Neutralizacja ścieków przemysłowych: na czym polega, dopuszczalne pH i dobór reagenta

Neutralizacja ścieków to doprowadzenie ich odczynu (pH) do zakresu, w którym wolno je odprowadzić: do kanalizacji ścieki przemysłowe muszą mieć pH 6,5–9,5, a do wód lub do ziemi 6,5–9. Ścieki kwaśne neutralizuje się zasadą (najczęściej mlekiem wapiennym albo sodą kaustyczną), a ścieki zasadowe kwasem albo dwutlenkiem węgla. Rozcieńczanie wodą jest zakazane.

Na czym polega neutralizacja ścieków

Neutralizacja to reakcja kwasu z zasadą, w której powstają sól i woda. W oczyszczaniu ścieków chodzi o to, żeby odczyn ścieku znalazł się w zakresie dopuszczonym przez przepisy, umowę z wodociągami albo pozwolenie wodnoprawne. Do ścieku kwaśnego dozuje się zasadę, do zasadowego kwas, a dawkę ustawia się na podstawie ciągłego pomiaru pH.

W ściekach przemysłowych neutralizacja rzadko jest jedynym etapem. Zwykle otwiera ciąg fizyko-chemiczny: po korekcie pH strąca się metale, koaguluje i flokuluje zawiesinę, a na końcu oddziela i odwadnia osad. Przegląd całego ciągu opisaliśmy w artykule Metody oczyszczania ścieków przemysłowych.

Dopuszczalne pH: kanalizacja, wody i ziemia

Do tego dochodzą trzy zasady, które dotyczą każdej neutralizacji:

• Zakaz mocnych kwasów i zasad w kanalizacji. Ustawa o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków zakazuje wprowadzania do kanalizacji substancji żrących i toksycznych, w tym mocnych kwasów i zasad (art. 9).
• Zakaz rozcieńczania. Ścieków przemysłowych nie wolno rozcieńczać wodą po to, żeby uzyskać dopuszczalne wartości wskaźników (§ 7 rozporządzenia z 2016 r.).
• Liczy się każdy pomiar. Przy zrzucie do wód lub do ziemi każda wartość pH zmierzona w ciągu doby, w odstępach nie dłuższych niż dwie godziny, musi mieścić się w zakresie. W kanalizacji dla pH liczą się próbki jednorazowe, a nie średnia dobowa. Krótki skok odczynu wystarczy, żeby wynik był przekroczeniem.

Co grozi za przekroczenia, zebraliśmy w artykule Kary i opłaty za ścieki przemysłowe.

Skąd się biorą ścieki kwaśne i zasadowe

Ścieki kwaśne powstają tam, gdzie metal czyści się lub obrabia w kąpielach kwaśnych: przy trawieniu, galwanizacji, anodowaniu, fosforanowaniu, cynkowaniu ogniowym, elektropolerowaniu stali nierdzewnej i produkcji akumulatorów. Zwykle oprócz niskiego pH zawierają metale ciężkie, więc neutralizacja łączy się tu ze strącaniem metali (więcej na stronie Galwanika, cynkownie i obróbka metali).

Ścieki zasadowe pochodzą najczęściej z alkalicznego odtłuszczania i z mycia instalacji ługiem, na przykład w przemyśle spożywczym. W wielu zakładach strumienie kwaśne i zasadowe płyną naprzemiennie, więc odczyn na wylocie potrafi zmieniać się w ciągu godzin.

Czym neutralizować ścieki

Dobór reagenta zależy nie tylko od pH, ale też od tego, co zostaje w odpływie. W kanalizacji siarczany są ograniczone do 500 mg/l, a chlorki do 1000 mg/l (załącznik nr 2 do rozporządzenia z 2016 r.), o ile umowa z wodociągami nie mówi inaczej. Przy ściekach kwaśnych liczy się z kolei, czy razem z korektą pH trzeba usunąć metale, fosforany albo fluorki: wtedy mleko wapienne robi kilka rzeczy naraz.

Szczegółowe porównanie obu zasad, z przeliczeniem dawki (1 kg 50% NaOH odpowiada stechiometrycznie około 1,03 kg 45% zawiesiny Ca(OH)₂), jest w artykule Mleko wapienne czy soda kaustyczna.

Jak działa stacja neutralizacji

1. Uśrednianie. Zbiornik wyrównawczy łagodzi wahania ilości i odczynu, zanim ścieki trafią do reaktora.
2. Reaktor z mieszaniem. Ścieki i reagent muszą się dokładnie wymieszać i mieć czas na reakcję.
3. Ciągły pomiar pH. Sonda w reaktorze przekazuje odczyt do regulatora. Sondę trzeba regularnie czyścić i kalibrować.
4. Dozowanie sterowane pomiarem. Pompa dozująca podaje reagent w ilości zależnej od odczytu pH.
5. Drugi stopień, jeśli wahania są duże. W pobliżu pH 7 niewielka dawka zmienia odczyn bardzo mocno. Przy ściekach o zmiennym składzie zgrubną korektę robi się w pierwszym reaktorze, a dokładną w drugim.
6. Kontrola na odpływie. Pomiar pH przed zrzutem potwierdza, że ścieki mieszczą się w zakresie.
7. Oddzielenie osadu. Jeśli przy neutralizacji strącają się metale lub fosforany, po reaktorze potrzebna jest separacja i odwodnienie osadu.

Dla mniejszych strumieni dostarczamy kompaktowe stacje fizyko-chemiczne (urządzenia), a powyżej 20 m³ na dobę instalacje pod klucz do 200 m³ na dobę.

Neutralizacja a metale ciężkie

Podniesienie pH wytrąca metale ciężkie jako wodorotlenki. Każdy metal ma jednak własny zakres pH, w którym jego wodorotlenek najsłabiej się rozpuszcza. Gdy w ściekach jest kilka metali naraz, docelowe pH i reagent dobiera się na próbce, a nie z tabeli. Dla zakładów obróbki metali ma to dziś szczególne znaczenie, bo konkluzje BAT zaostrzają limity cynku, niklu i chromu (Konkluzje BAT 2022/2110).

Najczęstsze problemy

• Przestrzelenie odczynu. Za duża dawka przy pH bliskim obojętnego zamienia ściek kwaśny w zasadowy. Pomaga wolniejsze dozowanie przy końcu korekty albo drugi stopień.
• Brudna albo nieskalibrowana sonda. Regulator dozuje wtedy na podstawie błędnego odczytu.
• Osadzanie się reagentu. Zwykłe mleko wapienne rozwarstwia się w ciągu godzin, osiada w zbiornikach i zatyka dozowniki. Rozwiązaniem jest zawiesina stabilizowana, taka jak Neutrasplit (45% Ca(OH)₂, jednorodna ponad trzy miesiące bez mieszania).
• Ciepło reakcji. Neutralizacja stężonych kwasów i zasad wydziela ciepło, a temperatura ścieków na zrzucie nie może przekroczyć 35°C.
• Gips przy kwasie siarkowym. Ścieki z kwasem siarkowym neutralizowane wapnem dają siarczan wapnia, który może osadzać się w instalacji. Trzeba to uwzględnić przy doborze reagenta i separacji osadu.

Jak zacząć

Dobór neutralizacji zaczyna się od próbki ścieku. Badamy ją w naszym laboratorium bezpłatnie i proponujemy reagent, dawkę i sposób dozowania. Napisz do nas albo zadzwoń: +48 605 642 777. Jeśli chcesz sprawdzić mleko wapienne u siebie, zamów bezpłatną próbkę Neutrasplitu.

FAQ

Jakie pH muszą mieć ścieki przemysłowe odprowadzane do kanalizacji?

Od 6,5 do 9,5, a ścieki zawierające cyjanki i siarczki od 8 do 10. Temperatura nie może przekraczać 35°C (§ 8 rozporządzenia, Dz.U. 2016 poz. 1757).

Jakie pH muszą mieć ścieki przemysłowe odprowadzane do wód lub do ziemi?

Od 6,5 do 9, a w przemyśle sodowym od 6,5 do 12,5. Temperatura do 35°C (załącznik nr 4 do rozporządzenia, Dz.U. 2019 poz. 1311).

Czym neutralizuje się ścieki kwaśne?

Zasadą: najczęściej mlekiem wapiennym (Ca(OH)₂) albo sodą kaustyczną (NaOH). Mleko wapienne dodatkowo strąca metale ciężkie, fosforany i fluorki oraz wspomaga koagulację.

Czym neutralizuje się ścieki zasadowe?

Kwasem, najczęściej siarkowym lub solnym, albo dwutlenkiem węgla. Przy doborze trzeba pamiętać, że kwas podnosi zawartość siarczanów albo chlorków w odpływie.

Czy można zneutralizować ścieki, rozcieńczając je wodą?

Nie. § 7 rozporządzenia z 2016 r. zakazuje rozcieńczania ścieków przemysłowych wodą w celu uzyskania dopuszczalnych wartości wskaźników.

Czy neutralizacja usuwa metale ciężkie?

Częściowo. Podniesienie pH wytrąca metale jako wodorotlenki, ale trzeba je potem oddzielić razem z osadem, a docelowe pH dla mieszaniny metali ustala się na próbce.