özetle
Endüstriyel üretimin ve ev kazalarının sürekli artması nedeniyle, atık sulardaki sertlik iyonları çevreye ve daha sonraki arıtma işlemlerine ciddi bir etkiye sahiptir.Bu makale atık suların su çekilmesinin temel ilkelerini sistematik olarak açıklıyor, kimyasal yağış, iyon değişimi, membran ayrımı gibi çeşitli su çekme yöntemlerinin teknik özelliklerini, uygulama kapsamını ve mevcut sorunlarını ayrıntılı bir şekilde analiz eder.ve adsorpsiyon, ve gelecekte atık sular su çekme teknolojisinin gelişim eğilimini bekliyor,atık suların su çekme işlemlerinin optimize edilmesi ve teknolojik yeniliği için teorik bir referans sağlamak amacıyla.
1、 Giriş
Atık suyun sertliği esas olarak kalsiyum ve magnezyum iyonlarının varlığından kaynaklanır (kalsiyum karbonat, magnezyum karbonat, kalsiyum sülfat, magnezyum sülfat vb. gibi tuzlar şeklinde)..Endüstriyel üretimde, yüksek sertliğe sahip atık su, ekipmanların ölçeklenmesine, ısı değişimi verimliliğinin azalmasına, enerji tüketiminin artmasına ve hatta ekipmanların arızalanmasına neden olabilir.Ev sıvıları arıtma ve yeniden kullanım sürecinde, sert su yıkama etkisini etkileyebilir ve ev suyunun konforunu azaltabilir.Yüksek miktarda sertlik iyonları içeren atık suların akıtı da doğal su kütlelerinin ekolojik dengesine olumsuz etkilere sahip olabilir.Dolayısıyla, atık sudan sertlik iyonlarının etkili bir şekilde çıkarılması, endüstriyel üretimin istikrarlı çalışması, su kaynaklarının geri dönüşümü,ve ekolojik çevrenin korunması.
2、 Atık suların susuzlaşması prensibi
Atık suyun sertliği genellikle geçici sertlik ve kalıcı sertlik olarak ayrılır.Kalsiyum karbonat ve magnezyum hidroksit çökeltilerine ayrılıp ısıtma yoluyla çıkarılabilirKalıcı sertlik, kimyasal, fiziksel veya fizik-kimyasal yöntemlerle çıkarılması gereken kalsiyum ve magnezyum sülfatlarından, kloritlerinden vb. oluşur.Atık suların su çekilmesinin temel ilkeleri esas olarak yağış reaksiyonuna dayanır, iyon değişimi, seçici membran nüfuzu, emilim vb.Yağış reaksiyonu, çözünmez çökeltileri üretmek için kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla reaksiyona girmek için bazı kimyasal maddelerin kullanılmasıdır., böylece atık sudan ayrılırlar; İyon değişimi yöntemi, su içindeki kalsiyum ve magnezyum iyonlarını değiştirmek ve reçineye sabitlemek için iyon değişimi reçini kullanmaktır;Membran ayırma yöntemi, sertlik iyonlarının sudan ayrılması için farklı iyonlar için membran tutma yeteneğinin farkına dayanır.; Adsorpsiyon prensibi, adsorbent yüzeyinde aktif sitelerden adsorpsiyon yoluyla kalsiyum ve magnezyum iyonlarının çıkarılmasıdır.
3、 Atık sudan sertliği kaldırma yöntemleri
(1) Kimyasal çökme yöntemi
1Limon sodyasi yöntem
Çamur sodyası yöntemi, sertliği kaldırmak için en yaygın kullanılan kimyasal yağışlama yöntemlerinden biridir.Kir, önce suda bulunan bikarbonat iyonlarıyla reaksiyona girerek kalsiyum karbonat çöküntüsü oluştururMagnezyum iyonları magnezyum hidroksit çökeltisine dönüştürülürken, soda külü su içindeki kalsiyum iyonlarıyla daha fazla reaksiyona girerek kalsiyum karbonat çökeltisi oluşturur.:
Ca ((HCO_{3}) _{2}+Ca ((OH) _{2} sağ ok 2CaCO_{3} aşağı ok +2H_ {2}O
Mg ((HCO_{3}) _{2}+2Ca(OH) _{2} sağ ok 2CaCO_{3} aşağı ok +Mg(OH) _{2} aşağı ok +2H_ {2}O
CaSO_{4}+Na_ {2}CO_ {3}sağ ok CaCO_{3}aşağı ok +Na_ {2}SO_ {4}
Bu yöntemin avantajları, düşük arıtma maliyeti, geniş bir kimyasal kaynak yelpazesi ve yüksek konsantrasyon sertliğe sahip atık sularda önemli bir arıtma etkisidir.Ama dezavantajları da çok açık., büyük miktarda çamur üretimi ve çamur arıtmasının yüksek maliyeti gibi; Reaksiyon süreci pH değerinin ve rejanların dozajının kesin kontrolünü gerektirir,Aksi takdirde sertlik kaldırma etkisini etkileyecektir.· Tedavi edilen atık sularda belirli miktarda sodyum karbonat kalır ve bu da suyun alkalinitesinin artmasına neden olur.
1Fosfat yağdırma yöntemi
Fosfat çökeltme yöntemi, sulu suya fosfor ekleyerek kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla reaksiyona girerek çözünmez kalsiyum ve magnezyum fosfat çökeltmeleri oluşturur.Sodyum tripolifosfat (Na 5 P O 10) çözünmez kalsiyum fosfat çökeltileri oluşturmak için kalsiyum iyonlarıyla reaksiyona girerBu yöntemin yüksek sertlik çıkarma verimliliği ve düşük yoğunluklu sertlik atık sularında iyi bir arıtma etkisi vardır.Su kütlelerinin eutrofiyesine yol açabilecek, ve fosfat ajanlarının nispeten yüksek fiyatı tedavi maliyetlerini arttırır.
(2) İyon değişim yöntemi
İyon değişimi yöntemi, atık sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla değişim yapmak için iyon değişimi reçinelerinde değişilebilir iyonları kullanır.Güçlü asidik katyon değişim reçini (sülfonik asit reçini gibi) yaygın olarak kullanılan bir iyon değişicisidir, ve değişim süreci şöyle:
2R - SO_ {3}H + Ca^{2 + }sağ ok (R - SO_{3}) _ {2}Ca + 2H^{+}
2R - SO_ {3}H + Mg^{2 + }sağ ok (R - SO_{3}) _ {2}Mg + 2H^{+}
Tüp üzerindeki değişken iyonlar kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla doymuşken,reçinin değişim kapasitesini geri kazanmak için yenilenme için asitler (hidroklorik asit ve sülfürik asit gibi) kullanmak gerekir.İyon değişim yönteminin avantajları iyi sertlik kaldırma etkisi, istikrarlı akışkan kalitesi ve daha yüksek su kalitesi gereksinimlerini karşılama yeteneğidir.Ekipman nispeten küçük bir alanı kaplar ve kullanımı nispeten kolaydır.Bununla birlikte, bu yöntemin yüksek reçine fiyatları ve yenilenme işlemi sırasında üretilen büyük miktarda asidik ve alkali atık su eksikliği vardır.Aksi takdirde ikincil kirliliğe neden olur.; reçine, giren suyun kalitesi için yüksek gereksinimlere sahiptir ve atık sularda süspansiyon katı maddeler ve organik madde gibi kirlilikler kolayca reçine tıkanmasına ve zehirlenmesine neden olabilir.Kullanım süresini ve diğer konuları etkileyen.
(3) Membran ayırma yöntemi
1Ters osmose (RO)
Ters osmoz, basınç altında yarı geçirgen bir zar ile çözeltinin ve çözücülerin bir çözeltide ayrılması için kullanılan bir teknolojidir.1-1nm), etkili bir şekilde kalsiyum ve magnezyum iyonlarını engelleyebilir ve atık su sertliğini ortadan kaldırabilir.Su molekülleri ters osmose zarından basınç altında geçer, sertlik iyonları ele geçirilirken, düşük sertlik üretilen su ile sonuçlanır. Ters osmose yöntemi sertliği gidermede yüksek verimlilik gösterir,ve akışkanın sertliği çok düşük bir seviyeye düşebilir.Elektronik endüstrisi suyu, kazan besleme suyu vb. gibi son derece yüksek su kalitesi gerektiren durumlar için uygundur.Ama dezavantajları yüksek çalışma basıncı ve yüksek enerji tüketimi.Membran bileşenleri pahalıdır ve atık suyundaki organik madde, mikroorganizma ve diğer kirleticilerle kolayca kirlenir, düzenli temizlik ve değiştirme gerektirir.Yüksek bakım maliyetleri ile sonuçlanırÖte yandan, ters osmose işlemi belirli miktarda yoğun su üretir ve yoğun suyun arıtılması da bir zorluktur.
2Nanofiltrasyon (NF)
Nanofiltrasyon zarının gözenek boyutu ters osmose zarı ve ultrafiltrasyon zarı arasında (yaklaşık 1-10nm) bulunur.ve yüksek bir iki değerli iyon tutma oranına sahiptir (kalsiyum ve magnezyum iyonları gibi), monovalent iyonlar (sodyum ve klorür iyonları gibi) için tutma oranı nispeten düşüktür.ters osmose ile karşılaştırıldığında enerji tüketimini azaltanNanofiltrasyon sadece sertlik iyonlarını etkili bir şekilde değil, aynı zamanda organik maddeyi ve ağır metal iyonlarını kısmen de kaldırabilir.nanofiltrasyon membranları da kolay kirlenme sorunu vardır ve gelen suyun sıkı bir ön işleme gerektirirÜstelik, nanofiltrasyon membranlarının kullanım ömrü ve sertlik kaldırma etkisi, su kalitesi ve çalışma koşulları gibi faktörlerden büyük ölçüde etkilenir.
(4) Adsorpsiyon yöntemi
Adsorpsiyon yöntemi, kalsiyum ve magnezyum iyonlarını adsorbe etmek ve çıkarmak için adsorbantların yüzeyinde aktif yerlerin kullanılmasıdır.,Örneğin, zeolit benzersiz bir gözenek yapısına ve iyon değişimi performansına sahiptir ve değişilebilir katyonları atık sularda kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla değişim adsorpsiyonuna maruz kalabilir.Adsorpsiyon yöntemi çalışması kolaydır ve düşük konsantrasyon sertliğe sahip atık sularda belirli bir arıtma etkisine sahiptir.Ek olarak, bazı adsorbantlar yenilenme yoluyla yeniden kullanılabilir.Yüksek konsantrasyon sertliğinde atık sular için düşük bir arıtma verimliliğine yol açanAdsorbantların yenilenme süreci nispeten karmaşıktır ve yenilenme etkisi dengesizdir, bu da adsorbantların kullanım ömrünü ve sertlik kaldırma etkisini etkileyebilir.
(5) Diğer yöntemler
1Elektrodiyaliz yöntemi
Elektrodiyaliz, suyun içindeki iyonların yönlü göçünü indüklemek için iyon değişim membranlarının seçici geçirgenliği ve elektrik alanı etkisini kullanır.Böylece atık sudan sertlik çıkarılır.Elektrodiyaliz sırasında, katyon değişim membranları sadece katyonların geçmesine izin verirken, aniyon değişim membranları sadece aniyonların geçmesine izin verir.Atık sudaki kalsiyum ve magnezyum iyonları, katyon değişim membranları yoluyla negatif elektroda göç eder.Sertliği kaldırmak için elektrodiyaliz yöntemi kimyasal ajanların eklenmesini gerektirmez ve çamur üretmez,İşleme sürecini nispeten çevre dostu yapmakBununla birlikte, bu yöntem ekipmanlara büyük bir yatırım gerektirir, çalışma sırasında elektrik enerjisi tüketir ve gelen suyun kalitesi için yüksek gereksinimlere sahiptir.Membranın kirlenmesini önlemek için sıkı bir ön işleme gerektiren.
2Mikrobiyal yöntem
Microbial method is to use the metabolic activity of microorganisms or the reaction between extracellular polymers of microorganisms and calcium and magnesium ions to achieve the removal of hardness from wastewaterÖrneğin, bazı mikroorganizmalar alkalin maddeler salgılarak çevrenin pH değerini artırabilir ve bu da kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yağışlanmasını teşvik eder.Mikrobiyal hücre dışı polimerlerde fonksiyonel gruplar, karboksil ve hidroksil grupları gibi, ayrıca kalsiyum ve magnezyum iyonlarıyla kompleksleşme ve adsorpsiyona maruz kalabilir.Mikrobiyal yöntemlerin avantajları düşük tedavi maliyeti ve çevre dostu olmaktır., ancak tedavi süreci yavaş ve sıcaklık, pH değeri, çözünmüş oksijen vb. gibi mikrobiyal büyüme koşulları tarafından büyük ölçüde etkilenir.pratik uygulamalarda hala bazı sınırlamalar var.
4、 Sertliği gidermek için farklı yöntemlerin karşılaştırılması ve seçimi
Atık sudan sertliği çıkarmak için farklı yöntemlerin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve uygulanabilirlikleri de değişir.Atık suyun su kalitesi özellikleri (sertlik, iyon konsantrasyonu gibi) gibi faktörleri kapsamlı bir şekilde dikkate almak gerekir., diğer kirletici bileşenler vb.), işleme ölçeği, işleme maliyeti, akışkan kalitesi gereksinimleri ve çevre koruma gereksinimleri ve sertliği kaldırmak için uygun yöntemleri seçin.Yüksek yoğunluklu sertlik atık suyu için, kimyasal yağışlama daha ekonomik ve etkili bir yöntem olabilir; Yüksek su kalitesi gerektiren küçük ölçekli işlem için, iyon değişimi veya ters osmose yöntemleri daha uygundur;Düşük konsantrasyonlu sertliğe sahip ve maliyetlere duyarlı atık sular için, adsorpsiyon veya mikrobiyal yöntemler belirli bir uygulama potansiyeline sahip olabilir.Her yöntemin avantajlarından tam olarak yararlanmak için sertliği ortadan kaldırmak için birden fazla yöntem kombinasyonu kullanılabilir., çıkarma etkisini iyileştirir ve işleme maliyetlerini azaltır.
5、 Sonuç ve Perspektifler
Atık sudan sertlik çıkarma teknolojisi, endüstriyel üretimi sağlamak, su kaynaklarının geri dönüştürülmesini gerçekleştirmek ve ekolojik çevrenin korunması için büyük önem taşımaktadır.Şu anda, kimyasal çöküş, iyon değişimi, zar ayrımı, adsorpsiyon vb. gibi sertliği kaldırmak için çeşitli yöntemler pratik mühendislikte yaygın olarak kullanılmaktadır.Ama her yöntemin bazı sınırlamaları vardır.Gelecekte atık suların sertleştirilmesi teknolojisinin gelişme eğiliminde esas olarak aşağıdaki yönler yer almaktadır:ve ekonomik yeni sertleştirme maddeleri ve sertleştirme verimliliğini artırmak için adsorpsiyon malzemeleri, işleme maliyetlerini ve ikincil kirliliği azaltmak; İkincisi, zar malzemelerinin araştırma ve geliştirilmesini güçlendirmek, kirliliğe karşı performansı, tutma oranını,ve zarların kullanım ömrü, ve membran ayrıştırma teknolojisinin işletme maliyetlerini azaltmak; Üçüncüsü, mikrobiyal sertlik kaldırma mekanizması üzerinde derinlemesine araştırma yapmak, mikrobiyal tedavi süreçlerini optimize etmek,ve onların istikrarını ve tedavi verimliliğini artırmakDördüncüsü, sertliği ortadan kaldırmak, tamamlayıcı avantajlar elde etmek ve genel tedavi etkisini iyileştirmek için çoklu yöntemlerin ortak uygulama sürecini araştırmaktır.Sürekli teknolojik inovasyon ve süreç optimizasyonu yoluyla, atık su sulama teknolojisi, gelecekte su kaynaklarının sürdürülebilir kullanımında ve çevre korumasında daha önemli bir rol oynayacaktır.
