32.1. Установки для удаления из воды соединений фосфора
В сточных водах фосфор встречается в виде ортофосфатов, полифосфатов и фосфорсодержащих органических соединений. В биологически очищенных сточных водах фосфор присутствует в основном в виде ортофосфатов. Для извлечения фосфора из сточных вод могут быть использованы физико-химические, химические и биологические методы, а также комбинации этих методов.
Наибольшее распространение получил реагентный метод очистки сточных вод от ортофосфатов путем выделения их в виде нерастворимых солей кальция, железа, алюминия.
На практике требуются дозы реагентов, превышающие стехйбметрйческйе. В зависимости от требуемой степени очистки сточных вод от ортофосфатов на разный ступенях очистки могут быть приняты примерные дозы сернокислого алюминия (табл. 32.1).
Для осаждения фосфора можно также использовать соли двухвалентного Fe2 и трехвалентного Fe3 железа. Необходимая доза Fе3 превышает стехиометричебкую в 1,3—1,5 раза.
Полнота осаждения фосфатов зависит от величины рН. При использований реагентов рН сточных вод снижается в результате частичной нейтрализации свободна щелочей. При Применении Fe3 для осаждения фосфатов оптимальная величина рН должна быть 4,5—5. Однако достаточно высокая степень удаления фосфора может быть обеспечена при более высоком рЙ. При использовании Fe2 оптимальное значение рН равно 7—8. При применении отработавших травильных растворов во избежание подкисления сточных вод необходимо добавлять известь или едкий натр.
Для очистки сточных вод от фосфора расход извести составляет 150—400 мг/л в пересчете на СаО. В этом случае доза извести определяется необходимостью поддержания рН в диапазоне 10,5—11.
Для разных по составу сточных вод необходимо проводить пробную коагуляцию для уточнения дозы реагента, который выполняет две функции — химическое осаждение фосфора и удаление коллоидов всех видов из воды в результате коагуляции. Процесс удаления фосфора требует также введения в сточную воду флокулянтов (например, ПАА), дестабилизирующих образовавшуюся коллоидную систему. Доза флокулянта составляет 0,5—1 мг/л.
Реагенты можно вводить перед первичными отстойниками, в аэротенки (наиболее целесообразно) или на стадии третичной очистки.
Эффект удаления фосфора в первичных отстойниках без коагуляции составляет 8—10%. При добавлении коагулянта и флокулянта эффект, удаления фосфора повышается до 70—80%, взвешенных веществ с 40—50 до 60—75%, величина БПК снижается с 25—40 до 40—60%, общая масса осадка возрастает на 24%. При введении реагентов на стадии механической очистки снижается нагрузка по БПК и взвешенным веществам на сооружения вторичной очистки (аэротенки). Перед первичными отстойниками или песколовками реагенты вводят, интенсивно перемешивая Их в специально предусмотренных емкостях или используя существующие конструкции, обеспечивающие высокую турбулентность, например лоток Паршаля.
Вследствие того, что в сточной воде не весь фосфор находится в виде ортофосфатов, т. е. в легко осаждающейся форме, при введении реагентов на стадии механической очистки в воде остаются растворенные фосфорсодержащие органические соединения. При введении реагентов на стадии биологической очистки фосфор удаляется в результате образования нерастворимых его соединений, микробиальной ассимиляции фосфора и последующего его осаждения вместе с избыточным активным илом. Максимальный эффект удаления фосфора этим методом составляет 90—95%. Независимо от колебания концентрации фосфора на входе эффект снижения стабильный. Подача Fe2 производится перед аэротенком, при этом требуется частично увеличивать интенсивность аэрации; А13 обычно вводят в конце аэротенка или в поток иловой смеси, поступающей во вторичные отстойники; Fe3 можно подавать в начале или в конце аэротенка. При введении реагентов на стадии биологической очистки незначительно увеличивается объем избыточного ила, который лучше обезвоживается и уплотняется. После биологической очистки фосфор в сточных водах находится только в форме ортофосфатов, что позволяет удалять его на сооружениях третичной очистки на 90%. При этом требуются меньшие дозы реагентов (по сравнению с первичными отстойниками и аэротенками примерно на 20—30%), но усложняется эксплуатация установок. На стадии третичной очистки для выделения продуктов коагуляции могут быть использованы флотаторы, осветлители и фильтры.
При обработке биологически очищенных сточных вод известью осадок следует удалять в осветлителях, перед которыми устраивают камеры реакции и резервуары для флокуляции. При использовании сернокислого алюминия и сернокислого железа для задержания осадка можно применять фильтры и флотаторы. Более высокий эффект очистки от нерастворимых соединений фосфора достигается в барботажных флотаторах.