Очистка сточных вод и отходящих газов от сероводорода, параметры процессов, источники сероводорода

Введение

Cероводород (H2S) - это плотный, бесцветный, сильно пахнущий токсичный газ, который разъедает инфраструктуру и ухудшает производительность операций по очистке сточных вод.
Сероводород естественным образом превращается в серную кислоту, которая вызывает коррозию по отношению к стали и бетону. Контроль H2S приведет к увеличению срока службы и снижению затрат на техническое обслуживание объектов и трубопроводов. Кроме того, безопасность работников вызывает озабоченность, поскольку сероводород чрезвычайно токсичен при уровнях выше 500 ppm, которые могут быть достигнуты в замкнутых пространствах.
Во все водные системы, загрязняющие вещества поступают в растворенном или суспензированном состоянии. Попадая в водную систему, они растворяются в ней и переносятся за счет движения водных масс, другие адсорбируются на взвешенных частицах и оседают на дно, третьи могут вовлекаться в биологические циклы и переноситься различными организмами. Распределение веществ в воде зависит от многих локальных условий: скорости и характера движения воды, осадков, наносов, физико-химических свойств загрязняющих веществ, их устойчивости в воде и т.п [1].
В загрязненной воде есть две зоны концентрирования - придонный осадок и поверхностная пленка. На дно оседают нерастворимые в воде соединения, а сам осадок является сорбентом многих веществ. Например, нерастворимые в воде хлорорганические соединения оседают на дне и сохраняются там длительное время. Поэтому химический состав донных отложений позволяет получить общую картину загрязнения водоема за длительный период.
 
1. Стратегии борьбы с сульфидами

В зависимости от конструкции системы и цели обработки существует ряд стратегий борьбы с сульфидами [2].
Описываемый сульфид существует в сточных водах в трех формах: сероводородный газ (H2S), нелетучие ионные виды сероводорода (HS -) и сульфид (S2-). Соотношение каждого из трех видов H2S, HS - и S2- зависит от рН. При рН6 90% сульфида будет присутствовать в виде H2S, и чем выше концентрация H2S, тем больше тенденция к его улетучиванию. И наоборот, при рН10 100% сульфида будет присутствовать в виде S2-.
Сероводород возникает естественным путем в результате анаэробного распада органического вещества и распознается по характерному для него запаху тухлых яиц. В типичных бытовых сточных водах доминирующим является микробное восстановление сульфат-иона - механизм образования сульфидов. В отсутствие растворенного кислорода (РК) и в присутствии растворимого биологического потребляемого кислорода (БПК), штамма бактерий Desulfovibrio desulfuricans (DD) и других сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) идет преобразование иона сульфата в сульфид.

SO42 - + органическое вещество - (анаэробные микроорганизмы) →H2S + CO2

Образование сероводорода в системах сточных вод происходит преимущественно в слое студенистого шлама, который скапливается на стенках труб и в шламовых покровах осветлителей и других агрегатов переработки твердых частиц. Скорость образования сульфидов зависит от концентрации сульфат-ионов, органических веществ и растворенного кислорода, а также от других факторов, таких как РН, температура, время удержания, скорость потока и площадь поверхности [3].
 
2. Способы борьбы с сероводородом

Существует два основных способа борьбы с сероводородом
• превентивные меры по предотвращению образования сульфида
• удаление сульфида после его образования
Предотвращение образования сульфидов ингибирование бактериального действия или смягчение переменных, влияющих на генерацию сероводорода, часто является основой для контроля содержания сероводорода в системах очистки сточных вод. Варианты «лечения» включают в себя следующие химические вещества.
• диоксид хлора
• нитрат

Диоксид хлора (ClO2) наносится на источник сероводорода или вблизи него. Диоксид хлора, подаваемый в дозах, превышающих минимальные, необходимые для уничтожения сероводорода, удалит слой биопленки, в котором содержатся бактерии, создающие сульфид. Диоксид хлора реагирует быстрее и полнее, чем другие доступные окислители, и не образует коллоидной серы.

Нитрат натрия (NaNO3) применяется для замедления септичности и способствует биоокислению органических запахов в системах со временем удержания более четырех часов. Нитрат натрия - это биологический подход к контролю запахов в сточных водах, обеспечивающий естественные факультативные анаэробные денитрифицирующие бактерии источником связанного кислорода, который метаболизируется предпочтительно по сравнению с другими источниками кислорода, такими как сульфат. Это приводит к получению газообразного азота через промежуточные продукты, такие как нитрит (NO2-), оксид азота (NO), закись азота (N2O) и другие метаболические побочные продукты, а не сульфид.