Tavaline bioloogiline töötlemine võib tõhusalt lagundada vees enamiku KHT-d ning anoksiliste denitrifikatsiooniprotsesside lisamisega saab tõhusalt eemaldada ka üldlämmastiku. Fosfori, raskmetalliioonide ja kõvaduse ioonide puhul on aga lihtsate bioloogiliste protsesside eemaldamise efekt piiratud: mikroorganismid suudavad oma kasvu ja ainevahetuse kaudu omastada vaid väikese koguse fosforit, mis ei suuda stabiilselt normidele vastata; samas kui raskmetalle ja kõvadusioone ei saa biolagundada ning bioloogilised süsteemid ei suuda tõhusalt eemaldada. Raskmetallide ioonid on mikroorganismidele toksilised ja veidi kõrgemad kontsentratsioonid võivad pärssida bioloogilisi reaktsioone; kõvaduse ioonid on vees täielikult lahustunud ja bioloogilised süsteemid ei suuda neid eemaldada.
Nende ainetega toimetulemiseks on vajalik keemiline sadestamine, -lisades keemilisi aineid, et sihtioonid muutuksid lahustunud olekust lahustumatuks ja sadestuksid, mis seejärel eemaldatakse tahkete{1}}vedelike eraldamise teel.
I. Keemilise sadestamise põhiprintsiibid
Keemilise sadestamise aluseks olev loogika on lahustuvusprodukti reegel: sadestavate ainete lisamine reovette ühendab vees lahustunud saasteainete ioonid ainetega, moodustades vees raskesti lahustuvaid tahkeid aineid. Kui selliste ainete kontsentratsioon ületab veekogu kandevõime piiri (Ksp lahustuvusprodukt), sadestuvad need veest automaatselt välja, moodustades eraldumiseks setet.
Võti on selles, et lisatud sademekogus peab olema piisav sihtioonide kontsentratsiooni vähendamiseks nõutavale tasemele, kuid mitte ülemäära{0}}liigne sadeaine võib põhjustada sekundaarset reostust (nt metallijääkide ioonid ja soolad) ning suurendada muda tootmist.
II. Keemiline fosfori eemaldamine
Fosfor on veekogude eutrofeerumise peamine süüdlane ja üldfosfori heitenormid muutuvad järjest karmimaks. Fosfori bioloogiline eemaldamine põhineb polüfosfaati{1}}akumuleerivatel bakteritel, mis vabastavad fosfori anaeroobselt ja seejärel eemaldavad aeroobsete protsesside käigus üleliigse fosfori koos ülejäänud mudaga. Eemaldamise määr on aga piiratud. Kui sissevoolu üldfosfori sisaldus on liiga kõrge, ei piisa bioloogilisest fosforieemaldamisest, et usaldusväärselt järgida standardeid ja tagavaraks tuleb kasutada keemilist fosfori eemaldamist.
Põhimõte: alumiiniumsoolade (PAC) või rauasoolade (polüferrisulfaat) lisamine põhjustab metalliioonide reageerimise fosfaadiioonidega, moodustades alumiiniumfosfaadi või raudfosfaadi sademed; lisada võib ka lupja (Ca(OH)₂), mis moodustab aluselistes tingimustes kaltsiumhüdroksüfosfaadi sadet.
Alumiiniumisoola reaktsioon: Al³⁺ + PO₄³⁻ → AlPO₄↓;
Rauasoola reaktsioon: Fe³⁺ + PO₄³⁻ → FePO₄↓;
Lubja reaktsioon: 5Ca²⁺ + 4OH⁻ + 3PO₄3⁻ → Ca5(OH)(PO4)3↓;
Lisamise asukoht: valikuid on kolm. Eelne-lisamine enne bioloogilist puhastuspaaki põhjustab pika reaktsiooniaja, kuid alumiiniumsoolade mõju mikroorganismidele on endiselt vastuoluline; samaaegsel lisamisel bioloogilise puhastuspaagi aeroobse sektsiooni lõpus kasutatakse reaktsiooni soodustamiseks õhutamist ja segamist, mis on olmereoveepuhastites kõige levinum meetod, ning koagulant soodustab aktiivmuda flokulatsiooni; lisamine pärast sekundaarset settepaaki täiustatud puhastussektsioonis eemaldab otse ja täpselt jääkfosfori, nõuab väikseimat annust, tekitab kõige vähem muda, kuid nõuab eraldi reaktsiooni- ja settimisseadet. Konkreetne valik sõltub protsessi voolust ja fosfori vastavusnõuetest.
Peamised tööpunktid: Keemilise fosfori eemaldamise võti on kemikaali annuse ja sissevoolu kogu fosforikontsentratsiooni sobitamine. Kui kogu fosfori kontsentratsioon sissevoolus kõigub oluliselt, on doosi reguleerimiseks vajalik veebipõhine üldfosforimõõtur või perioodiline proovide võtmine. Heitvee pH vajab tähelepanu-alumiiniumi- ja rauasoolade lisamine kulutab leeliselisust ning fosfori eemaldamise efektiivsus väheneb, kui pH on alla 6; lubja lisamine tõstab heitvee pH-d, mis nõuab reguleerimist. Fosfori eemaldamisel tekkiv keemiline muda sisaldab suures koguses anorgaanilist ainet ja sellel on hea veetustavus; seda tuleks võimalikult suurel määral hävitada bioloogilisest mudast eraldi.
III. Raskemetallide eemaldamine
Selliste tööstusharude nagu galvaniseerimine, metallurgia, kaevandamine ja elektroonika reovesi sisaldab raskemetalliioone, nagu vask, tsink, plii, kaadmium, nikkel ja kroom. Raskmetallid on väga mürgised ja mitte-lagunevad, mistõttu on vaja ranget kontrolli.
Põhimõte: Leelise (NaOH, Ca(OH)₂) või sulfiidide (Na2S, NaHS) lisamine põhjustab raskmetallide ioonide sadestumist hüdroksiidide või sulfiididena. Hüdroksiidsadestamine on lihtne ja odav{1}}meetod, mistõttu on see tavapärane lähenemisviis. Sulfiidsadesel on väiksem lahustuvusprodukt ja suurem eemaldamise efektiivsus (eriti elavhõbeda ja kaadmiumi puhul), kuid liigne sulfiidi lisamine tekitab mürgist H₂S gaasi, mis nõuab H2S väljapääsu takistamiseks aluselisi tingimusi. Kuuevalentse kroomi (Cr⁶⁺) puhul kroomi{4}}sisaldavas reovees tuleb see kõigepealt redutseerijaga (naatriumvesiniksulfit, naatriummetabisulfit) redutseerida kolmevalentseks kroomiks (Cr3⁺) ja seejärel sadestada leelisega Cr(OH)₃-na.
Peamised tööpunktid: pH reguleerimine on ülimalt tähtis{0}}igal raskmetallil on hüdroksiidi sadestamiseks optimaalne pH vahemik (tavaliselt vahemikus 8–10) ja need vahemikud on erinevad. Mitmete raskmetallide kooseksisteerimist segareovees tuleb põhjalikult kaaluda, valides kompromissi pH väärtuse või astmelise sadestamise. Pärast sadestamisreaktsiooni lõppemist tuleb lisada koagulanti (PAC+PAM), et suurendada tahkete{6}}vedelike eraldamist; vastasel juhul imbuvad heitveesse peened sademeosakesed. Kompleksid võivad segada sadestumist, -näiteks tsüaniidi-sisaldavad raskmetallide kompleksid nõuavad kompleksi purustamist enne sadestamist.
PIV. Kõvaduse eemaldamine (pehmendamine)
Kõvadusega ioonid on peamiselt kaltsiumi (Ca²⁺) ja magneesiumi (Mg²⁺) ioonid. Need põhjustavad katlakivi membraanisüsteemides (RO, NF), moodustavad katlakivi soojusvahetusseadmetes, vähendades soojusvahetuse efektiivsust ja mõjutavad puhastuskvaliteeti pesutööstuses.
Põhimõte: Kaltsiumi- ja magneesiumiioonide CaCO3-ks ja Mg(OH)₂-ks muundamiseks keemiliste ainete abil saab eemaldada enamiku kaltsiumi- ja magneesiumiioone.
Tööpunktid: pehmendatud heitvee pH on kõrge ja seda tuleb enne järgmistesse puhastusüksustesse sisenemist või väljalaskmist happe lisamisega reguleerida neutraalseks. Sadestamisreaktsioon nõuab piisavat retentsiooniaega ja seda tuleks kombineerida koagulatsiooni ja flokulatsiooniga, et parandada sademete mõju. Pehmendatud muda toodetakse suurtes kogustes, mis koosnevad peamiselt kaltsiumkarbonaadist ja magneesiumhüdroksiidist, mida saab veetustada ja kasutada ehitusmaterjalina või prügilasse saata.
V. Kolme sadestamisprotsessi positsioneerimine vooluprotsessis
Keemiline fosfori eemaldamine toimub sageli samaaegselt bioloogilise töötlemise etapiga või pärast kaugelearenenud staadiumi; raskmetallide eemaldamine on eeltöötlus sissevoolu otsas, et kaitsta bioloogilist süsteemi; pehmendamine kõvaduse eemaldamiseks viiakse tavaliselt läbi taaskasutustöötluse esiotsas (enne membraanisüsteemi). Neid kolme saab kasutada kombineeritult sõltuvalt veekvaliteedi nõuetest-raskmetalle-sisaldav reovesi sadestatakse tavaliselt keemiliselt, et eemaldada raskmetallid enne bioloogilise puhastusprotsessi sisenemist; üheaegne fosfori eemaldamine + täiustatud fosfori eemaldamine on olmereovee tavapärane praktika; ja taaskasutusprojektides tehakse pehmendamine enne membraani.