Utilization of calcium carbide waste to remove lead from integrated circuits industrial wastewater

Abstract

The feasibility of utilizing calcium carbide waste to remove lead in integrated circuits industrial wastewater was investigated. The integrated circuits industrial wastewater and calcium carbide were sampled, and chemical and physical characteristics were analyzed. They were treated under various conditions of reacting dosages, rapid mixing speeds, rapid mixing times, slow mixing speeds and slow mixing times. The effluent qualities such as pH and lead concentration after treatment were monitored and used for selecting suitable treatment conditions including pH criterion of effluent standard requirement and maximum lead removal efficiency. Regarding these conditions, the heavy metals (copper and nickel) and other pollutants (color, COD, SS, and TDS) in the effluent were observed. The sludge quantities, volume, density, and heavy metal leachability were also determined. Integrated circuits industrial wastewater had a low pH value and contained high TDS and lead concentrations. Calcium carbide waste had a moderate moisture content, high pH value and low heavy metal contamination. It was composed of calcium hydroxide, calcium carbonate and graphite. The treatment efficiency increased with increased dosage, mixing times and speeds. There were two major treatment mechanisms: sorption and precipitation. The best treatment condition was 3.4 grams of calcium carbide waste per liter of wastewater, 120 rpm rapid mixing speed, 4 minutes rapid mixing time, 50 rpm slow mixing speed, and 50 minutes slow mixing time. It gave a pH value and lead concentration of the treated wastewater of 8.8 and 0.089 mg/L, respectively. The maximum lead removal efficiency was up to 99%. This application contributed a low sludge volume (5.7 g/L) and leachability of heavy metals was in the range of standard requirements. Further study should put an emphasis on increasing SS, TDS, and COD removal efficiencies. The investigation of possible environmental risks from the sediment should be monitored in order to comply with regulations and ensure a healthy environment. The economic feasibility of using calcium carbide waste requires further investigation.

ศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้ประโยชน์จากกากแคลเซียมคาร์ไบด์ที่เกิดจากกระบวนผลิตก๊าซอเซทิลีน ในการกำจัดตะกั่วในน้ำเสียจากอุตสาหกรรมแผงวงจรไฟฟ้า โดยทำการเก็บตัวอย่างน้ำเสียและกากแคลเซียมคาร์ไบด์มาวิเคราะห์สมบัติทางกายภาพและเคมี ศึกษาประสิทธิภาพการกำจัดตะกั่วที่สภาวะต่างๆ คือ อัตราการใช้กาก อัตราการกวนเร็ว ระยะเวลาการกวนเร็ว อัตราการกวนช้า และระยะเวลาการกวนช้าที่แตกต่างกัน จนได้สภาวะ การบำบัดที่เหมาะสม ศึกษาเปรียบเทียบความเป็นกรด-ต่าง ปริมาณมลสารที่เหลือในน้ำทิ้ง ประสิทธิภาพในการบำบัดตะกั่ว ปริมาณตะกอนที่เกิดขึ้นภายหลังการบำบัด และศึกษาความสามารถในการชะละลายของตะกั่วจากกากตะกอนภายหลังการบำบัดที่สภาวะที่เหมาะสมน้ำเสียจากอุตสาหกรรมแผงวงจรไฟฟ้า มีฤทธิ์เป็นกรดสูง ค่าของแข็งละลายทั้งหมดสูง และมีปริมาณตะกั่วสูงกว่าเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำทิ้งของกรมโรงงานอุตสาหกรรม ส่วนกากแคลเซียมคาร์ไบด์มีความชื้นปานกลาง มีฤทธิ์เป็นด่างสูง มีองค์ประกอบของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ แคลเซียมคาร์บอเนต และแกรไฟต์ กลไกที่เกิดขึ้นในการกำจัดตะกั่วคือ การดูดซับและการตกตะกอนเคมี สภาวะที่เหมาะสมในการบำบัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมแผงวงจรไฟฟ้าด้วยกากแคลเซียมคาร์ไบด์คือกากแคลเซียมคาร์ไบด์ 3.4 กรัมต่อลิตรของน้ำเสีย อัตราการกวนเร็ว 120 รอบต่อนาที ระยะเวลาในการกวนเร็ว 4 นาที อัตราการกวนช้า 50 รอบต่อนาที และระยะเวลาในการกวนช้า 50 นาที ค่าความเป็นกรด-ด่างที่ตรวจวัดได้ภายหลังการบำบัดที่สภาวะที่เหมาะสมคือ 8.82 และปริมาณตะกั่ว 0.089 มิลลิกรัมต่อลิตร ซึ่งอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานคุณภาพน้ำทิ้งของกรมโรงงานอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพการกำจัดตะกั่วสูงสุดถึงร้อยละ 99 โดยการบำบัดด้วยกากแคลเซียมคาร์ไบด์ก่อให้เกิดปริมาณตะกอนภายหลังการบำบัด (5.7 กรัมต่อลิตร) และความสามารถในการชะละลายโลหะหนักจากกากตะกอนต่ำ การศึกษาในครั้งต่อไปควรศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดค่าของแข็งละลายทั้งหมดและของแข็งแขวนลอยทั้งหมดและซีโอดี ควรติดตามตรวจสอบความเสี่ยงทางสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นจากกากตะกอน ตามข้อกำหนดต่างๆและสร้างความมั่นใจด้านคุณภาพสิ่งแวดล้อม ยังมีความจำเป็นที่จะต้องทำการศึกษาความเป็นไปได้เชิงเศรฐศาสตร์ถึงการใช้ประโยชน์กากแคลเซียมคาร์ไบด์ เพื่อให้เกิดการนำไปใช้ในทางปฏิบัติ