Stosowanie wapna w ochronie środowiska i procesach przygotowania
wody ma bogatą tradycję. Wapno jest przeważnie najtańszym,
a jednocześnie najbardziej "przyjaznym" środowisku
środkiem stabilizującym, regulującym pH i higienizującym.
W zależności od technologii i celu, jaki ma być osiągnięty
stosuje się tu wapno palone lub hydratyzowane. Zużycie wapna
w ochronie środowiska i stacjach uzdatniania wody systematycznie
wzrasta.
1. Uzdatnianie wody przemysłowej i pitnej
Wapno gaszone lub mleko wapienne (zawiesina wodna wapna gaszonego
zawierająca głównie wodorotlenek wapniowy) stosowane są powszechnie
w procesach przygotowania wody pitnej, a także wody używanej
do celów technologicznych. W tym obszarze zastosowań wyróżnić
można następujące procesy wymagające użycia wapna:
Wyróżniamy dwa podstawowe typy twardości wody: twardość przemijającą
lub węglanową ustępującą po zagotowaniu wody oraz twardość
wywoływaną obecnością związków innych, niż węglany.
Podwyższona twardość wyklucza w wielu przypadkach możliwość
bezpośredniego użycia wody do celów bytowych. Przede wszystkim
jednak uniemożliwia jej wykorzystanie jako medium w układach
chłodzenia i systemach grzewczych.
Obydwa wymienione wyżej typy twardości można redukować przy
pomocy wapna.
Twardość węglanowa wywoływana obecnością kwaśnych węglanów
wapnia i magnezu ustępuje po zadaniu wody wapnem gaszonym.
Zachodzi reakcja przemiany węglanów kwaśnych (bikarbonatów)
w związki obojętne strącające się w postaci usuwalnych osadów.
Proces ten nazywamy czasami dekarbonizacją wody.
Twardość niewęglanową redukuje się w tzw. procesie sodowo-wapiennym
przy użyciu sody kalcynowanej i wapna gaszonego. Rozpuszczone
w wodzie związki wapnia i magnezu przechodzą w tym procesie
w nierozpuszczalne węglany i wodorotlenki strącające się w
postaci osadu.
Pewne ilości wapna gaszonego wykorzystywane są do neutralizacji
wód o naturalnie podwyższonym stopniu kwasowości. Większe
znaczenie ma natomiast użycie tego czynnika w celu optymalizacji
pH wody poddawanej następnie procesom koagulacji, flokulacji
i oddzielania osadów, które przebiegają najwydajniej w dość
wąskich zakresach pH, w środowisku lekko zasadowym (na przykład
strącanie wodorotlenku magnezu przebiega najlepiej w zakresie
pH od 9,5 do 10).
Nawet w zakresie pH od 7 do 9 (a więc w środowisku lekko
zasadowym) woda może wymywać żelazo, miedź, cynk i ołów z
materiałów, z których wykonano rury wodociągowe. Może to prowadzić
do zanieczyszczenia wody oraz przyspieszonej korozji systemów
dystrybucji. Ryzyka te minimalizuje się poprzez stabilizację
pH wody, to jest utrzymanie tego wskaźnika na poziomie, przy
którym występuje nasycenie wody węglanem wapniowym, który
nie strąca się, ale też nie wypłukuje z istniejących naturalnych
powłok ochronnych. W zależności od składu chemicznego wody
pH stabilizacji wynosi od 7,8 do 9,2.
Wapno produkowane w Zakładzie Wapienniczym Kujawy nadaje się
do uzdatniania i oczyszczania wody do celów bytowo-gospodarczych
oraz wody używanej we wszystkich gałęziach przemysłu. Atesty
jakościowe wydane przez Państwowy Zakład Higieny pozwalają
na jego wykorzystanie w przypadku uzdatniania wody do celów
produkcji spożywczej, jak i do uzdatniania wody pitnej.
2. Oczyszczanie ścieków i neutralizacja osadów pościekowych
Istnieją trzy główne metody oczyszczania ścieków: metoda
mechaniczna, biologiczna i fizyko-chemiczna. Metody te czasami
stosowane są jednocześnie, przenikając się i uzupełniając.
W procesach bazujących na w.w. metodach istotną i rosnącą
jest rola wapna.
Ścieki kwaśne neutralizowane są wapnem, które charakteryzuje
się odczynem silnie zasadowym. W ściekach z szeregu branż
przemysłu chemicznego, a także szklarskiego, obróbki metali
itp. zawarte są rozpuszczalne toksyczne związki, które w procesie
neutralizacji wapnem przechodzą w obojętne dla środowiska
i zdrowia ludzi związki wapnia. Związki te, jako nierozpuszczalne,
mogą być łatwo oddzielone przez wirowanie i filtrację oraz
bezpiecznie składowane lub przekazywane do ponownego wykorzystania.
Wapno wiąże na przykład niezwykle toksyczne fluorki, a także
przekształca sole metali ciężkich w związki nierozpuszczalne
i przez to nierozprzestrzeniające się w środowisku.
Wapno wykorzystywane jest szeroko w przeróbce i zagospodarowaniu
osadów pościekowych, w szczególności osadów pochodzących z
biologicznych oczyszczalni ścieków. Dodatek wapna palonego
(zawierającego głównie aktywny tlenek wapniowy CaO) powoduje
osuszanie osadów, a co za tym idzie zmniejszanie ich objętości.
Następuje przy tym tak zwana "higienizacja" osadów
polegająca na niszczącym działaniu podwyższonej temperatury
reakcji hydratacji tlenku wapniowego i podwyższonego pH na
patogeny takie, jak wirusy, bakterie oraz pasożyty i ich jaja.
Zahamowane zostają procesy gnilne, a co za tym idzie wydzielanie
się tzw. "gazów złowonnych". Związaniu (immobilizacji)
ulęgają metale ciężkie. Tak przetworzone osady pościekowe
stanowią cenny nawóz organiczno-mineralny. Przetwarzanie osadów
przy użyciu wapna jest, w porównaniu ze składowaniem lub suszeniem
termicznym, metodą najskuteczniejszą i najkorzystniejszą ekonomicznie.
3. Oczyszczanie gazów odlotowych
Zjawisko kwaśnych deszczów, obecne we wszystkich krajach
uprzemysłowionych i wraz z globalnymi zjawiskami klimatycznymi
przemieszczające się w rejony dotychczas nie dotknięte negatywnymi
zjawiskami środowiskowymi, wywołuje skutki wtórne o katastrofalnych
konsekwencjach. Zakwaszenie gleb i wód obniżające plony i
wydajność łowisk, korozja konstrukcji stalowych i betonowych,
zniszczenie roślinności - to tylko niektóre z nich.
Kwaśne deszcze to głównie efekt emisji do atmosfery gazów
pochodzących ze spalania paliw zawierających siarkę i chlor.
Proces spalania uwalnia te składniki w postaci dwutlenku siarki
(SO2) i chlorowodoru (HCl), które ulegając kolejnym przemianom
w atmosferze przechodzą w silne kwasy: siarkowy i solny. Usuwanie
chloru i siarki z paliw, chociaż stosowane, napotyka na liczne
bariery technologiczne. Stąd punkt ciężkości walki z emisją
kwaśnych składników gazów odlotowych przesunął się w kierunku
usuwania ich ze spalin kotłowych i innych rodzajów odgazów.
Dla zachowania równowagi środowiskowej najistotniejsze znaczenie
ma odsiarczanie spalin kotłowych (w procesie tym usuwa się
również inne gazy kwaśne, w tym chlorowodór). Istnieją trzy
metody odsiarczania (od pierwszych liter terminu anglojęzycznego
Flue Gas Desulphurisation nazywamy je metodami FGD): metoda
sucha, półsucha i mokra.
Obecnie pracujące instalacje FGD bazują głównie na wykorzystaniu
sorbentów wapiennych, bądĽ to w postaci mączek wapniakowych,
bądź zawiesin wapna gaszonego. W czasie oczyszczania dochodzi
do związania i jednoczesnego utlenienia dwutlenku siarki,
w wyniku czego otrzymuje się siarczan wapniowy (gips). Gips
ten, zwany reagipsem, posiada szereg zastosowań w przemyśle
materiałów budowlanych (np. przy wytwarzaniu płyt gipsowo-kartonowych).
Zawarty w spalinach chlorowodór przechodzi w rozpuszczalny
chlorek wapniowy, który w pewnych technologiach może być odzyskiwany
ze ścieków poneutralizacyjnych w postaci produktu handlowego.
|