Yleiset fosforinpoistomenetelmät ja -periaatteet jätevedenkäsittelyjärjestelmissä

Fosfori{0}}Veden "lihavuuden" syyllinen

Jos ammoniakkityppi on vesistöjen "myrkky", niin fosfori on "lannoite". Liiallinen fosforipäästö vesistöihin saa levien kasvamaan hallitsemattomasti, mikä johtaa rehevöitymiseen ja lopulta muuttaen vedestä "vihreäksi puuroksi". Tästä syystä kokonaisfosforin ympäristöstandardit ovat yhä tiukemmat (A-luokan standardi: 0,5 mg/L).

Joten kuinka tarkalleen ottaen fosfori poistetaan jätevedenkäsittelyjärjestelmistä?

Päämenetelmiä on kolme: kemiallinen fosforinpoisto, biologinen fosforinpoisto ja joitain aputekniikoita.

1.1 Perusperiaatteet
Kemiallisen fosforinpoiston ydin on hiukkasten konversio ja adsorptiolietteen poisto. Lisäämällä kemikaaleja jäteveteen liukenevat fosfaatit muuttuvat liukenemattomiksi hiukkasiksi, jotka sitten adsorboituvat aktiivilietteeseen ja poistetaan lietteenpoistolla.

Tämä prosessi sisältää itse asiassa kaksi vaihetta:

Hiukkasten muuntaminen: Liuenneet fosfaatti-ionit (PO43-) reagoivat metalli-ionien kanssa muodostaen liukenemattomia fosfaattihiukkasia.

Adsorptio ja lietteen poisto: Hienot hiukkaset tarttuvat toisiinsa tai ne adsorboivat aktiivilietteen, mikä vähentää kokonaisfosforin määrää lietteenpoiston kautta.

Huomautus: Jotkut ihmiset uskovat, että fosforinpoiston periaate on lisätä metallisuoloja jäteveteen, jolloin liukoinen fosfaatti muuttuu liukenemattomiksi hiukkasiksi, jotka sitten saostuvat ja poistuvat. Tämä poikkeaa tässä artikkelissa esitetystä näkökulmasta.

1.2 Yleisesti käytetyt aineet ja reaktioperiaatteet

Rauta/alumiinisuolan fosforinpoiston ydin on metalli-ionien reaktio fosfaatin kanssa, jolloin muodostuu niukkaliukoisia suoloja, jotka sopivat neutraaleihin ja happamiin olosuhteisiin. Kalkkifosforin poisto puolestaan ​​edellyttää korkean pH:n ympäristöä muodostaen kalsiumfosfaattisaostumia, mutta se vaatii korkeaa pH:ta ja sen jälkeen pH:n säätöä ja tuottaa myös suuren määrän lietettä.

1.3 Kolme annostusmenetelmää
Kemiallinen fosforinpoisto voidaan jakaa kolmeen kategoriaan annostelupaikan perusteella. Suosittelen henkilökohtaisesti jälkeistä-fosforinpoistoa, joka mahdollistaa itsenäisen ohjauksen ja helpon säätämisen.

2.1 Ydinsoitin: polyfosfaattia keräävät organismit (PAO)

Tärkeimmät toimijat biologisessa fosforinpoistossa ovat erityistyyppiset bakteerit-polyfosfaattia keräävät organismit (PAO). Niillä on huomattava kyky: aerobisissa olosuhteissa ne voivat imeä fosforia liiallisia määriä jätevedestä, mikä johtaa niiden solujen fosforipitoisuuksiin, jotka ovat useita kertoja korkeammat kuin tavalliset bakteerit.

2.2 Kaksi-vaiheinen sykli-Anaerobinen fosforin vapautuminen, aerobinen fosforinotto

PAO:n fosforinpoistoprosessi vaatii vuorotellen anaerobisia ja aerobisia ympäristöjä:

Vaihe 1: Anaerobinen fosforin vapautuminen

Anaerobisissa olosuhteissa, joissa ei ole liuennutta happea tai molekulaarista happea, PAO:t hydrolysoivat polyfosfaatteja soluissaan ortofosfaateiksi ja vapauttavat ne veteen.

Vapautunutta energiaa käytetään haihtuvien rasvahappojen (VFA) absorboimiseen vedessä, jolloin syntetisoidaan solunsisäinen hiilenlähdevarastoyhdiste PHB.

Tässä vaiheessa veden fosforipitoisuus itse asiassa kasvaa-älä panikoi, sillä valmistaudut "kulutukseen" vielä enemmän myöhemmin.

Vaihe 2: Aerobinen fosforinotto

Päästyessään aerobiseen ympäristöön polyfosfaatti{0}}kertyvät bakteerit (PAB:t) hajottavat soluihinsa varastoitunutta PHB:tä saadakseen energiaa.

Ne imevät liiallisesti liukoisia ortofosfaatteja vedestä ja varastoivat ne polyfosfaatteina soluihinsa.

Imeytyneen fosforin määrä ylittää huomattavasti anaerobisen vaiheen aikana vapautuvan määrän.

Kolmas vaihe: lietteen poisto ja fosforin poisto

Tuloksena oleva fosfori{0}}rikas liete poistetaan ylimääräisenä lietteenä, mikä poistaa fosforin kokonaan vedestä.

Energian näkökulmasta PPB:t vapauttavat fosforia saadakseen energiaa absorboimalla orgaanista ainetta anaerobisissa olosuhteissa ja hajottavat orgaanista ainetta saadakseen energiaa absorboimalla fosforia aerobisissa olosuhteissa, jolloin muodostuu täydellinen energiakierto.

2.3 Yleiset biologiset fosforinpoistoprosessit

A²/O-prosessi on tällä hetkellä yleisin samanaikainen typen ja fosforin poistoprosessi. Nitrifikaatio tapahtuu aerobisessa vaiheessa, denitrifikaatio hapettomassa vaiheessa ja fosforin vapautuminen anaerobisessa vaiheessa kolmen tyypin bakteerien toimiessa synergistisesti. Sillä on kuitenkin luontainen haittapuoli: palautetun lietteen sisältämät nitraatit voivat päästä anaerobiseen vyöhykkeeseen, mikä vaikuttaa fosforinpoistotehokkuuteen. Tämän korjaamiseksi on kehitetty muunneltuja prosesseja, kuten UCT-prosessi ja käänteinen A²/O.

2.4 Biologiseen fosforinpoistoon vaikuttavat tekijät

Erityistä huomiota tulee kiinnittää pH:n vaikutukseen: pH:n äkillisesti laskeessa fosforipitoisuus nousee jyrkästi sekä anaerobisella että aerobisella vyöhykkeellä. Tämä pH:n laskun aiheuttama fosforin vapautuminen on "tuhoavaa"-ei ainoastaan ​​tehotonta, vaan johtaa myös aerobisen fosforinottokapasiteetin laskuun.

2.5 Kahden erilaisen fosforinpoistoprosessin taloudellinen vertailu

Biologinen fosforinpoisto vaatii hiililähteitä. Joillakin jätevedenpuhdistamoilla, joissa ei ole hiililähteitä, kemiallinen fosforinpoisto on taloudellisesti halvempaa kuin biologinen fosforinpoisto. Biologisen fosforinpoiston etuna on kuitenkin se, että se tuottaa vähemmän lietettä eikä vaadi ulkopuolisia kemikaaleja.

3.1 Rakennetun kosteikon fosforinpoisto
Tämä menetelmä hyödyntää useita prosesseja, kuten kosteikkokasvien absorptiota, substraatin adsorptiota ja mikrobien muuntamista fosforin poistamiseksi synergistisesti. Sen etuja ovat alhaiset kustannukset, korkea tehokkuus ja ympäristöystävällisyys; sen haittoja ovat suuret maa-alavaatimukset ja vuodenaikojen vaikutus.

3.2 Rautahiutaleen sisäinen elektrolyysimenetelmä
Hapotussäiliöön asennetaan rautaromun pakkauskerros. Rautaromu käy läpi sisäisen elektrolyysin happamassa ympäristössä, jolloin syntyy Fe2+:a, joka hapettuu Fe3+:ksi myöhemmän ilmastuksen aikana, jolloin muodostuu sakka fosfaatti-ionien kanssa. Tämä menetelmä on edullinen-, eikä se vaadi muutoksia nykyiseen prosessiin, mutta säännöllinen vastahuuhtelu on tarpeen.

Luokka A (0,5 mg/L) vaativa jätevesi: Pelkät biologiset menetelmät eivät todennäköisesti täytä jatkuvasti standardeja; kemiallista fosforinpoistoa suositellaan lisäravinteena. Fosforin poisto vaatii kuitenkin alhaisen lietteen iän, kun taas denitrifikaatio vaatii korkeaa lietteen ikää, mikä aiheuttaa ristiriitoja ja vaikeuttaa hallintaa (se on kauppa-).

Vähähiilinen{0}}jätevesi: Biologisen fosforin poistaminen on kallista; kemiallista fosforinpoistoa suositellaan vaihtoehtona.