حذف سولفید هیدروژن از آب ترش

سولفید هیدروژن (H₂S) یک گاز با بوی نامطبوع شبیه به “تخم‌مرغ فاسد” است که به طور طبیعی در آب‌های زیرزمینی وجود دارد. این ترکیب عمدتاً در نتیجه فعالیت باکتری‌های کاهش‌دهنده گوگرد شکل می‌گیرد که از گوگرد موجود در آب تغذیه و در محیط‌های کم‌اکسیژن مانند چاه‌های زیرزمینی و سیستم‌های لوله‌کشی رشد می‌کنند. اگرچه این باکتری‌ها مستقیماً تهدیدی برای سلامت انسان محسوب نمی‌شوند، اما حضور H₂S در آب می‌تواند مشکلاتی مانند تغییر طعم، بو و خوردگی تأسیسات را به همراه داشته باشد. این مسئله به‌ویژه در مناطقی که چاه‌ها در بسترهای سنگی اسیدی مانند شیل و ماسه‌سنگ حفر شده‌اند، رایج‌تر است.

در این مقاله، روش‌های مختلف حذف سولفید هیدروژن از آب بررسی و مزایا و معایب هر یک تحلیل شده است. هدف از این بررسی، ارائه راهکارهای مؤثر برای کاهش مشکلات ناشی از این گاز در منابع آب آشامیدنی و صنعتی است

همچنین بخوانید:

♣ معرفی روش های بازیافت و دفع لجن های نفتی

♣ لزوم نیترات زدایی فاضلاب

آب ترش چیست؟

آب ترش عمدتا به آمونیاک (NH₃) و سولفید هیدروژن (H₂S) آلوده است که قبل از بازیافت آب به فرآیند باید حذف شود. پالایشگاه ها معمولا از سینی ها در دستگاه های آب ترش برای حذف آلاینده ها استفاده می کنند، اما گاهی اوقات می توان از بسته بندی تصادفی نیز استفاده کرد. در پالایشگاه ها، H₂S معمولا از آب ترش با جداسازی بخار در ستون های بسته بندی شده یا سینی حذف می شود. این روش انرژی بالایی مصرف می کند و مشکلات خوردگی ایجاد می نماید. اکسیداسیون زیستی H₂S می تواند برای غلبه بر مشکلات مربوط به روش های مرسوم حذف H₂S مورد استفاده قرار گیرد. در بیواکسیداسیون هوازی، H₂S محلول به عنوان یک محصول میانی به گوگرد عنصری یا به عنوان محصول نهایی به سولفات اکسید می شود.

منابع سولفید هیدروژن

سولفید هیدروژن یا به طور طبیعی رخ می دهد که نتیجه آن پوسیدگی و واکنش های شیمیایی با خاک و سنگ است. منابع صنعتی سولفید هیدروژن شامل استخراج و پالایش نفت و گاز طبیعی، تولید خمیر و کاغذ، تولید پارچه ابریشم مصنوعی، تولید مواد شیمیایی و دفع زباله است. در حالتی دیگر، سولفید هیدروژن توسط باکتری های گوگرد یا واکنش های شیمیایی در داخل آبگرمکن تولید می شود. میله منیزیم می تواند سولفات ها را به صورت شیمیایی کاهش دهد و H2S را تشکیل دهد.

اثرات هیدروژن سولفید

هیدروژن سولفید باعث ایجاد طعم و بوی نامطلوب در آب می شود. در حالی که این گاز سمی و قابل اشتعال است، بینی انسان می تواند قبل از ایجاد نگرانی های سلامتی، آن را به خوبی تشخیص دهد. اکثر مردم می توانند سطح سولفید هیدروژن را بسیار کمتر از 0.5 میلی گرم در لیتر تشخیص دهند. هیدروژن سولفید همچنین می‌تواند باعث خوردگی فلزات در سیستم لوله‌کشی شود و هنگامی که سولفیدهای فلزی تشکیل می‌دهد، می‌تواند باعث ایجاد لکه‌های زرد یا سیاه چرب روی وسایل یا داخل لوله‌ها نیز گردد.

علاوه بر مشکلات حسی و زیباشناختی، غلظت بالای سولفید هیدروژن می‌تواند به لوله‌ها، پمپ‌ها و سیستم‌های توزیع آب آسیب رساند و باعث خوردگی فلزات شود. همچنین، در صورت تجمع در فضاهای بسته، می‌تواند خطرات ایمنی ایجاد کند. بنابراین، حذف مؤثر H₂S از آب اهمیت بالایی دارد. روش‌های متعددی از جمله هوادهی، اکسیداسیون شیمیایی، استفاده از فیلترهای کربن فعال و تبادل یونی برای این منظور به کار می رود. انتخاب روش مناسب بستگی به میزان آلودگی، شرایط محیطی و هزینه‌های اجرایی دارد.

حذف سولفید هیدروژن از آب گرم

در مواردی که بوی تخم مرغ فاسد فقط در آب گرم ایجاد می شود، تولید سولفید هیدروژن اغلب به سادگی با برداشتن میله منیزیم از بخاری آب گرم قابل درمان است. این میله اغلب یک کاتالیزور شیمیایی برای تولید هیدروژن سولفید از سولفات های طبیعی موجود در آب فراهم می کند. میله منیزیم در آبگرمکن به عنوان یک دستگاه ضدخوردگی وجود دارد، حذف آن می تواند باعث افزایش خوردگی و کاهش عمر آبگرمکن آب گرم شود. تعویض میله منیزیم با میله آلومینیومی باید بوی تخم مرغ فاسد را از بین ببرد و در عین حال محافظت در برابر خوردگی بخاری را حفظ کند.

پیشنهاد می کنیم مقالات مرتبط زیر را مطالعه بفرمایید:

♣ گوگردزدایی فرآورده های نفتی در صنعت پتروشیمی

♣ شیرین سازی مشتقات نفت و گاز

روش های حذف سولفید هیدروژن از آب ترش

سولفید هیدروژن را می توان با استفاده از تعدادی فرآیند تصفیه به طور موثر از آب حذف کرد. کارآمدترین و مقرون به صرفه ترین روش تصفیه در درجه اول، به غلظت هیدروژن سولفید بستگی دارد. روش های مختلف حذف هیدروژن سولفید از آب ترش، به شرح زیر است:

1) کلرزنی و فیلتراسیون مداوم

اکسیداسیون رایج‌ترین شکل درمان است که برای از بین بردن سولفید هیدروژن استفاده می‌شود. در این فرآیند، از یک ماده شیمیایی برای تبدیل گاز H2S محلول به اشکال گوگرد استفاده می شود که به راحتی می توان از آب فیلتر کرد. کلر اغلب به عنوان یک ماده شیمیایی اکسید کننده برای تبدیل گاز هیدروژن سولفید به گوگرد نامحلول (جامد زرد رنگ) استفاده می شود. اگرچه اغلب ضروری نیست، گوگرد نامحلول را می توان به صورت مکانیکی با ماسه یا سنگدانه فیلتر کرد. کلرزنی را می توان برای حذف هر سطحی ازهیدروژن سولفید استفاده کرد، اما اغلب در مواردی که غلظت H2S بیش از 6.0 میلی گرم در لیتر باشد استفاده می شود. یک پمپ تغذیه شیمیایی کوچک برای تغذیه محلول کلر (معمولا هیپوکلریت سدیم) به آب بالادست از مخزن مخلوط یا سیم پیچ لوله پلاستیکی استفاده می شود.

2) پرمنگنات پتاسیم پیوسته با فیلتراسیون

محلول پرمنگنات پتاسیم را می توان با یک پمپ تغذیه شیمیایی کوچک که جلوتر از مخزن نگهدارنده قرار دارد، به آب تزریق کرد که حداقل 15 دقیقه زمان تماس را فراهم می کند. سپس ذرات گوگرد اکسید را می توان با استفاده از فیلتر ماسه سبز منگنز یا زئولیت حذف کرد.

3) فیلترهای اکسید کننده

فیلترهای اکسید کننده، هم اکسید کننده و هم سولفید هیدروژن را در یک واحد فیلتر می کنند. این فیلتر معمولا از ماسه سبز و منگنز تصفیه شده تشکیل شده است، اگرچه می توان از مواد دیگری مانند آلومینات ها و سیلیکات های شیمیایی مانند زئولیت نیز استفاده کرد. در مورد فیلتر اکسید کننده شن و ماسه سبز منگنز، محیط فیلتر با پرمنگنات پتاسیم درمان می شود تا پوششی تشکیل شود که H2S را اکسید می کند. از آنجایی که این پوشش شیمیایی توسط هیدروژن سولفید مصرف می شود، واحد باید با محلول پرمنگنات پتاسیم بازسازی شود.

4) سایر اکسیدان ها

سایر اکسیدان ها ممکن است به تنهایی یا در ترکیب با تیمار اضافی برای حذف سولفید هیدروژن از آب ترش استفاده شوند. پراکسید هیدروژن یک اکسید کننده عالی برای هیدروژن سولفید است، اما استفاده از آن در سیستم های شخصی محدود شده است. ازن زنی همچنین ممکن است برای اکسید کردن H2S و همچنین تجهیزات مختلف هوادهی استفاده شود.

مقالات مرتبط:

♣  معرفی جامع اکسیدکننده ها

♣ آب اکسیژنه ( هیدروژن پراکسید) و 17 کاربرد آن

5) فیلتر کربن

هنگامی که آب، حاوی غلظت کمی از سولفید هیدروژن به طور مثال کمتر از حدود 1.0 میلی گرم در لیتر باشد، فیلتراسیون کربن فعال ممکن است موثر باشد. کربن فعال انواع آلاینده های آب از جمله H2S را با جذب گاز در سطح ذرات کربن حذف می کند. اشکال دیگری از کربن فعال به نام “کربن کاتالیزوری” برای تصفیه هیدروژن سولفید ساخته شده است. کربن کاتالیزوری ابتدا هیدروژن سولفید را جذب کرده و سپس گاز را مانند یک فیلتر اکسید کننده اکسید می کند. در نتیجه می توان از واحدهای کربن کاتالیزوری برای تصفیه غلظت های بسیار بالاتر H2S نسبت به فیلترهای کربن فعال استفاده کرد.

6) هوادهی

از آنجایی که H2S به صورت گاز در آب وجود دارد، می توان آن را به صورت فیزیکی با تزریق هوا به داخل آب حذف کرد و به گاز اجازه خروج داد. واحدهای هوادهی ممکن است با آبشاری، حباب زدن، یا حذف گاز از آب کار کنند. هوادهی ممکن است سودمند باشد زیرا مواد شیمیایی به آب اضافه نمی کند. هوادهی معمولا به اندازه کافی برای از بین بردن بوی بد در غلظت های بالای سولفید هیدروژن کارآمد نیست.

7) تبادل یون (IE)

تبادل یونی برای حذف سولفید هیدروژن مانند یک نرم کننده معمولی آب با مبادله یک یون با یون دیگر عمل می کند. در این حالت هیدروژن سولفید از آب خارج و به جای آن کلرید اضافه می شود. واحد باید با محلول کلرید سدیم بازسازی شود و تصفیه منجر به افزایش مقدار کلرید در آب تصفیه می شود. مواد جامد معلق و رسوب آهن نیز می توانند واحد IE را مسدود کنند و ممکن است نیاز به پیش تصفیه داشته باشند.

8) کلرزنی شوک

کلرزنی شوک شامل ریختن محلول کلر به طور مستقیم در چاه برای از بین بردن باکتری ها است. این تکنیک معمولا به عنوان اولین گام در درمان مشکلات آلودگی باکتریایی در چاه ها استفاده می شود. از آنجایی که هیدروژن سولفید از احیای باکتریایی گوگرد منشا می گیرد، کلرزنی شوک در کاهش یا از بین بردن باکتری های مهاجم مفید خواهد بود. در بیشتر موارد، باکتری های کاهنده گوگرد و بوی H2S پس از کلرزنی شوک به سرعت باز می گردند.

مقایسه روش های مختلف حذف سولفید هیدروژن از آب ترش

یک چالش کلیدی در حذف H2S انتخاب یک روش مناسب بر اساس ویژگی های فاضلاب، ظرفیت تصفیه خانه و ملاحظات هزینه است. جذب کربن فعال و فیلتراسیون غشایی نیز برای حذف H2S در تاسیسات تصفیه فاضلاب پیشرفته استفاده می شود. هر روش از نظر کارایی، هزینه عملیاتی و اثرات زیست محیطی متفاوت است. جدول زیر روش های رایج مورد استفاده برای حذف H2S را خلاصه می کند:

کلام آخر:

آلودگی آب منابع زیادی دارد. آلاینده ترین آنها، فاضلاب شهری و زباله های صنعتی است که به رودخانه ها سرازیر می شود. آب ترش، اغلب از فاضلاب های پالایشگاه های نفتی ایجاد می شود و حاوی مقادیر بالایی از سولفید هیدروژن است. این ماده نه تنها بوی بسیار بدی دارد، بلکه خطرات زیست محیطی بی شماری را ایجاد می کند. حذف H₂S از آب ترش، یک ضرورت محسوب می شود. یکی از روش های حذف H₂S استفاده از اکسیدان هاست. سولفورین شرکت آرال شیمی، یک کاتالیست و اکسنده قوی برای سولفورزدایی از انواع مشتقات نفتی به حساب می آید. جهت حذف سولفید هیدروژن از آب ترش نیز می توان با اطمینان از سولفورین استفاده کرد.