Fosfor-Krivac iza vode "gojaznost"
Ako je amonijačni dušik "otrov" vodenih tijela, onda je fosfor "đubrivo". Prekomjerno ispuštanje fosfora u vodena tijela uzrokuje nekontroliran rast algi, što dovodi do eutrofikacije i na kraju pretvara vodu u "zelenu kašu". Zbog toga ekološki standardi za ukupni fosfor postaju sve stroži (standard klase A: 0,5 mg/L).
Dakle, kako se tačno fosfor uklanja iz sistema za prečišćavanje otpadnih voda?
Postoje tri glavne metode: hemijsko uklanjanje fosfora, biološko uklanjanje fosfora i neke pomoćne tehnologije.
I. Hemijsko uklanjanje fosfora-Jednostavna, brutalna i stabilna "metoda sedimentacije"
1.1 Osnovni principi
Srž hemijskog uklanjanja fosfora je konverzija čestica i uklanjanje adsorpcionog mulja. Dodavanjem hemikalija u otpadnu vodu, rastvorljivi fosfati se pretvaraju u nerastvorljive čestice, koje se zatim adsorbuju aktivnim muljem i uklanjaju uklanjanjem mulja.
Ovaj proces zapravo uključuje dva koraka:
Konverzija čestica: Otopljeni fosfatni joni (PO43-) reaguju sa ionima metala i formiraju nerastvorljive čestice fosfata.
Adsorpcija i uklanjanje mulja: Fine čestice se lijepe jedna za drugu ili se adsorbiraju aktivnim muljem, smanjujući ukupni fosfor uklanjanjem mulja.
Napomena: Neki ljudi vjeruju da je princip uklanjanja fosfora dodavanje agensa soli metala u otpadnu vodu, uzrokujući da rastvorljivi fosfat postane netopive čestice, koje se tada talože i ispuštaju. Ovo se razlikuje od gledišta predstavljenog u ovom članku.
1.2 Često korištena sredstva i principi reakcije
Srž uklanjanja fosfora iz soli gvožđa/aluminijuma je reakcija metalnih jona sa fosfatom da se formiraju slabo rastvorljive soli, pogodne za neutralne i kisele uslove. S druge strane, uklanjanje vapnenog fosfora se oslanja na okruženje visokog pH da bi se formirali precipitati kalcijum fosfata, ali zahteva visok pH i naknadno podešavanje pH vrednosti, a takođe proizvodi veliku količinu mulja.
1.3 Tri metode doziranja
Hemijsko uklanjanje fosfora može se podijeliti u tri kategorije na osnovu lokacije doziranja. Lično preporučujem naknadno-uklanjanje fosfora, što omogućava nezavisnu kontrolu i jednostavno podešavanje.
II. Biološko uklanjanje fosfora-"Unutrašnja snaga" mikroorganizama
2.1 Osnovni igrač: organizmi koji akumuliraju polifosfate (PAO)
Glavni akteri u biološkom uklanjanju fosfora su posebna vrsta bakterija-organizama koji akumuliraju polifosfat (PAO). Imaju izuzetnu sposobnost: u aerobnim uslovima, mogu apsorbovati fosfor iz otpadne vode u prevelikim količinama, što rezultira nivoom fosfora u njihovim ćelijama nekoliko puta višim od običnih bakterija.
2.2 Dvofazni ciklus-anaerobnog oslobađanja fosfora, aerobnog unosa fosfora
Proces uklanjanja fosfora iz PAO-a zahtijeva naizmjenično anaerobno i aerobno okruženje:
Faza 1: anaerobno oslobađanje fosfora
U anaerobnim uslovima bez rastvorenog kiseonika ili molekularnog kiseonika, PAO hidroliziraju polifosfate unutar svojih ćelija u ortofosfate, otpuštajući ih u vodu.
Oslobođena energija se koristi za apsorpciju hlapljivih masnih kiselina (VFA) u vodi, sintetizirajući intracelularno jedinjenje za skladištenje ugljika PHB.
Tokom ove faze, koncentracija fosfora u vodi se zapravo povećava-ne paničarite, ovo je da se pripremite za kasnije "trošenje".
Faza 2: Aerobni unos fosfora
Nakon ulaska u aerobno okruženje, bakterije{0}}akumulirajuće polifosfate (PAB) razgrađuju uskladišteni PHB u svojim ćelijama kako bi dobili energiju.
Oni prekomjerno apsorbiraju topljive ortofosfate iz vode, pohranjujući ih kao polifosfate u svojim stanicama.
Količina apsorbiranog fosfora daleko premašuje količinu oslobođenu tokom anaerobne faze.
Treća faza: uklanjanje mulja i fosfora
Nastali mulj bogat{0}} fosforom se ispušta kao višak mulja, čime se u potpunosti uklanja fosfor iz vode.
Iz energetske perspektive, PPB oslobađaju fosfor da bi dobili energiju apsorbirajući organsku materiju u anaerobnim uslovima i razgrađuju organsku materiju da bi dobili energiju apsorbujući fosfor u aerobnim uslovima, formirajući potpuni energetski ciklus.
2.3 Glavni tok bioloških procesa uklanjanja fosfora
A²/O proces je trenutno najčešći proces istovremenog uklanjanja dušika i fosfora. Nitrifikacija se događa u aerobnoj fazi, denitrifikacija u anoksičnoj fazi, a oslobađanje fosfora u anaerobnoj fazi, pri čemu tri vrste bakterija rade sinergistički. Međutim, ima svoj inherentni nedostatak: nitrati u vraćenom mulju mogu ući u anaerobnu zonu, utičući na efikasnost uklanjanja fosfora. Da bi se ovo riješilo, razvijeni su modificirani procesi kao što su UCT proces i invertirani A²/O.
2.4 Faktori koji utječu na biološko uklanjanje fosfora
Posebnu pažnju treba obratiti na uticaj pH vrednosti: Kada se pH naglo smanji, koncentracija fosfora će naglo porasti i u anaerobnoj i u aerobnoj zoni. Ovo oslobađanje fosfora uzrokovano padom pH je "destruktivno"-ne samo da je neefikasno, već i dovodi do smanjenja naknadnog aerobnog kapaciteta apsorpcije fosfora.
2.5 Ekonomsko poređenje dva različita procesa uklanjanja fosfora
Biološko uklanjanje fosfora zahtijeva izvore ugljika. Za neka postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda koja nemaju izvore ugljika, hemijsko uklanjanje fosfora je jeftinije od biološkog uklanjanja fosfora iz ekonomske perspektive. Međutim, prednost biološkog uklanjanja fosfora je u tome što proizvodi manje mulja i ne zahtijeva vanjske kemikalije.
III. Druge tehnologije uklanjanja fosfora
3.1 Uklanjanje fosfora iz izgrađenih močvara
Ova metoda koristi više procesa kao što su apsorpcija močvarnih biljaka, adsorpcija supstrata i mikrobna transformacija kako bi se sinergistički uklonio fosfor. Njegove prednosti su niska cijena, visoka efikasnost i eko{1}prijateljstvo; njegovi nedostaci su veliki zahtjevi za zemljištem i sezonski utjecaj.
3.2 Metoda interne elektrolize željeznih pahuljica
U rezervoar za zakiseljavanje ugrađen je sloj za pakovanje gvožđa. Ostatak željeza se podvrgava unutrašnjoj elektrolizi u kiseloj sredini, stvarajući Fe²⁺, koji se oksidira u Fe³⁺ tokom naknadne aeracije, formirajući talog sa jonima fosfata. Ova metoda je niska-i ne zahtijeva promjene u postojećem procesu, ali je potrebno redovno održavanje povratnog ispiranja.
IV. Kako odabrati metodu uklanjanja fosfora?
Efluent koji zahtijeva klasu A (0,5 mg/L): malo je vjerovatno da će same biološke metode dosljedno ispunjavati standard; hemijsko uklanjanje fosfora preporučuje se kao dodatak. Međutim, uklanjanje fosfora zahtijeva nisku starost mulja, dok denitrifikacija zahtijeva visoku starost mulja, stvarajući sukob i otežavajući kontrolu (to je kompromis).
Otpadne vode sa niskim-izvorom ugljenika: biološko uklanjanje fosfora je skupo; Kao alternativa preporučuje se hemijsko uklanjanje fosfora.
