2.1.1. Физико-химические методы удаления фосфора из сточной жидкости

К физико-химическим методам удаления фосфора относятся: адсорбцион­ный, гальванокоагуляция, метод кристаллизации, в магнитном поле и реагентный. Наиболее доступным и легко осуществимым для очистки больших объемов сточных вод на действующих очистных сооружениях является последний, предусматривающий использование реагентов на различных стадиях очистки.

При адсорбционном методе очистки фосфор поглощается поверхностью адсорбента. Сорбент может быть приготовлен из гранулированной окиси алюми­ния, активированной окисью алюминия и сульфата алюминия, гидратированным диоксидом титана, активированными оксидами 3-ей и 4-ой групп металлов периодической системы элементов, нанесенными на волокнистый материал. Обнаружена высокая адсорбционная способность доломита по отношению к примесям фосфора.

При гальванокоагуляции соединения фосфора удаляются из сточных вод при использовании алюминиевых и железных электродов.

Метод кристаллизации основан на выращивании кристаллов фосфатов в сточных водах на центрах кристаллизации с последующим их удалением из системы. Кристаллизация осуществляется на фильтрах или во взвешенном слое. В качестве затравочного материала предлагается использовать минералы, содержащие фосфат кальция, костяной уголь, шлак доменных печей и др.

При удалении соединений фосфора в магнитном поле фосфаты связывают реагентом в нерастворимые соединения, после чего вводят магнитный материал и воздействуют магнитным полем, в результате чего выделяется фосфатосодержащий осадок.

При использовании химических методов обработки сточных вод ионы реагента взаимодействуют с растворимыми солями ортофосфорной кислоты, вследствие чего происходит образование мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата. В то же время химический реагент реагирует с щелочами, со­держащимися в воде, образуя осадок из крупных хлопьев. Этот осадок вызы­вает коагуляцию мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата и взвешенных веществ, а также адсорбирует некоторую часть органических соединений, содержащих фосфор; далее этот осадок выводится из системы.

Основные технологические схемы с использованием реагентов представлены на рис. 2.1 [64, 80, 86, 119].

Технологическая схема физико-химической очистки сточных вод перед биологической очисткой (реагент вводится перед первичным отстойником) изображена на рис. 2.1а. Благодаря физико-химической очистке снижается нагрузка на аэрационные сооружения, за счет коагуляции и сорбции удаляются тяжелые металлы, нефтепродукты, повышается эффективность нитрификации. Но при использовании данной технологии образуется большое количество осадка, затрудняется процесс денитрификации из-за недостаточного содержания углерода, а также очень трудно дозировать реагент из-за отсутствия измерительных приборов при измерении содержания фосфора.

Другая технология применения реагентов - симультанное осаждение (рис. 2.1 б, в, г). Благодаря циркуляции с активным илом повышается степень использования реагента. Качество очищенной воды по общему фосфору зависит от содержания взвешенных веществ. По данной схеме фосфор удаляется также за счет микробиальной ассимиляции.

При использовании реагента перед вторичными отстойниками (рис. 2.1д) его требуется примерно на 30 % меньше, чем при введении в аэротенк. Использование данной схемы позволяет удалять фосфор до 80 - 85 %. Однако при введении реагента перед вторичными отстойниками наблюдается повышенное содержание ионов железа, превышающее допустимые концентрации для сброса в водоемы.

Технологическая схема с использованием реагентов непосредственно перед фильтром с повышенной грязеемкостью изображена на рис. 2.1 е. В этом случае реагент может дозироваться непосредственно в трубопровод, подающий воду на фильтр. Такая схема позволяет обеспечить высокое качество очищаемого стока, меньшее количество реагента, но данная схема требует значительных затрат на устройство узла фильтрования и приготовление регенерационных растворов.

На рис. 2.1 ж приведена технологическая схема с применением извести в сочетании с флокулянтами для интенсификации процесса осаждения. В этом случае обеспечивается достаточно высокий эффект очистки по фосфору, требуемое коли­чество реагента - меньше по сравнению с предыдущими схемами. К недостаткам данной схемы относится необходимость устройства отдельной стадии обработки.

Несмотря на высокий эффект очистки и возможность применения в качестве реагентов отходов производства, применение реагентных методов усложняет технологию очистки сточных вод и увеличивает ее себестоимость.

Удаление фосфора химическими и физико-химическими способами в настоящее время ограничено. Эти методы имеют ряд недостатков: высокая стоимость реагентов, необходимых для применения этих методов; вторичные загрязнения, образующиеся после применения коагулянта.

Биологические методы удаления биогенных элементов из сточных вод по сравнению с физико-химическими методами являются экологически чистыми и более дешевыми, так как исключают применение реагентов.