Atık sudan florun uzaklaştırılmasının nasıl gerçekleştirildiğini ve verimliliğini artırmanın yollarını tartışalım.

Kimyasal, metalurji ve flor bileşikleri içeren diğer işletmelerden kaynaklanan atık sular zararlı olarak sınıflandırılır. Bu tür atık sulardan florun uzaklaştırılması zorluklarla ilişkilidir ve önemli maliyetler ve pahalı kimyasal maddeler gerektirir. Atık sudan küçük konsantrasyonlardaki florun uzaklaştırılması özellikle zordur. Bu zorluklar flor bileşiklerinin kimyasal özellikleriyle ilişkilidir.

Atık sudan florun uzaklaştırılması – ana yöntemler

Atık sudan florun uzaklaştırılması için tipik olarak iki yaklaşım kullanılır:

• kimyasal yöntem (çeşitli kimyasal maddelerin eklenmesi);
• sorpsiyon yöntemi.

Atık suyun kimyasal yöntemle arıtılmasında aşağıdaki kimyasal maddeler kullanılır: kireç, kalsiyum, magnezyum ve kurşun tuzları, bazik alüminyum klorür vb.

Kalsiyum tuzlarının kimyasal madde olarak kullanılmasının diğer tuzlara göre avantajları vardır, çünkü iyi pıhtılaşabilen çökeltiler oluşur. Nötralizasyon ürünü (kalsiyum florür) ticari bir ürün olarak kullanılabilir ve nispeten düşük çözünürlüğe sahiptir (sudaki çözünürlüğü yaklaşık 15,6 mg/dm3’tür). Flor iyonlarının en etkili çökelticisi, aktif kalsiyum oksit içeriğinin büyük önem taşıdığı endüstriyel kireçtir.

Diğer kimyasal flor çökelticileri, önemli miktarda fazla kullanılsalar bile, arıtılmış atık sularda adil bir miktar kalmasını sağlar. Genel olarak, florun atık sudan tamamen uzaklaştırılması, yalnızca kimyasal çökeltme reaksiyonuna dayalı olarak mümkün değildir.

Atık su arıtımında sorpsiyon yöntemi, sorbentlerin emici özelliklerinin kullanılmasını içerir. Bununla birlikte, “katı-sıvı” arayüzünde ne kadar az çözünür bileşikler oluşursa, iyonların soğurulması o kadar tam olur. Bu nedenle “zayıf çözünürlüğe sahip” flor tuzlarının yüksek çözünürlüğü, bu açıdan bile bunların tamamen uzaklaştırılmasını engeller.

Kireç ve tebeşir esas olarak işletmelerde nötralizasyon ve atık sudan florun uzaklaştırılması için kimyasal madde olarak kullanılır. Ayrıca kimyasal dönüşümler sonucunda “zor çözünen” ve “çözünmeyen” CaF2, CaHPO4, CaSO4, Ca3(PO4)2, SIO2 bileşikleri çökelir.

Atık sudan nötralizasyon ve florun uzaklaştırılması aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir. Aktif CaO içeriği %1-3 olan kireç sütü, kireç söndürücüde hazırlanır ve gelen atık sulardan ön flor uzaklaştırılmasının gerçekleştirildiği reaktöre beslenir. PH’ı 10-13 olan, kısmen floru giderilmiş atık sular ara tanka girer ve daha sonra, atık suların daha fazla flordan arındırılmasının gerçekleştirildiği bir kademede birbirine bağlı reaktörlere yerçekimi ile akar. Nötrleştirilmiş ve floru giderilmiş atık sular çökeldikleri arıtıcıya girer. Arıtılmış atık sudaki artık flor içeriği 50–60 mg/dm3, pH seviyesi 8–12 ve kalsiyum içeriği 2.500–6.000 mg/dm3’tür. Reaktörlerdeki dekontaminasyon süresi 30 dakikadır. Kimyasal madde olarak tebeşir kullanıldığında, sudaki artık flor içeriği kireç sütü kullanılması durumunda 1,5-3 kat, fosfat iyonlarının içeriği ise 10-20 kat daha fazladır. Bu arıtma verimliliği, flordan arındırılmış atık suların su kaynağı kaynaklarına boşaltılmasına izin vermez çünkü izin verilen maksimum flor konsantrasyonu 1,5 mg/dm3’ü geçmeyecektir.

Atık suyun flordan arındırılması için girdap katmanı cihazlarının uygulanma beklentileri

Operasyon odasındaki proseslerin olumlu etkisibir girdap katmanı cihazı uzun zamandır bilinmektedir. Girdap katmanı cihazının, dönen bir elektromanyetik alan indüktörü, manyetik olmayan malzemeden yapılmış bir çalışma odası ve iğne şeklindeki ferromanyetik parçacıklardan oluşan bir cihaz olduğu hatırlanmalıdır. İndüktör sargısına voltaj uygulandıktan sonra, çalışma odasında dönen bir elektromanyetik alan oluşur ve ferromanyetik parçacıkları harekete geçirir. Parçacıklar sürekli olarak birbirleriyle ve çalışma odası duvarlarıyla çarpışır; bu nedenle karmaşık yörüngeler boyunca hareket ederler ve her parçacık için bir dizi hareket yörüngesi dikkate alırsak, girdap katmanı adı verilen katmanı oluşturur.

Atık suyun cihazın çalışma odasına kimyasal maddelerle beslenmesi sırasında, arıtma prosesi üzerinde olumlu etkisi olan bir takım prosesler ve olaylar ortaya çıkar. Bunlar şunları içerir:

• elektromanyetik alan (suyun kimyasal maddelerle karıştırılması);
• su elektrolizi;
• ferromanyetik parçacıkların manyetostriksiyonu;
• akustik titreşimler;
• kavitasyon;
• yüksek yerel basınçlar vb.

Bununla birlikte, bu faktörlerin flor ve bileşiklerinin atık sudan uzaklaştırılması işlemi üzerindeki olumlu etkisinin hipotezinin doğrulanması deneysel testler gerektirir.

Şekil 1 – Çin’deki atık sudan florun uzaklaştırılması. Girdap katmanı cihazına sahip GlobeCore mobil tedavi kompleksi

Deney sonuçları

Endüstriyel bir ortamda atık sudan flor giderimi, üretim atölyelerinden çıkan atık suyun dengeleme tankına girdiği ve kireç söndürücüde hazırlanan kireç sütünün besleme tankına girdiği pilot ünitede gerçekleştirildi.

Ortalama atık su, dengeleme tankından sürekli olarak bir dozaj pompası vasıtasıyla besleme tankından da kireç sütünün sağlandığı vorteks katman cihazına pompalanmıştır. İçinde AVS cihazı yoğun bir şekilde karıştırıldı, dağıtıldı ve elektromanyetik işleme tabi tutuldu ve oradan bir arıtma tankına beslendiler. Atık su ve kireç sütü tüketimi debimetrelerle, atık suyun pH seviyesi ise pH metrelerle izlendi. Çalışmalar sırasında atık su arıtımının verimliliği ve optimal koşulları belirlendi. Çalışmaların sonuçları Tablo 1’de gösterilmektedir.

Bir girdap katman cihazında işlemenin atık su arıtma verimliliği üzerindeki etkisi

Başlangıç ​​değerleri				AVS’de işlendikten sonra atık su değerleri
atık su			limon sütü
pH	F, mg/dm3	Р2O5, mg/dm3	SaO, %	pH	F, mg/dm3	Р2O5, mg/dm3
3.65	350	2.100	105	7.6	10	32
3.65	700	2.250	105	8.2	7.5	8
5.9	1.100	3.200	105	9.2	5	0
3.0	1.500	6.500	105	11.5	1.2	0
3.0	1.500	5.100	110	11.6	1.15	0
3.95	750	5.000	110	9.3	4.5	0
3.95	750	5.050	110	8.6	7.1	0
3.95	750	5.050	110	10.0	1.4	0

Vorteks katman cihazında atık suyun dekontaminasyonu ve deflorizasyonunu araştırmak için yapılan çalışmalar, bu cihazların birçok endüstriyel işletmede kullanılan ekipmanlarla karşılaştırıldığında daha verimli ekipmanlar olduğunu göstermiştir.

Fosfatların deflorinasyonu ve suda çözünmeyen bileşiklere dönüştürülmesi tek aşamada gerçekleştirilir. Optimum koşullar altında (pH = 10–11) arıtılmış atık sudaki flor içeriği 1,5 mg/dm3’ü aşmaz; fosfat içermez. Cihazdaki atık su arıtma süresi sadece 1-3 saniyedir. Teorik olarak gerekli olana karşı %5-10 CaO fazlalığı tüketen kirecin kimyasal madde olarak kullanılması mantıklıdır. AVS’nin atık su deflorizasyon proseslerinde kullanılması, kimyasal ajanların ve elektrik tüketiminin azaltılmasını, üretim alanının azaltılmasını ve atık su arıtma kalitesinin arttırılmasını mümkün kılacaktır.