Fosfor{0}}Vee "rasvumise" süüdlane
Kui ammoniaaklämmastik on veekogude "mürk", siis fosfor on "väetis". Fosfori liigne sattumine veekogudesse põhjustab vetikate kontrollimatut kasvu, mis viib eutrofeerumiseni ja muudab vee lõpuks "roheliseks pudruks". Seetõttu muutuvad üldfosfori keskkonnastandardid üha karmimaks (A-klassi standard: 0,5 mg/L).
Kuidas siis täpselt fosforit reoveepuhastussüsteemidest eemaldatakse?
On kolm peamist meetodit: keemiline fosfori eemaldamine, bioloogiline fosfori eemaldamine ja mõned abitehnoloogiad.
I. Keemiline fosfori eemaldamine-Lihtne, jõhker ja stabiilne settimismeetod
1.1 Põhiprintsiibid
Fosfori keemilise eemaldamise tuumaks on osakeste muundamine ja adsorptsioonimuda eemaldamine. Lisades reovette kemikaale, muudetakse lahustuvad fosfaadid lahustumatuteks osakesteks, mis seejärel adsorbeeritakse aktiivmudaga ja eemaldatakse muda eemaldamise teel.
See protsess koosneb tegelikult kahest etapist:
Osakeste muundamine: lahustunud fosfaadiioonid (PO43-) reageerivad metalliioonidega, moodustades lahustumatud fosfaadiosakesed.
Adsorptsioon ja muda eemaldamine: peened osakesed kleepuvad üksteise külge või adsorbeeritakse aktiivmudaga, vähendades muda eemaldamise kaudu üldfosfori kogust.
Märkus. Mõned inimesed usuvad, et fosfori eemaldamise põhimõte seisneb selles, et reoveele lisatakse metallisoola aineid, mis põhjustab lahustuva fosfaadi muutumist lahustumatud osakesteks, mis seejärel sadestuvad ja väljuvad. See erineb selles artiklis esitatud seisukohast.
1.2 Tavaliselt kasutatavad ained ja reaktsioonipõhimõtted
Raua/alumiiniumsoola fosfori eemaldamise tuumaks on metalliioonide reaktsioon fosfaadiga, et moodustada vähelahustuvaid sooli, mis sobivad neutraalsetes ja happelistes tingimustes. Lubja fosfori eemaldamine seevastu tugineb kaltsiumfosfaadi sademete moodustamiseks kõrge pH keskkonnale, kuid see nõuab kõrget pH-d ja sellele järgnevat pH reguleerimist ning tekitab ka suure hulga muda.
1.3 Kolm annustamismeetodit
Fosfori keemilise eemaldamise võib doseerimiskoha alusel jagada kolme kategooriasse. Isiklikult soovitan fosfori-järgset eemaldamist, mis võimaldab sõltumatut kontrolli ja hõlpsat reguleerimist.
II. Bioloogiline fosfori eemaldamine{1}}Mikroorganismide "sisemine tugevus".
2.1 Põhimängija: polüfosfaati akumuleerivad organismid (PAO)
Bioloogilise fosfori eemaldamise peamised tegijad on teatud tüüpi bakterid{0}}polüfosfaati akumuleerivad organismid (PAO). Neil on märkimisväärne võime: aeroobsetes tingimustes suudavad nad reoveest liigses koguses fosforit absorbeerida, mille tulemuseks on fosforisisaldus nende rakkudes mitu korda kõrgem kui tavalistel bakteritel.
2.2 Kahe-etapiline tsükkel-anaeroobne fosfori vabanemine, aeroobne fosfori omastamine
PAO-de fosfori eemaldamise protsess nõuab vaheldumisi anaeroobset ja aeroobset keskkonda:
1. etapp: anaeroobse fosfori vabanemine
Anaeroobsetes tingimustes, kus pole lahustunud hapnikku ega molekulaarset hapnikku, hüdrolüüsivad PAO-d oma rakkudes olevad polüfosfaadid ortofosfaatideks, vabastades need vette.
Vabanenud energiat kasutatakse vees lenduvate rasvhapete (VFA) absorbeerimiseks, sünteesides rakusisese süsinikuallika akumulatsiooniühendi PHB.
Selles etapis fosfori kontsentratsioon vees tegelikult suureneb{0}}ärge paanitsege, see on selleks, et valmistuda hilisemaks "tarbimiseks".
2. etapp: aeroobne fosfori omastamine
Aeroobsesse keskkonda sattudes lagundavad polüfosfaate{0}}akumuleerivad bakterid (PAB) energia saamiseks rakkudes talletatud PHB-d.
Nad absorbeerivad veest liigselt lahustuvaid ortofosfaate, säilitades need oma rakkudes polüfosfaatidena.
Imendunud fosfori kogus ületab tunduvalt anaeroobses etapis vabaneva koguse.
Kolmas etapp: muda eemaldamine ja fosfori eemaldamine
Saadud fosfori{0}}rikas muda juhitakse välja liigse mudana, eemaldades seega fosfori veest täielikult.
Energia vaatenurgast vabastavad PPB-d fosforit, et saada energiat, neelates orgaanilist ainet anaeroobsetes tingimustes, ja lagundavad orgaanilist ainet energia saamiseks, absorbeerides fosforit aeroobsetes tingimustes, moodustades täieliku energiatsükli.
2.3 Peamised bioloogilised fosfori eemaldamise protsessid
A²/O protsess on praegu kõige levinum samaaegne lämmastiku ja fosfori eemaldamise protsess. Nitrifikatsioon toimub aeroobses staadiumis, denitrifikatsioon anoksilises staadiumis ja fosfori vabanemine anaeroobses staadiumis, kusjuures kolme tüüpi bakterid töötavad sünergistlikult. Sellel on aga omane puudus: tagastatud mudas sisalduvad nitraadid võivad siseneda anaeroobsesse tsooni, mõjutades fosfori eemaldamise tõhusust. Selle lahendamiseks on välja töötatud modifitseeritud protsessid, nagu UCT protsess ja inverteeritud A²/O.
2.4 Bioloogilise fosfori eemaldamist mõjutavad tegurid
Erilist tähelepanu tuleks pöörata pH mõjule: pH järsul langemisel tõuseb fosfori kontsentratsioon järsult nii anaeroobses kui ka aeroobses tsoonis. See pH langusest põhjustatud fosfori vabanemine on "hävitav"-mitte ainult ebaefektiivne, vaid viib ka järgneva aeroobse fosfori omastamise võime vähenemiseni.
2.5 Kahe erineva fosfori eemaldamise protsessi majanduslik võrdlus
Bioloogiliseks fosfori eemaldamiseks on vaja süsinikuallikaid. Mõnede süsinikuallikateta reoveepuhastite puhul on keemiline fosfori eemaldamine majanduslikust seisukohast odavam kui bioloogiline fosfori eemaldamine. Bioloogilise fosforieemalduse eeliseks on aga see, et see tekitab vähem muda ja ei vaja väliseid kemikaale.
III. Muud fosfori eemaldamise tehnoloogiad
3.1 Ehitatud märgalade fosfori eemaldamine
See meetod kasutab fosfori sünergistlikuks eemaldamiseks mitmeid protsesse, nagu märgalade taimede neeldumine, substraadi adsorptsioon ja mikroobide transformatsioon. Selle eelised on madal hind, kõrge efektiivsus ja keskkonnasõbralikkus; selle puudused on suured maa-ala nõuded ja hooajaline mõju.
3.2 Raudhelveste sisemise elektrolüüsi meetod
Hapestamispaaki on paigaldatud rauajääkide pakkekiht. Rauajäägid läbivad happelises keskkonnas sisemise elektrolüüsi, mille käigus tekib Fe²⁺, mis järgneva aeratsiooni käigus oksüdeerub Fe³⁺-ks, moodustades fosfaadiioonidega sademe. See meetod on odav-ja ei nõua olemasoleva protsessi muutmist, kuid vajalik on regulaarne tagasipesu hooldus.
IV. Kuidas valida fosfori eemaldamise meetodit?
Heitvesi, mis nõuab A-klassi (0,5 mg/L): Tõenäoliselt ei vasta bioloogilised meetodid üksi järjekindlalt standardile; lisandina on soovitatav keemiline fosfori eemaldamine. Fosfori eemaldamine nõuab aga madalat muda vanust, samas kui denitrifikatsioon nõuab kõrget muda vanust, mis tekitab konflikti ja muudab kontrolli keeruliseks (see on kompromiss).
Madala-süsinikuallikaga reovesi: fosfori bioloogiline eemaldamine on kulukas; alternatiivina soovitatakse keemilist fosfori eemaldamist.