دراسة حول معالجة مياه نفايات حمض النحاس والزرنيخ باستخدام هيدروسلفيد الصوديوم بدلاً من كبريتيد الصوديوم

المقدمة

تشير الأبحاث إلى أن معالجة نفايات الأحماض المحتوية على النحاس والزرنيخ تعتمد على عملية تتضمن ترسيب الكبريتيد، يليه إضافة الجبس والتحييد الكهروكيميائي، مما يؤدي في النهاية إلى تصريف مستقر يفي بالمعايير التنظيمية. في خطوة ترسيب الكبريتيد، كبريتيد الصوديوم يُضاف محلول بتركيز كتلي 26% تلقائيًا إلى حمض النفايات المحتوي على النحاس والزرنيخ في ظل ظروف حموضة محددة، مما يؤدي إلى تكوين رواسب CuS وAs2S3 لإزالة أيونات النحاس والزرنيخ من الطور السائل. في الإنتاج الفعلي، يحتوي محلول كبريتيد الصوديوم على مستويات عالية نسبيًا من الشوائب غير القابلة للذوبان، وعند تعرضه للهواء، يتأكسد تدريجيًا ليشكل ثيوكبريتات. بالإضافة إلى ذلك، يتميز بدرجة حرارة تبلور عالية، من بين عيوب أخرى. لذلك، يُعد إيجاد عامل كبريتيد جديد ليحل محل كبريتيد الصوديوم أمرًا بالغ الأهمية.

هيدروكبريتيد الصوديوم الصلب

مبدأ العملية

بسبب القيود المفروضة على عملية امتصاص كبريتيد الهيدروجين الزائدة الحالية، فإن معالجة النفايات الحمضية المحتوية على النحاس والزرنيخ باستخدام هيدروكلوريد الصوديوم تعتمد هذه الطريقة على المعدات الحالية وسير عملية معالجة نفايات حمض الكبريتيك ومياه الصرف الصحي في ورشة حامض الكبريتيك. تستخدم هذه الطريقة محلولًا مختلطًا من هيدروكبريتيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم للمعالجة.

تدفق عملية

يوضح الشكل 1 مخطط سير عملية معالجة نفايات الأحماض المحتوية على النحاس والزرنيخ باستخدام هيدروسلفيد الصوديوم. يدخل محلول نفايات الأحماض، بعد إزالة ثاني أكسيد الكبريت في برج التجريد، إلى خزان تفاعل هيدروسلفيد الصوديوم من الأعلى. يُضاف محلول مختلط من هيدروسلفيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم من أسفل خزان التفاعل. في ظل الظروف الحمضية، يتولد غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S) ويرتفع تدريجيًا، متفاعلًا مع النحاس والزرنيخ من الأعلى إلى الأسفل مُشكلًا رواسب كبريتيد النحاس (CuS) وكبريتات الزرنيخ (As2S2). ثم تتدفق هذه الرواسب إلى مُكثِّف النحاس للترسيب. يُرسل السائل العلوي إلى عملية معالجة الجبس، بينما تُجفف الحمأة السفلية في مكبس ترشيح قبل إرسالها لمزيد من المعالجة. يتم سحب كمية صغيرة من H3S غير المتفاعلة بواسطة أنبوب الضغط السلبي إلى برج إزالة السموم، حيث يتم امتصاصها بواسطة المحلول المختلط المتداول من هيدروكبريتيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم، مما يضمن أنها تلبي معايير التفريغ.

الطريقة التجريبية

تم اعتماد نمط إنتاج مستمر، مع بقاء العمليات ومعايير التحكم الأخرى دون تغيير. يتفاعل هيدروسلفيد الصوديوم أسرع من كبريتيد الصوديوم؛ فإذا كان التركيز مرتفعًا نسبيًا، تتولد كمية كبيرة من كبريتيد الهيدروجين (H2S) بسرعة في ظل الظروف الحمضية. وبصرف النظر عن تفاعله مع بعض النحاس والزرنيخ في حمض النفايات، فإن كبريتيد الهيدروجين الزائد نسبيًا سيتسرب من سطح السائل بسبب تحريك مجداف التحريك ويتم سحبه تحت الضغط السلبي إلى برج إزالة السموم. تستخدم العملية الحالية كبريتيد الصوديوم لامتصاص كبريتيد الهيدروجين الزائد الناتج أثناء تفاعل الكبريتيد (Na2S + H2S = 2NaHS). بعد الاستخدام التجريبي لهيدروسلفيد الصوديوم، يحتوي خزان تخزين كبريتيد الصوديوم على بعض هيدروسلفيد الصوديوم، مما يقلل من قدرته على امتصاص كبريتيد الهيدروجين الزائد. ولمنع الامتصاص غير الكامل لكبريتيد الهيدروجين، والذي قد يؤدي إلى انبعاثات غير متوافقة من برج إزالة السموم، تتم إضافة الماء (المكثف من بخار تسخين خزان تخزين كبريتيد الصوديوم) إلى خزان تخزين كبريتيد الصوديوم أثناء فترة التجربة للحفاظ على تركيز المحلول المختلط من كبريتيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم بنسبة 15٪ تقريبًا.

خاتمة

1. بعد استخدام محلول مختلط من هيدروسلفيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم، يتم تقليل تكلفة الكاشف لمعالجة متر مكعب واحد من حمض النفايات إلى 52.5٪ من تكلفة كبريتيد الصوديوم النقي، مما يؤدي إلى فوائد اقتصادية كبيرة.

2. لم يؤثر استخدام المحلول المختلط من هيدروسلفيد الصوديوم وكبريتيد الصوديوم على مؤشرات تصريف الورشة، وتظل معايير تصريف مياه الصرف الصحي مستقرة ومتوافقة.

3. ونتيجة للاستخدام المختلط لكبريتيد الصوديوم وهيدروسلفيد الصوديوم، ومع بقاء عملية برج إزالة السموم الحالية دون تغيير، لم تكن هناك حالات عدم امتثال في الانبعاثات من برج إزالة السموم.