Técnicas y métodos para el tratamiento de aguas residuales industriales que contienen hidrógeno sulfuroso

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I. Orígenes y formas de existencia del hidrógeno sulfuroso. El hidrógeno sulfuroso es un gas incoloro con olor similar al de los huevos podridos. Es soluble en agua, etanol y glicerina. Las aguas residuales de nuestra empresa que contienen hidrógeno sulfuroso provienen principalmente de los dispositivos de destilación y del proceso de deshidratación en las áreas de almacenamiento de crudo (la deshidratación en estas áreas representa solo una pequeña parte). En la naturaleza, el sulfuro de hidrógeno se forma a partir de la reducción de los sulfatos. Generalmente, existen dos vías para que esto ocurra: la reacción de reducción de sulfatos por vía anabólica y la reacción de reducción de sulfatos por vía heterobólica. El sulfuro de hidrógeno existe en soluciones acuosas en tres formas diferentes: H2S, HS- y S2-. La forma en que se presenta está directamente influenciada por el valor de pH del agua. Cuando el valor de pH está entre 6 y 6.8, del 75 al 90% de los sulfuros se encuentran en forma de H2S ； A un pH de 7, los sulfuros se disocian casi en cantidades iguales en H2S y HS-. La concentración de S2- es de solo una parte por millón. Cuando el pH es 8, el azufre existe principalmente en forma de S2-. II. Peligros del sulfuro de hidrógeno. En la producción de petróleo se generan cuatro tipos de aguas residuales: aguas residuales salinas, aguas residuales con azufre, aguas residuales con aceite y residuos alcalinos. De estas, las aguas residuales con azufre son las más peligrosas y también las más difíciles de tratar. 1. El sulfuro de hidrógeno puede reaccionar con el hierro presente en el agua, así como con el Fe2+ que se genera por oxidación química, formando FeS y Fe(OH)2. Este es el principal motivo por el cual las tuberías de hierro se oxidan. Este proceso se denomina corrosión anaeróbica del hierro. 2. Los sulfuros presentes en el agua también afectan la salud de las personas y de los animales y plantas. Existen datos que indican que, incluso en concentraciones tan bajas como 0,07 mg/m3, el sulfuro de hidrógeno presente en el agua potable puede afectar su sabor. Dado que el sulfuro de hidrógeno es una sustancia tóxica con el mismo nivel de toxicidad que el cianuro de hidrógeno, cuando la concentración de sulfuro de hidrógeno en el agua alcanza los 0,15 mg/m3, esto afecta el crecimiento de los peces en dicha agua. 3. El sulfuro de hidrógeno presente en las aguas residuales se dispersa en el aire. La concentración máxima permitida de sulfuro de hidrógeno en el aire es de 10 mg/m3 (7 ppm). Sin embargo, en algunas unidades de tratamiento de aguas residuales, la concentración de sulfuro de hidrógeno puede llegar a ser de decenas o cientos de ppm. Cuando la concentración es ≥760 mg/m3 (502 ppm), las personas pueden sufrir una intoxicación aguda rápidamente, lo que provoca parálisis respiratoria y muerte ； Cuando la concentración está entre 300 y 760 mg/m3 (198 a 502 ppm), puede provocar edema pulmonar, bronquitis y neumonía, además de dolores de cabeza, mareos, náuseas, vómitos y dificultades para orinar ； A concentraciones de 10 a 300 mg/m3 (6,6 a 198 ppm), pueden aparecer síntomas de irritación aguda en los ojos; una exposición más prolongada provoca edema pulmonar. La página Yi Jing Shui Net resume los métodos tecnológicos para el tratamiento de aguas residuales con azufre de la siguiente manera: III. Métodos para tratar el hidrógeno sulfuroso 1. Método de recolección y eliminación en condiciones cerradas: Se pueden instalar dispositivos de recolección en los lugares donde se emite hidrógeno sulfuroso, y este se puede recoger y tratar mediante ventiladores. Sin embargo, este método exige condiciones muy estrictas en cuanto a los dispositivos herméticos: no pueden producirse fugas, y los equipos que se encuentran dentro de dichos dispositivos no pueden ser operados, mantenidos o reparados de manera normal. En mi planta de tratamiento de aguas residuales, es necesario recolectar de forma hermética el gas de sulfuro de hidrógeno en los pozos de recogida, los tanques de almacenamiento, las piscinas de separación por flotación y las piscinas de flotación por turbulencia. De ser así, no solo se invertiría una cantidad excesiva de dinero de una sola vez, sino que también sería imposible realizar las operaciones diarias en dichas unidades, lo que afectaría el funcionamiento normal del sistema de tratamiento de aguas residuales. Incluso cuando es posible realizar una recolección en condiciones herméticas, los gases de sulfuro de hidrógeno obtenidos pueden ser tratados de las siguientes maneras: una de ellas es liberarlos directamente en la atmósfera desde un lugar abierto. Esto no solo contamina el aire, sino que también puede causar intoxicación en las personas ； En segundo lugar, se puede utilizar una solución alcalina para absorber el gas. Sin embargo, esto requiere la instalación de un sistema separado para el lavado con álcalis. Además, ese sistema no puede absorber el 100% del gas de sulfuro de hidrógeno; el resto de este gas sigue siendo liberado en la atmósfera ； En tercer lugar, se puede utilizar sal de metales pesados para la precipitación, pero el costo es muy alto, y además se genera contaminación por metales pesados ； Cuarto, existe la posibilidad de instalar dispositivos para la recuperación de azufre, con el fin de convertir el sulfato de hidrógeno en azufre puro. Sin embargo, tanto la inversión como los costos de mantenimiento son excesivamente altos, por lo que no resultan adecuados para su uso en instalaciones de pequeño tamaño. En resumen, el método de recolección y tratamiento hermético del hidrógeno sulfuroso no es adecuado para que la planta de tratamiento de aguas residuales de nuestra empresa resuelva el problema de las altas concentraciones de hidrógeno sulfuroso. 2. Método de membrana de gas de soporte: La tecnología utilizada es la tecnología de membrana de gas de soporte, también conocida como tecnología de desorción a través de la membrana y absorción química. Al regular el pH de modo que se mantenga por debajo de 5, más del 95% del H2S se encuentra en estado libre en el agua. El agua residual pasa a través de las membranas de fibra hueca hidrofóbicas de polipropileno; al mismo tiempo, fluye en contracorriente a través de una solución acuosa diluida de hidróxido de sodio (con un pH superior a 11). De esta manera, el sulfuro de hidrógeno es absorbido irreversiblemente por la membrana. Si el valor de pH de las aguas residuales se mantiene constantemente en 5, o incluso por debajo de 4, se puede eliminar el 95% o incluso el 99% del sulfuro de hidrógeno, el cual se concentra en la fase absorbente (de decenas a cientos de veces). Las soluciones acuosas de sulfuro de sodio alcalinas se concentran en un mismo lugar desde los diversos sitios de producción dispersos; allí se les agrega ácido y luego se realiza la destilación para obtener un alto contenido de hidrógeno sulfuroso. Con este material se produce azufre puro mediante el proceso de Claus. Para ello, son necesarios equipos de destilación y de recuperación de azufre; la inversión inicial es de al menos 1,5 a 2 millones de yuanes, además de los altos costos de mantenimiento diario. 3. En las plantas de tratamiento de aguas residuales que utilizan el método de extracción por destilación, la fuente principal de sulfuro de hidrógeno proviene de las aguas residuales generadas por los dispositivos de destilación. Es posible realizar procesos de extracción y lavado con álcalis en la zona donde se encuentran dichos dispositivos. Las aguas residuales que contienen azufre pasan primero por un dispositivo de destilación para que el hidrógeno sulfuroso sea extraído de las aguas residuales y enviado al sistema de lavado con álcali. El hidrógeno sulfuroso restante es introducido en un horno de calentamiento para ser quemado; dado que su caudal es muy bajo, no afecta la combustión en el horno ； La cantidad restante de sulfuro de hidrógeno en las aguas residuales puede ser enviada a las plantas de tratamiento de aguas, lo que permite reducir significativamente la concentración de sulfuro de hidrógeno en dichas plantas. El proceso es el siguiente: en la zona de los dispositivos de destilación ya existe un sistema de lavado con álcali; solo se necesita añadir otro sistema de stripping para poder recuperar el hidrógeno sulfuroso. Se recomienda adoptar este plan. Para reproducir, por favor indique la fuente: Yi Jing Shui Wang