه می‌شود:

۱. حذف سولفید (S²⁻):

روش‌های سنتی:

• اکسیداسیون شیمیایی:
  استفاده از کلر (Cl₂)، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) یا ازن (O₃) برای تبدیل سولفید به سولفات یا گوگرد عنصری.

  • فرمول واکنش با کلر:

    −S2−+4Cl2​+4H2​O→SO42−​+8H++8Cl

  • مزایا: حذف سریع و کامل.

  • معایب: تولید محصولات جانبی سمی (مانند تری‌هالومتان‌ها).

• ته‌نشینی با نمک‌های فلزی:
  افزودن سولفات آهن (FeSO₄) یا کلرید آهن (FeCl₃) برای تشکیل رسوب سولفید آهن.

  • فرمول واکنش:

    ↓Fe2++S2−→FeS

روش‌های نوین:

• الکتروکواگولاسیون (Electrocoagulation):
  استفاده از الکترودهای آهن (Fe) برای تولید یون Fe²⁺ که با سولفید واکنش می‌دهد.

  • فرمول واکنش:

    −Fe→Fe2++2e
  • ↓Fe2++S2−→FeS

• بیوراکتورهای بی‌هوازی:
  استفاده از باکتری‌های اکسیدکننده سولفید (مانند Thiobacillus) برای تبدیل سولفید به گوگرد عنصری.

  • فرمول واکنش:

    ​2S0↓+4OH →باکتری‌ها 2S2−+O2​+2H2​O

۲. حذف سولفات (SO₄²⁻):

روش‌های سنتی:

• ته‌نشینی با نمک‌های کلسیم:
  افزودن آهک (Ca(OH)₂) برای تشکیل رسوب ژیپس (CaSO₄).

  • فرمول واکنش:

    ↓Ca2++SO42−​→CaSO4

  • محدودیت: حلالیت نسبی ژیپس در آب (~۲٫۴ گرم بر لیتر).

• تبادل یونی:
  استفاده از رزین‌های تبادل آنیونی برای جذب سولفات.

  • فرمول کلی:

    −R-Cl+SO42−​→R-SO4​+2Cl

روش‌های نوین:

• فناوری غشایی (نانوفیلتراسیون):
  استفاده از غشاهای با بار منفی برای دفع انتخابی سولفات.

  • بازده: ۹۰–۹۵٪ حذف سولفات.

• کاهش بیولوژیکی:
  تبدیل سولفات به سولفید توسط باکتری‌های احیاکننده سولفات (SRB) در محیط بی‌هوازی.

  • فرمول واکنش:

    ​S2−+4H2​O ---SRB→​SO42−​+8H++8e

۳. حذف سولفیت (SO₃²⁻):

روش‌های سنتی:

• اکسیداسیون شیمیایی:
  استفاده از هوا یا اکسیژن در حضور کاتالیست برای تبدیل سولفیت به سولفات.

  • فرمول واکنش:

    −2SO3+2−​+O2​→2SO42​

• ته‌نشینی با کلسیم:
  افزودن آهک برای تشکیل کلسیم سولفیت.

  • فرمول واکنش:

    ↓Ca2++SO32−​→CaSO3​

روش‌های نوین:

• الکترواکسیداسیون (Electrooxidation):
  استفاده از الکترودهای دی اکسید سرب (PbO₂) یا الماس دوپ شده با بور (BDD) برای اکسیداسیون سولفیت.

  • فرمول واکنش:

    ----- −​SO42−​+2H++2e→الکترولیز SO32−​+H2​O

• جذب با نانوذرات:
  استفاده از نانوذرات اکسید آهن (Fe₃O₄) یا کربن فعال اصلاح‌شده برای جذب سولفیت.

بهینه‌سازی پارامترها:

• pH:

  • سولفید: pH ~۸–۱۰ برای کاهش انتشار گاز H₂S.

  • سولفات: pH ~۵–۷ برای جذب سطحی.

  • سولفیت: pH ~۶–۸ برای اکسیداسیون.

• زمان تماس: ۳۰–۱۲۰ دقیقه برای فرآیندهای اکسیداسیون و جذب.

• غلظت مواد شیمیایی: دوز بهینه کلر یا آهک بر اساس غلظت اولیه.

• ولتاژ در الکتروشیمیایی: ۵–۲۰ ولت.

ساخت و اجرا:

1. طراحی سیستم:

   • سولفید: ترکیب الکتروکواگولاسیون با فیلتراسیون.

   • سولفات: استفاده از نانوفیلتراسیون یا بیوراکتورهای SRB.

   • سولفیت: ترکیب الکترواکسیداسیون با جذب سطحی.

2. مواد و تجهیزات:

   • مواد شیمیایی (آهک، کلر)، رزین‌های تبادل یونی، غشاهای نانوفیلتراسیون، الکترودهای آهن/BDD.

3. نصب و راه‌اندازی:

   • ساخت راکتورهای اکسیداسیون، سلول‌های الکتروشیمیایی یا ستون‌های جذب.

4. نگهداری:

   • تعویض رزین‌ها، تمیزکاری غشاها و مدیریت لجن‌های تولیدی.

نتیجه‌گیری:

• سولفید: روش‌های الکتروکواگولاسیون و بیوراکتورها به دلیل سازگاری با محیط زیست توصیه می‌شوند.

• سولفات: نانوفیلتراسیون و کاهش بیولوژیکی گزینه‌های بهینه برای غلظت‌های بالا و پایین هستند.

• سولفیت: الکترواکسیداسیون و جذب سطحی با نانوذرات کارایی بالایی دارند.

• بهینه‌سازی: کنترل دقیق pH، زمان تماس و دوز مواد شیمیایی کلید موفقیت است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله کنترل خوردگی فاضلا بروهای بتنی در حال بهره برداری
حمید اشتهاردیها - شرکت آب و فاضلاب استان اصفهان - شاهین شهر
چکیده مقاله:
در این تحقیق به منظور تعیین یک روش اقتصادی و عملی برای کنترل خوردگی فاضلابروهای بتنی در حال بهره برداری صورت گرفت . پس از نه ماه نمون ه برداری از شبکه های جمع آوری فاضلاب شاهین شهر، خمینی شهر و زینبیه و بیش از هزار عدد اندازه گیری پارامترهای مختلف و تست دوازده گونه ماده کنترل کننده خوردگی، نتایجی بشرح ذیل حاصل گردید . از نظر حذف سولفید به ترتیب پرمنگنات پتاسیم، ترکیب کلریدآهن سه ظرفیتی ب ا کلرید آهن دو ظرفیتی با نسبت به ترتیب ۹ / ۱به ۱، آب اکسیژنه، پرکلرین، اکسیژن، کلریدآهن ) ) III ، سولفات آهن ) ) III ، سولفات آهن ) ) II ، نیترات سدیم، استات روی، هیدروکسید کلسیم و هیدروکسید سدیم از راندمان بهتری برخوردار می باشد . آنچه که در راندمان حذف سولفید بیشترین ا ثر را نسبت به بقیه عوامل دارد، نسبت اضافه کردن ماده کنترل کننده به سولفید می باشد که با توجه به تحقیقات به عمل آمده نسبت ۵ : ۱ ماده کنترل کننده به سولفید اولیه در مقیاس آزمایشگاهی بهینه می باشد و در مقیاس عملی تا ۸ : ۱و۰۱ : ۱ قابل افزایش می باشد . تمام مواد کنتر ل کننده پس از 15 تا 20 دقیقه به میزان بیش از ۰۹ درصد با سولفید واکنش داده ولی برای کلیه مواد پس از سپری شدن زمان ماند ۸۸ دقیقه، راندمان حذف سولفید به بیشترین حد خود می رسد . برای کلیه مواد کنترل کننده خوردگی، رابطة بین راندمان حذف و نسبت و زمان ماند بر آورد گردیده ولی به طور کلی راندمان حذف بیشتر به نسبت مواد کنترل بستگی دارد . با توجه به درنظرگرفتن راندمان حذف، قیمت ودر دسترس بودن مواد کنترل کننده خوردگی، برای کنترل خوردگی شبکه های فاضلابرو، ترکیب کلرید آهن سه ظرفیتی به کلرید آهن دو ظرفیتی با نسبت به ترتیب ۹ / ۱ به ۱ پیشنهاد می گردد .
کلیدواژه‌ها:
خوردگی، فاضلابرو، مدل سازی، سولفید، پرمنگنات، راندمان حذف

مرجع تخصصی آب و فاضلاب