سولفید هیدروژن (H2S) است که بسیار سمی بی رنگ و قابل اشتعال گاز که معمولا در حال حاضر در تصفیه فاضلاب به ویژه از فرآیندهای صنعتی است. در فاضلاب سیستم های هیدروژن سولفید اشکال به طور طبیعی از طریق تجزیه بی هوازی مواد آلی توسط باکتریهای احیا کننده سولفات (SRB). این گاز برای بدنام آن بوی قوی یادآور تخم مرغ فاسد و شمار چند خطرات به سلامت انسان و زیرساخت ها است. درک شکل گیری خطرات و روش های کنترل H2S در فاضلاب بسیار مهم است برای اطمینان از ایمنی از کارگران و طول عمر سیستم های تصفیه فاضلاب.
تشکیل سولفید هیدروژن در فاضلاب
در فاضلاب و سولفید هیدروژن تولید شده است که باکتریهای احیا کننده سولفات شکستن مواد آلی تحت شرایط بی هوازی. باکتری ها کاهش سولفات (SO₄2⁻) به هیدروژن سولفید (H₂S) همراه با دیگر محصولات جانبی مانند دی اکسید کربن (CO₂). حضور کافی مواد آلی یونهای سولفات و کمبود اکسیژن (فراموش) فراهم می کند و محیط مناسب برای H2S سازند. این فرایند شایع ترین است در فاضلاب با حمل و نقل بار از جمله در نیروی برق و یا جاذبه خط.
غلظت سولفید هیدروژن در فاضلاب بستگی به عوامل متعددی از جمله میزان سولفات در سیستم حرارت سطح pH و مدت زمان ماند. در pH پایین ارزش (حدود 6) و سولفید هیدروژن تمایل به تسلط با 90% از سولفید در حال حاضر به عنوان H2S گاز. در مقابل در بالاتر از سطح pH (حدود 10) از سولفید است که عمدتا در حال حاضر به عنوان S2⁻ ion با کاهش پتانسیل برای H2S به volatilize به هوا.
سلامت خطرات ناشی از سولفید هیدروژن قرار گرفتن در معرض
سولفید هیدروژن شمار قابل توجهی خطرات بهداشتی به خصوص در فضاهای محدود و یا مناطق با غلظت بالا. حتی در سطح نسبتا پایین (10-20 ppm) و سولفید هیدروژن می تواند باعث سوزش چشم و گلو و دستگاه تنفسی است. طولانی مدت و یا در سطح بالا قرار گرفتن در معرض (بالاتر از 500 ppm) می تواند منجر به شدیدتر پیامدهای بهداشتی از جمله سرگیجه و سردرد و تهوع و ديسترس تنفسی و حتی بیهوشی و یا مرگ. با توجه به خطرات جدی بهداشتی همراه با H2S قرار گرفتن در معرض آن ضروری است برای نظارت و کنترل سطوح آن در فاضلاب برای محافظت از کارگران و جامعه اطراف است.
ايمنی و بهداشت شغلی آمریکا (OSHA) تاسیس شده مجاز مواجهه حد مجاز (PEL) از 10 ppm به صورت سولفید هیدروژن در محل کار درجه. حتی در سطوح پایین تر از H2S می تواند خطرناک بیش از مدت طولانی منجر به مزمن مسائل بهداشتی برای کارگران در فاضلاب امکانات درمان.
اثرات زیست محیطی از سولفید هیدروژن
سولفید هیدروژن نه تنها خطرات برای سلامت انسان است و به لحاظ زیست محیطی عواقب. زمانی که H2S منتشر شده است به فضای آن می تواند منجر به آلودگی هوا و ایجاد بوهای نامطبوع در مناطق اطراف آن. بالا غلظت H2S می تواند منجر به تشکیل اسید سولفوریک است که بسیار خورنده و می تواند باعث آسیب به زیرساخت های فاضلاب مانند لوله های بتنی و قطعات فولادی. این خوردگی منجر به تعمیرات گران قیمت و هزینه های تعمیر و نگهداری و همچنین پتانسیل برای لوله نشت و شکست سیستم.
بعلاوه سولفید هیدروژن می تواند سمی تاثیر بر اکوسیستم محلی. آن را می تواند آلوده در نزدیکی آب بدن موثر بر حیات وحش و زندگی گیاهی. در موارد شدید می تواند منجر به مرگ موجودات آبزی توسط تهی سطح اکسیژن در آب است. به عنوان چنین بحرانی است که نه تنها کنترل H2S در فاضلاب اما همچنین اطمینان حاصل شود که آن را به محیط زیست منتشر شد که در آن می تواند باعث آسیب بیشتر است.
خوردگی ناشی از هیدروژن سولفید
یکی از مهم ترین خطرات ناشی از سولفید هیدروژن در فاضلاب است که توانایی خود را به علت خوردگی در لوله ها و مخازن و تجهیزات دیگر. به عنوان H2S در واکنش با رطوبت در فاضلاب آن را به شکل اسید سولفوریک است که بسیار خورنده برای بتن و فولاد. این فرایند خوردگی شتاب به عنوان غلظت سولفید هیدروژن را افزایش می دهد و منجر به شدید تخریب زیرساخت ها در طول زمان است.
برای مثال هنگامی که محلول سولفید سطح محدوده 0.1-0.5 mg S/L بتن خوردگی رخ می دهد. اگر محلول سولفید می رسد غلظت 2 میلی گرم در S/L و یا بالاتر از نرخ خوردگی تشدید می تواند به بین 1.1 و 10 میلی متر در سال است. علاوه بر آسیب فیزیکی این نوع خوردگی می تواند در نتیجه قابل توجهی اختلالات عملیاتی نیاز به هزینه تعمیرات و یا حتی سیستم کامل تعویض. بنابراین فعال مدیریت سولفید هیدروژن سطوح ضروری است برای جلوگیری از دراز مدت مالی و عملیاتی اثرات خوردگی.
کنترل سولفید هیدروژن در سیستم های فاضلاب
با توجه به خطرات مختلف در ارتباط با سولفید هیدروژن ضروری است برای اجرای موثر استراتژی های کنترل در فاضلاب. وجود روش های اولیه برای مدیریت H2S:
- جلوگیری از تشکیل سولفید
اولین گام در کنترل سولفید هیدروژن است که برای جلوگیری از شکل گیری آن در وهله اول. این را می توان با مهار فعالیت های باکتریایی و یا تغییر شرایط محیطی که به نفع تولید سولفید. برخی از رایج ترین روش ها برای جلوگیری از سولفید تشکیل عبارتند از:- علاوه بر این از Oxidizers: مواد شیمیایی مانند دی اکسید کلر و ازن و یا پراکسید هیدروژن را می توان اضافه شده به فاضلاب به اکسید سولفید و جلوگیری از شکل گیری H2S.
- افزایش pH: بالا بردن pH فاضلاب می تواند تبدیل سولفید هیدروژن به کمتر فرار اشکال کاهش بالقوه آن برای فرار به هوا.
- علاوه بر این از نیترات: نیترات نمک را می توان مورد استفاده برای ترویج زیستی-اکسیداسیون مواد آلی و جلوگیری از تشکیل سولفید هیدروژن توسط رقابت با باکتریهای احیا کننده سولفات برای اکسیژن است.
- بازدارنده های شیمیایی: مواد شیمیایی خاص می تواند مانع از فعالیت باکتریهای احیا کننده سولفات (SRB) در نتیجه جلوگیری از کاهش سولفات به سولفید هیدروژن.
- حذف سولفید پس از تشکیل آن
هنگامی که سولفید هیدروژن تشکیل شده است, بسیار مهم است برای حذف آن از پساب برای کاهش اثرات مضر آن است. روش های مختلفی استفاده می شود برای حذف H2S پس از آن تولید شده است:- اکسیداسیون شیمیایی: این روش شامل استفاده از عوامل اکسید کننده مانند کلر و پتاسیم پرمنگنات و یا پراکسید هیدروژن برای تبدیل سولفید هیدروژن به گوگرد و یا سولفات که پس از آن می تواند از آب حذف می شود.
- جذب: ویژه کاتالیزورها مانند کربن فعال می تواند مورد استفاده قرار گیرد به ضبط و حذف سولفید هیدروژن از فاضلاب است.
- تصفیه: فیزیکی تصفیه روشها مانند کربن فعال فیلتر یا فیلتراسیون غشایی می تواند کمک به حذف محلول و معلق H2S از فاضلاب است.
- اکسیداسیون پیشرفته: فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) از جمله ازن و اشعه ماوراء بنفش (UV) اکسیداسیون بسیار موثر در شکستن سولفید هیدروژن به کمتر مواد مضر است.
نتیجه گیری: اهمیت فعال سولفید هیدروژن کنترل
سولفید هیدروژن یک ماده خطرناک است که می تواند شدید اثرات بر سلامت انسان, محیط زیست و فاضلاب زیرساخت ها است. مدیریت موثر از H2S در فاضلاب بسیار مهم است برای جلوگیری از خوردگی به حداقل رساندن خطرات بهداشتی و جلوگیری از آلودگی محیط زیست. با استفاده از ترکیبی از پیشگیری و راهنمای استراتژی های فاضلاب امکانات درمان می تواند به طور قابل توجهی کاهش خطرات مرتبط با سولفید هیدروژن گسترش طول عمر سیستم و اطمینان از ایمنی و رفاه هر دو کارگران و جامعه است.
به عنوان پیشرفت تکنولوژی روش های جدید برای H2S کنترل ادامه به ظهور ارائه حتی کارآمد تر و مقرون به صرفه راه حل برای مدیریت این گاز خطرناک است. چه از طریق شیمیایی و بیولوژیکی یا درمان فیزیکی روش های کلیدی برای موفقیت سولفید هیدروژن کنترل نهفته در یک جامع رویکرد پیشگیرانه است که آدرس ریشه و علل شکل گیری H2S و اثرات بالقوه آن در فاضلاب.
