Toepassingsvoorbeeld van effluentmonitoring bij Spring Manufacturing Company

Bij de oppervlaktebehandeling van veren wordt fosfateren gebruikt om een ​​beschermende coating te vormen die corrosie voorkomt. Dit houdt in dat veren worden ondergedompeld in een fosfateringsoplossing met metaalionen zoals zink, mangaan en nikkel. Door chemische reacties vormt zich een onoplosbare fosfaatzoutfilm op het veeroppervlak.

Dit proces genereert twee primaire soorten afvalwater
1. Fosfateringsafvalbadoplossing: Het fosfateringsbad moet periodiek worden vervangen, wat resulteert in een hooggeconcentreerde afvalvloeistof. Belangrijke verontreinigende stoffen zijn onder andere zink, mangaan, nikkel en fosfaat.
2. Fosfateringsspoelwater: Na het fosfateren worden meerdere spoelstappen uitgevoerd. Hoewel de concentratie verontreinigingen lager is dan die van het gebruikte bad, is het volume aanzienlijk. Dit spoelwater bevat restzink, mangaan, nikkel en totaal fosfor, en vormt de belangrijkste bron van fosfateringsafvalwater in productiefaciliteiten in de bron.

Gedetailleerd overzicht van de belangrijkste verontreinigende stoffen:
1. IJzer – primaire metaalverontreinigende stof
Bron: Komt voornamelijk voort uit het zuurbeitsen, waarbij veerstaal wordt behandeld met zoutzuur of zwavelzuur om ijzeroxideaanslag (roest) te verwijderen. Dit resulteert in een aanzienlijke oplossing van ijzerionen in het afvalwater.
Reden voor monitoring en controle:
- Visuele impact: Bij lozing oxideren ijzerionen tot ijzerionen, waarbij roodbruine ijzerhydroxide-neerslagen ontstaan ​​die troebelheid en verkleuring van waterlichamen veroorzaken.
- Ecologische effecten: Opgehoopt ijzerhydroxide kan zich op rivierbeddingen nestelen, bodemorganismen verstikken en aquatische ecosystemen verstoren.
- Problemen met de infrastructuur: ijzerafzettingen kunnen leiden tot verstoppingen in leidingen en een lagere efficiëntie van het systeem.
- 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 de downstreamprocessen te voorkomen.

2. Zink en mangaan – het ‘fosfaterende paar’
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. Bij het daaropvolgende spoelen met water komen zink- en mangaanionen in de afvalwaterstroom terecht.
Reden voor monitoring en controle:
- Aquatische toxiciteit: Beide metalen zijn zeer giftig voor vissen en andere waterorganismen, zelfs in lage concentraties. Ze beïnvloeden de groei, voortplanting en overleving.
- Zink: Verstoort de kieuwenfunctie van vissen, waardoor de ademhalingsefficiëntie afneemt.
- Mangaan: Chronische blootstelling leidt tot bioaccumulatie en mogelijke neurotoxische effecten.
- Naleving van regelgeving: Nationale en internationale lozingsnormen stellen strenge limieten aan de concentraties zink en mangaan. Effectieve verwijdering vereist doorgaans chemische neerslag met behulp van alkalische reagentia om onoplosbare hydroxiden te vormen.

3. Nikkel – een zwaar metaal met een hoog risico dat strenge regelgeving vereist
Bronnen:
- Inherent aan de grondstoffen: Bepaalde gelegeerde staalsoorten, waaronder roestvrij staal, bevatten nikkel. Dit nikkel lost op in het zuur tijdens het beitsen.
- Oppervlaktebehandelingsprocessen: Sommige gespecialiseerde galvaniserings- of chemische coatings bevatten nikkelverbindingen.
Reden voor monitoring en controle (kritisch belang):
- Gezondheids- en milieurisico's: Nikkel en bepaalde nikkelverbindingen worden geclassificeerd als potentieel kankerverwekkend. Ze vormen ook risico's vanwege hun toxiciteit, allergene eigenschappen en bioaccumulatievermogen, en vormen op de lange termijn een bedreiging voor zowel de menselijke gezondheid als ecosystemen.
- Strikte lozingslimieten: Regelgeving zoals de "Integrated Wastewater Discharge Standard" stelt de laagst toegestane concentraties voor nikkel vast (doorgaans ≤0,5–1,0 mg/L), wat het hoge risiconiveau ervan aangeeft.
- Uitdagingen bij de behandeling: Met conventionele alkalische precipitatie worden de nalevingsniveaus mogelijk niet gehaald. Voor een effectieve verwijdering van nikkel zijn vaak geavanceerde methoden zoals chelerende middelen of sulfideprecipitatie vereist.

Directe lozing van onbehandeld afvalwater zou leiden tot ernstige en aanhoudende verontreiniging van waterlichamen en bodem. Daarom moet al het afvalwater een adequate behandeling ondergaan en grondig worden getest om de naleving ervan te garanderen voordat het wordt geloosd. Realtime monitoring bij de lozingspunten is een cruciale maatregel voor bedrijven om hun milieuverantwoordelijkheden na te komen, naleving van de regelgeving te garanderen en ecologische en juridische risico's te beperken.