Fosfor-Krivac iza vodene "pretilosti"
Ako je amonijačni dušik "otrov" vodenih tijela, onda je fosfor "gnojivo". Pretjerano ispuštanje fosfora u vodena tijela uzrokuje nekontrolirani rast algi, što dovodi do eutrofikacije i konačnog pretvaranja vode u "zelenu kašu". Zbog toga ekološki standardi za ukupni fosfor postaju sve stroži (standard klase A: 0,5 mg/L).
Dakle, kako se točno uklanja fosfor iz sustava za pročišćavanje otpadnih voda?
Postoje tri glavne metode: kemijsko uklanjanje fosfora, biološko uklanjanje fosfora i neke pomoćne tehnologije.
I. Kemijsko uklanjanje fosfora-Jednostavna, brutalna i stabilna "metoda taloženja"
1.1 Osnovna načela
Srž kemijskog uklanjanja fosfora je pretvorba čestica i uklanjanje adsorpcijskog mulja. Dodavanjem kemikalija u otpadnu vodu, topljivi fosfati se pretvaraju u netopljive čestice, koje zatim adsorbira aktivni mulj i uklanja uklanjanjem mulja.
Ovaj proces zapravo uključuje dva koraka:
Pretvorba čestica: Otopljeni fosfatni ioni (PO43-) reagiraju s metalnim ionima stvarajući netopljive čestice fosfata.
Adsorpcija i uklanjanje mulja: fine čestice prianjaju jedna uz drugu ili ih adsorbira aktivni mulj, smanjujući ukupni fosfor uklanjanjem mulja.
Napomena: Neki ljudi vjeruju da je princip uklanjanja fosfora dodavanje metalnih soli u otpadnu vodu, uzrokujući da topljivi fosfat postane netopljive čestice, koje se zatim talože i ispuštaju. Ovo se razlikuje od gledišta predstavljenog u ovom članku.
1.2 Često korištena sredstva i načela reakcije
Srž uklanjanja fosfora soli željeza/aluminija je reakcija metalnih iona s fosfatom kako bi se formirale teško topljive soli, pogodne za neutralne i kisele uvjete. Uklanjanje fosfora od vapna, s druge strane, oslanja se na okoliš s visokim pH da bi se formirali talozi kalcijevog fosfata, ali zahtijeva visok pH i naknadno podešavanje pH, a također proizvodi veliku količinu mulja.
1.3 Tri načina doziranja
Kemijsko uklanjanje fosfora može se podijeliti u tri kategorije na temelju mjesta doziranja. Osobno preporučujem naknadno-uklanjanje fosfora, što omogućuje neovisnu kontrolu i jednostavno podešavanje.
II. Biološko uklanjanje fosfora-"Unutarnja snaga" mikroorganizama
2.1 Glavni igrač: Organizmi koji nakupljaju polifosfat (PAO)
Glavni igrači u biološkom uklanjanju fosfora posebna su vrsta bakterija-organizama koji nakupljaju polifosfat (PAO). Imaju izvanrednu sposobnost: u aerobnim uvjetima mogu apsorbirati fosfor iz otpadne vode u prekomjernim količinama, što rezultira nekoliko puta višim razinama fosfora u njihovim stanicama od običnih bakterija.
2.2 Dvo{1}}ciklus-anaerobnog otpuštanja fosfora, aerobnog unosa fosfora
Proces uklanjanja fosfora iz PAO zahtijeva izmjenično anaerobno i aerobno okruženje:
Faza 1: Anaerobno otpuštanje fosfora
U anaerobnim uvjetima bez otopljenog ili molekularnog kisika, PAO hidroliziraju polifosfate unutar svojih stanica u ortofosfate, otpuštajući ih u vodu.
Oslobođena energija koristi se za apsorpciju hlapljivih masnih kiselina (VFA) u vodi, sintetizirajući unutarstanični izvor ugljika za skladištenje spoja PHB.
Tijekom ove faze, koncentracija fosfora u vodi zapravo raste-ne paničarite, ovo je da se pripremite za "konzumaciju" još više kasnije.
Faza 2: Aerobni unos fosfora
Nakon ulaska u aerobno okruženje, bakterije-akumulacije polifosfata (PAB) razgrađuju pohranjeni PHB unutar svojih stanica kako bi dobile energiju.
Oni prekomjerno apsorbiraju topive ortofosfate iz vode, pohranjujući ih kao polifosfate unutar svojih stanica.
Količina apsorbiranog fosfora daleko premašuje količinu oslobođenu tijekom anaerobnog stadija.
Treća faza: Uklanjanje mulja i uklanjanje fosfora
Nastali mulj-bogat fosforom ispušta se kao višak mulja, čime se fosfor u potpunosti uklanja iz vode.
Iz energetske perspektive, PPB oslobađaju fosfor za dobivanje energije apsorbiranjem organske tvari u anaerobnim uvjetima i razgrađuju organsku tvar za dobivanje energije apsorbiranjem fosfora u aerobnim uvjetima, tvoreći potpuni energetski ciklus.
2.3 Glavni biološki procesi uklanjanja fosfora
Proces A²/O trenutno je najčešći proces istovremenog uklanjanja dušika i fosfora. Nitrifikacija se događa u aerobnom stadiju, denitrifikacija u anoksičnom stadiju, a otpuštanje fosfora u anaerobnom stadiju, pri čemu tri vrste bakterija djeluju sinergistički. Međutim, ima inherentan nedostatak: nitrati u vraćenom mulju mogu ući u anaerobnu zonu, utječući na učinkovitost uklanjanja fosfora. Kako bi se to riješilo, razvijeni su modificirani procesi kao što su UCT proces i invertirani A²/O.
2.4 Čimbenici koji utječu na biološko uklanjanje fosfora
Posebnu pozornost treba obratiti na utjecaj pH: Kada se pH naglo smanji, koncentracija fosfora će naglo porasti iu anaerobnoj i u aerobnoj zoni. Ovo oslobađanje fosfora uzrokovano padom pH je "destruktivno"-ne samo da je neučinkovito, već također dovodi do smanjenja naknadnog aerobnog kapaciteta unosa fosfora.
2.5 Ekonomska usporedba dvaju različitih procesa uklanjanja fosfora
Biološko uklanjanje fosfora zahtijeva izvore ugljika. Za neka postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda kojima nedostaju izvori ugljika, kemijsko uklanjanje fosfora jeftinije je 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 izgrađenog močvarnog fosfora
Ova metoda koristi višestruke procese kao što su apsorpcija močvarnih biljaka, adsorpcija supstrata i mikrobna transformacija za sinergističko uklanjanje fosfora. Njegove prednosti su niska cijena, visoka učinkovitost i ekološka-prihvatljivost; njegovi nedostaci su velike potrebe za površinom i sezonski utjecaj.
3.2 Metoda unutarnje elektrolize željeznih ljuskica
Sloj za pakiranje željeznog otpada ugrađen je u spremnik za kiseljenje. Željezni otpad podvrgava se unutarnjoj elektrolizi u kiseloj sredini, proizvodeći Fe²⁺, koji se oksidira u Fe3⁺ tijekom naknadne aeracije, stvarajući talog s fosfatnim ionima. Ova metoda je jeftina-i ne zahtijeva promjene u postojećem procesu, ali je potrebno redovito održavanje ispiranjem.
IV. Kako odabrati metodu uklanjanja fosfora?
Efluent koji zahtijeva klasu A (0,5 mg/L): Malo je vjerojatno da će same biološke metode dosljedno zadovoljiti standard; kemijsko 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 s-niskim sadržajem ugljika: biološko uklanjanje fosfora je skupo; kemijsko uklanjanje fosfora preporučuje se kao alternativa.