מקרה יישום של ניטור שפכים בחברת ייצור ספרינג

בתהליך טיפול פני השטח של קפיצים, נעשה שימוש בפוספטציה ליצירת ציפוי מגן המונע קורוזיה. תהליך זה כרוך בטבילת קפיצים בתמיסת פוספטציה המכילה יוני מתכת כגון אבץ, מנגן וניקל. באמצעות תגובות כימיות, נוצר שכבת מלח פוספט בלתי מסיסת על פני הקפיץ.

תהליך זה מייצר שני סוגים עיקריים של שפכים
1. תמיסת אמבט פוספטציה: אמבט הפוספטציה דורש החלפה תקופתית, וכתוצאה מכך נוצרת נוזל פסולת בריכוז גבוה. מזהמים עיקריים כוללים אבץ, מנגן, ניקל ופוספט.
2. מי שטיפה מזרחניים: לאחר הזרחת מי השטיפה, מתבצעים מספר שלבי שטיפה. למרות שריכוז המזהמים נמוך מזה של האמבטיה המשומשת, הנפח משמעותי. מי שטיפה אלה מכילים אבץ, מנגן, ניקל וזרחן כולל, המהווים את המקור העיקרי למי שפכים מזרחניים במתקני ייצור מעיינות.

סקירה מפורטת של מזהמים עיקריים:
1. ברזל - מזהם מתכתי עיקרי
מקור: מקורו בעיקר בתהליך כבישה חומצית, שבו פלדת קפיץ מטופלת בחומצה הידרוכלורית או גופרתית כדי להסיר אבנית תחמוצת ברזל (חלודה). כתוצאה מכך, יוני ברזל מתמוססים באופן משמעותי במי השפכים.
רציונל לניטור ובקרה:
- השפעה חזותית: בעת הפליטה, יוני ברזל מתחמצנים ליוני ברזל, ויוצרים משקעים של ברזל הידרוקסיד בצבע חום-אדמדם הגורמים לעכירות ולשינוי צבע של גופי מים.
- השפעות אקולוגיות: הידרוקסיד ברזל המצטבר יכול לשקוע על אפיקי נהרות, לחנוק אורגניזמים בים ולשבש מערכות אקולוגיות מימיות.
- בעיות תשתית: משקעי ברזל עלולים להוביל לסתימת צנרת ולהפחתת יעילות המערכת.
- דרישות הטיפול: למרות רעילותו הנמוכה יחסית, ברזל קיים בדרך כלל בריכוזים גבוהים וניתן להסירו ביעילות באמצעות התאמת רמת החומציות (pH) ושקיעה. טיפול מקדים חיוני כדי למנוע הפרעה לתהליכים במורד הזרם.

2. אבץ ומנגן – "זוג הפוספטים"
מקורות: יסודות אלה מקורם בעיקר בתהליך הפוספטציה, שהוא קריטי לשיפור עמידות בפני חלודה והידבקות הציפוי. רוב יצרני הקפיצים משתמשים בתמיסות פוספטציה מבוססות אבץ או מנגן. שטיפה במים לאחר מכן נושאת יוני אבץ ומנגן לזרם השפכים.
רציונל לניטור ובקרה:
- רעילות מימית: שתי המתכות מפגינות רעילות משמעותית לדגים ולאורגניזמים ימיים אחרים, אפילו בריכוזים נמוכים, ומשפיעות על גדילה, רבייה והישרדות.
אבץ: פוגע בתפקוד הזימים של הדגים, ופוגע ביעילות הנשימה.
- מנגן: חשיפה כרונית מובילה להצטברות ביולוגית ולהשפעות נוירוטוקסיות פוטנציאליות.
- תאימות לתקנות: תקני פריקה לאומיים ובינלאומיים מטילים מגבלות מחמירות על ריכוזי אבץ ומנגן. הסרה יעילה דורשת בדרך כלל משקעים כימיים באמצעות ריאגנטים אלקליים ליצירת הידרוקסידים בלתי מסיסים.

3. ניקל - מתכת כבדה בסיכון גבוה הדורשת רגולציה מחמירה
מקורות:
- טבוע בחומרי גלם: פלדות סגסוגת מסוימות, כולל נירוסטה, מכילות ניקל, אשר מתמוסס בחומצה במהלך הכבישה.
- תהליכי טיפול פני השטח: חלק מהציפויים האלקטרוליטיים או הציפויים הכימיים הייעודיים משלבים תרכובות ניקל.
רציונל לניטור ובקרה (חשיבות קריטית):
- סכנות בריאותיות וסביבתיות: ניקל ותרכובות ניקל מסוימות מסווגות כמסרטנים פוטנציאליים. הן מהוות סיכונים גם בשל רעילותן, תכונותיהן האלרגניות ויכולתן להצטברות ביולוגית, ומהווים איום ארוך טווח הן על בריאות האדם והן על מערכות אקולוגיות.
- מגבלות פליטה מחמירות: תקנות כגון "תקן פליטה משולבת של שפכים" קובעות בין הריכוזים הנמוכים ביותר המותרים עבור ניקל (בדרך כלל ≤0.5–1.0 מ"ג/ליטר), דבר המשקף את רמת הסיכון הגבוהה שלו.
- אתגרי טיפול: ייתכן שמשקעים אלקליים קונבנציונליים לא ישיגו רמות תאימות; שיטות מתקדמות כגון חומרי קלאציה או משקעים גופריתיים נדרשות לעתים קרובות להסרת ניקל יעילה.

פליטה ישירה של שפכים לא מטופלים תגרום לזיהום סביבתי חמור ומתמשך של גופי מים וקרקע. לכן, כל השפכים חייבים לעבור טיפול נאות ובדיקות קפדניות כדי להבטיח עמידה בדרישות לפני השחרור. ניטור בזמן אמת ביציאת הפליטה משמש כאמצעי קריטי עבור ארגונים למילוי אחריות סביבתית, הבטחת עמידה בתקנות והפחתת סיכונים אקולוגיים ומשפטיים.