Toepassingsvoorbeeld van afvalwatermonitoring bij Spring Manufacturing Company

Bij de oppervlaktebehandeling van veren wordt fosfatering toegepast om een ​​beschermende laag te vormen die corrosie voorkomt. Dit houdt in dat de veren worden ondergedompeld in een fosfateringsoplossing die metaalionen zoals zink, mangaan en nikkel bevat. Door chemische reacties wordt een onoplosbare fosfaatzoutfilm op het veeroppervlak gevormd.

Dit proces genereert twee hoofdsoorten afvalwater.
1. Afvalwater van het fosfateringsbad: Het fosfateringsbad moet periodiek worden vervangen, wat resulteert in een afvalvloeistof met een hoge concentratie. Belangrijke verontreinigende stoffen zijn onder andere zink, mangaan, nikkel en fosfaat.
2. Spoelwater na fosfatering: Na de fosfatering worden meerdere spoelstappen uitgevoerd. Hoewel de concentratie van verontreinigende stoffen lager is dan die van het gebruikte badwater, is het volume aanzienlijk. Dit spoelwater bevat restanten zink, mangaan, nikkel en totaal fosfor en vormt daarmee de belangrijkste bron van afvalwater bij de productie van bronwater.

Gedetailleerd overzicht van de belangrijkste verontreinigende stoffen:
1. IJzer – Primaire metaalverontreiniging
Bron: Het is voornamelijk afkomstig van het beitsen met zuur, waarbij verenstaal wordt behandeld met zoutzuur of zwavelzuur om ijzeroxide (roest) te verwijderen. Dit leidt tot een aanzienlijke oplossing van ijzerionen in het afvalwater.
Motivering voor monitoring en controle:
- Visuele impact: Bij lozing oxideren ferro-ionen tot ferri-ionen, waarbij roodbruine ferrihydroxide-neerslagen ontstaan ​​die troebelheid en verkleuring van het water veroorzaken.
- Ecologische effecten: Opgehoopt ijzerhydroxide kan zich afzetten op rivierbodems, waardoor bodemorganismen verstikken en aquatische ecosystemen worden verstoord.
- Infrastructuurproblemen: IJzerafzettingen kunnen leiden tot verstopping van leidingen en een verminderde systeemefficiëntie.
- Noodzaak van behandeling: Ondanks de relatief lage toxiciteit komt ijzer doorgaans in hoge concentraties voor en kan het effectief worden verwijderd door pH-aanpassing en precipitatie. Voorbehandeling is essentieel om verstoring van latere processen te voorkomen.

2. Zink en mangaan – Het "fosfateringspaar"
Bronnen: Deze elementen zijn voornamelijk afkomstig van het fosfateringsproces, dat cruciaal is voor het verbeteren van de roestbestendigheid en de hechting van de coating. De meeste fabrikanten van veren gebruiken fosfateringsoplossingen op basis van zink of mangaan. Het daaropvolgende spoelen met water voert zink- en mangaanionen af ​​naar het afvalwater.
Motivering voor monitoring en controle:
- Toxiciteit voor waterorganismen: Beide metalen vertonen aanzienlijke toxiciteit voor vissen en andere waterorganismen, zelfs bij lage concentraties, en beïnvloeden groei, voortplanting en overleving.
- Zink: Verstoort de kieuwfunctie van vissen, waardoor de ademhalingsefficiëntie afneemt.
- Mangaan: Chronische blootstelling leidt tot bioaccumulatie en mogelijk neurotoxische effecten.
- Wettelijke naleving: Nationale en internationale lozingsnormen stellen strenge limieten aan de concentraties zink en mangaan. Effectieve verwijdering vereist doorgaans chemische precipitatie met behulp van alkalische reagentia om onoplosbare hydroxiden te vormen.

3. Nikkel – Een zwaar metaal met een hoog risico dat strikte regelgeving vereist.
Bronnen:
- Van nature aanwezig in de grondstoffen: bepaalde gelegeerde staalsoorten, waaronder roestvrij staal, bevatten nikkel, dat tijdens het beitsen in het zuur oplost.
- Oppervlaktebehandelingsprocessen: Sommige gespecialiseerde galvaniseer- of chemische coatings bevatten nikkelverbindingen.
Motivering voor monitoring en controle (van cruciaal belang):
- Gezondheids- en milieugevaren: Nikkel en bepaalde nikkelverbindingen worden geclassificeerd als potentiële kankerverwekkende stoffen. Ze vormen ook risico's vanwege hun toxiciteit, allergene eigenschappen en het vermogen tot bioaccumulatie, wat op de lange termijn een bedreiging vormt voor zowel de menselijke gezondheid als ecosystemen.
- Strikte lozingslimieten: Regelgeving zoals de "Integrated Wastewater Discharge Standard" stelt een van de laagst toegestane concentraties voor nikkel vast (doorgaans ≤0,5–1,0 mg/L), wat de hoge gevaren ervan weerspiegelt.
- Behandelingsuitdagingen: Conventionele alkalische precipitatie voldoet mogelijk niet aan de vereisten; geavanceerde methoden zoals chelerende middelen of sulfideprecipitatie zijn vaak nodig voor een effectieve verwijdering van nikkel.

Het rechtstreeks lozen van onbehandeld afvalwater zou leiden tot ernstige en langdurige milieuverontreiniging van waterlichamen en bodem. Daarom moeten alle afvalwaterstromen een adequate behandeling en strenge tests ondergaan om te garanderen dat ze aan de voorschriften voldoen voordat ze worden geloosd. Realtime monitoring bij de lozingsopening is een cruciale maatregel voor bedrijven om hun milieuverantwoordelijkheden na te komen, te garanderen dat ze aan de regelgeving voldoen en ecologische en juridische risico's te beperken.