Técnicas e métodos de tratamento de efluentes industriais contendo hidrogênio sulfídrico

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I. Fontes e formas de existência do hidrogênio sulfídrico: O hidrogênio sulfídrico é um gás incolor com odor semelhante ao de ovos estragados. Ele é solúvel em água, etanol e glicerina. As águas residuais da nossa empresa que contêm hidrogênio sulfídrico provêm principalmente dos dispositivos de destilação e do processo de desidratação nas áreas de armazenamento de petróleo bruto (o processo de desidratação nas áreas de armazenamento representa apenas uma pequena parte). Na natureza, o sulfeto de hidrogênio é formado pela redução dos sulfatos. Geralmente, existem duas maneiras de isso acontecer: a reação de redução de sulfatos por via anabólica e a reação de redução de sulfatos por via catabólica. O hidrogênio sulfídrico existe em soluções aquosas nas três formas H2S, HS- e S2-, sendo que sua forma de existência é diretamente influenciada pelo pH da água. Quando o valor de pH está entre 6 e 6,8, de 75 a 90% dos sulfetos existem na forma de H2S ； Em pH=7, os sulfetos se dissociam quase em quantidades iguais em H2S e HS-, sendo que o S2- representa apenas um milionésimo. Quando o pH é 8, o enxofre existe principalmente na forma de S2-. II. Os perigos do hidrogênio sulfídrico: Na produção de petróleo, geralmente são gerados quatro tipos de efluentes: efluentes salinos, efluentes sulfurosos, efluentes oleosos e resíduos alcalinos. Dentre eles, os efluentes sulfurosos são os mais perigosos e também os mais difíceis de tratar. 1. O hidrogênio sulfídrico pode reagir com o ferro em água, juntamente com o Fe2+ gerado pela oxidação química, formando FeS e Fe(OH)2. Essa é a principal causa da corrosão dos tubos de ferro. Esse processo é chamado de corrosão anaeróbica do ferro. 2. Os sulfetos presentes na água também afetam a saúde de seres humanos, animais e plantas. Existem dados que indicam que, mesmo em concentrações baixas de hidrogênio sulfídrico na água potável, de 0,07 mg/m3, isso pode afetar o sabor da água. Como o hidrogênio sulfídrico é uma substância tóxica com o mesmo nível de toxicidade que o cianeto de hidrogênio, quando a concentração de hidrogênio sulfídrico na água atinge 0,15 mg/m3, isso afeta o crescimento dos peixes na água. 3. O sulfeto de hidrogênio presente nas águas residuais é liberado no ar. A concentração máxima permitida de sulfeto de hidrogênio no ar é de 10 mg/m3 (7 ppm). No entanto, em algumas unidades de tratamento de águas residuais, a concentração de sulfeto de hidrogênio pode chegar a dezenas a centenas de ppm. Quando a concentração é ≥ 760 mg/m3 (502 ppm), as pessoas podem sofrer intoxicação aguda rapidamente, o que leva à paralisia respiratória e à morte ； Quando a concentração está entre 300 e 760 mg/m3 (198 a 502 ppm), pode causar edema pulmonar, bronquite e pneumonia, além de dor de cabeça, tontura, náuseas, vômitos e dificuldade para urinar ； Em concentrações de 10 a 300 mg/m3 (6,6 a 198 ppm), podem ocorrer sintomas de irritação aguda nos olhos; um contato por um período de tempo maior pode causar edema pulmonar. A Yijingshuiwang resume os métodos de tratamento de águas residuais contendo enxofre da seguinte forma: III. Métodos de tratamento do hidrogênio sulfídrico 1. Método de coleta e tratamento em ambiente fechado: é possível instalar dispositivos de coleta em locais onde o hidrogênio sulfídrico é emitido em grandes quantidades, e então coletar e tratar esse gás por meio de ventiladores. Mas esse método exige condições rigorosas em relação aos dispositivos selados, pois não pode haver vazamentos. Além disso, os equipamentos localizados dentro desses dispositivos selados não podem ser operados, mantidos ou reparados normalmente. No meu local de tratamento de águas residuais, é necessário coletar o gás sulfeto de hidrogênio de forma selada, nos poços de coleta, tanques de buffer, tanques de separação de óleo e tanques de flotação por turbulência. Dessa forma, não apenas o investimento inicial é excessivo, mas também não é possível realizar as operações diárias nessas unidades, o que afeta o funcionamento normal do sistema de tratamento de águas residuais. Mesmo que seja possível realizar a coleta em ambiente fechado, o gás de hidrogênio sulfídrico coletado pode ser tratado da seguinte maneira: uma delas é liberá-lo diretamente na atmosfera, em um local aberto. Isso não só polui a atmosfera, mas também pode causar intoxicação nas pessoas ； Em segundo lugar, utiliza-se uma solução alcalina para absorver o gás. Porém, isso exige a instalação de um equipamento especial para a lavagem com álcalis. Além disso, esse equipamento não consegue absorver 100% do gás sulfeto de hidrogênio; o gás restante acaba sendo liberado na atmosfera ； Terceiro, utiliza-se sais de metais pesados para a precipitação, mas isso é muito caro, além de causar poluição por metais pesados ； Quarto, existe a possibilidade de utilizar equipamentos de recuperação de enxofre, que transformam o sulfeto de hidrogênio em enxofre puro. No entanto, os custos de investimento e manutenção são muito altos, o que torna essa solução inadequada para uso em equipamentos de pequeno porte. Em resumo, o método de coleta e tratamento hermético do hidrogênio sulfídrico não é adequado para que a nossa estação de tratamento de águas resolva o problema da alta concentração de hidrogênio sulfídrico. 2. Método de membrana gasosa de suporte: A tecnologia utilizada é a tecnologia de membrana gasosa de suporte, ou seja, a tecnologia de desabsorção por membrana e absorção química. Ao se manter o pH abaixo de 5, mais de 95% do H2S presente na água existe na forma livre. A água residual passa então por um conjunto de membranas de fibras ocos e hidrofóbicas feitas de polipropileno; ao mesmo tempo, ela flui em contramão através de uma solução aquosa diluída de hidróxido de sódio (com pH acima de 11). Dessa forma, o sulfeto de hidrogênio é absorvido irreversivelmente pela membrana. Se o pH das águas residuais permanecer sempre em 5, ou até mesmo abaixo de 4, 95% ou até 99% do hidrogênio sulfídrico pode ser removido, sendo concentrado na fase de absorção (dezenas a centenas de vezes). A solução aquosa de sulfeto de sódio alcalina é coletada de vários locais de produção e, após adição de ácido, submetida a processo de destilação para obter hidrogênio sulfídrico em alta concentração. Em seguida, o enxofre puro é produzido pelo método de Claus. Para isso, são necessários equipamentos de destilação e de recuperação de enxofre, com um investimento inicial de pelo menos 1,5 a 2 milhões de yuans. Além disso, os custos de manutenção diária também são elevados. 3. Na estação de tratamento de águas residuais por método de destilação para recuperação, a principal fonte de hidrogênio sulfídrico é a água residual produzida pelos dispositivos de destilação. É possível realizar processos de destilação e lavagem com álcali na área dos dispositivos. As águas residuais contendo enxofre são primeiro submetidas a um dispositivo de destilação, para que o hidrogênio sulfídrico seja removido delas e encaminhado ao sistema de lavagem com álcali. O hidrogênio sulfídico restante é levado a um forno de aquecimento para ser queimado; como seu fluxo é muito pequeno, isso não afeta o processo de combustão no forno ； A parte restante de hidrogênio sulfídrico nas águas residuais pode ser descarregada em estações de tratamento de esgoto, o que permite reduzir significativamente a concentração de hidrogênio sulfídrico nessas estações. O processo é o seguinte: a área do equipamento de destilação já dispõe de um sistema de lavagem com álcali; basta adicionar um sistema de stripping para que seja possível recuperar o hidrogênio sulfídrico. Recomenda-se adotar esta solução. Para reproduzir, por favor, indique a fonte: Yijingshuiwang