Fòsfor-El culpable de l'"obesitat" de l'aigua
Si el nitrogen amoníac és el "verí" de les masses d'aigua, el fòsfor és el "fertilitzant". La descàrrega excessiva de fòsfor a les masses d'aigua fa que les algues creixin de manera incontrolada, provocant l'eutrofització i, finalment, convertint l'aigua en un "farinet verd". És per això que els estàndards ambientals per al fòsfor total són cada cop més estrictes (estàndard de classe A: 0,5 mg/L).
Llavors, com s'elimina exactament el fòsfor dels sistemes de tractament d'aigües residuals?
Hi ha tres mètodes principals: eliminació química de fòsfor, eliminació biològica de fòsfor i algunes tecnologies auxiliars.
I. Eliminació química del fòsfor-Un "mètode de sedimentació" simple, brutal i estable
1.1 Principis bàsics
El nucli de l'eliminació química de fòsfor és la conversió de partícules i l'eliminació de fangs d'adsorció. En afegir productes químics a les aigües residuals, els fosfats solubles es converteixen en partícules insolubles, que després són adsorbides pel fang activat i s'eliminen mitjançant l'eliminació de fangs.
En realitat, aquest procés implica dos passos:
Conversió de partícules: Els ions fosfat dissolts (PO43-) reaccionen amb ions metàl·lics per formar partícules de fosfat insolubles.
Adsorció i eliminació de fangs: les partícules fines s'adhereixen entre si o són adsorbides pel fang activat, reduint el fòsfor total mitjançant l'eliminació del fang.
Nota: Algunes persones creuen que el principi d'eliminació del fòsfor és afegir agents de sal metàl·lica a les aigües residuals, fent que el fosfat soluble es converteixi en partícules insolubles, que després precipiten i es descarreguen. Això difereix del punt de vista presentat en aquest article.
1.2 Agents d'ús habitual i principis de reacció
El nucli de l'eliminació de fòsfor de sal de ferro/alumini és la reacció d'ions metàl·lics amb fosfat per formar sals poc solubles, adequades per a condicions neutres i àcides. L'eliminació de fòsfor de calç, d'altra banda, depèn d'un entorn de pH alt per formar precipitats de fosfat de calci, però requereix un pH elevat i un ajust posterior del pH, i també produeix una gran quantitat de fangs.
1.3 Tres mètodes de dosificació
L'eliminació química de fòsfor es pot dividir en tres categories en funció de la ubicació de dosificació. Personalment, recomano l'eliminació post-de fòsfor, que permet un control independent i un ajust fàcil.
II. Eliminació biològica de fòsfor-La "força interna" dels microorganismes
2.1 Jugador principal: organismes d'acumulació de polifosfats (PAO)
Els principals actors en l'eliminació biològica de fòsfor són un tipus especial de bacteris-organismes acumuladors de polifosfat (PAO). Tenen una capacitat notable: en condicions aeròbiques, poden absorbir fòsfor de les aigües residuals en quantitats excessives, donant lloc a nivells de fòsfor a les seves cèl·lules diverses vegades més alts que els bacteris normals.
2.2 -Cicle de dues etapes-Alliberament anaeròbic de fòsfor, absorció aeròbica de fòsfor
El procés d'eliminació de fòsfor dels PAO requereix alternar entorns anaeròbics i aeròbics:
Etapa 1: Alliberament anaeròbic de fòsfor
En condicions anaeròbiques sense oxigen dissolt ni oxigen molecular, els PAO hidrolitzen els polifosfats dins de les seves cèl·lules en ortofosfats, alliberant-los a l'aigua.
L'energia alliberada s'utilitza per absorbir àcids grassos volàtils (AGV) a l'aigua, sintetitzant el compost d'emmagatzematge de fonts de carboni intracel·lular PHB.
Durant aquesta etapa, la concentració de fòsfor a l'aigua augmenta realment-no us espanteu, això és per preparar-se per "consumir" encara més més endavant.
Etapa 2: Absorció aeròbica de fòsfor
En entrar en un entorn aeròbic, els bacteris-acumulants de polifosfats (PAB) descomponen el PHB emmagatzemat a les seves cèl·lules per obtenir energia.
Absorbeixen excessivament els ortofosfats solubles de l'aigua i els emmagatzemen com a polifosfats dins de les seves cèl·lules.
La quantitat de fòsfor absorbida supera amb escreix la quantitat alliberada durant l'etapa anaeròbica.
Tercera etapa: eliminació de fangs i eliminació de fòsfor
El fang-ric en fòsfor resultant s'aboca com a fang en excés, eliminant així completament el fòsfor de l'aigua.
Des d'una perspectiva energètica, els PPB alliberen fòsfor per obtenir energia absorbint matèria orgànica en condicions anaeròbiques, i degraden la matèria orgànica per obtenir energia absorbint fòsfor en condicions aeròbiques, formant un cicle energètic complet.
2.3 Principals processos biològics d'eliminació de fòsfor
El procés A²/O és actualment el procés simultània d'eliminació de nitrogen i fòsfor més comú. La nitrificació es produeix en l'etapa aeròbica, la desnitrificació en l'etapa anòxica i l'alliberament de fòsfor en l'etapa anaeròbica, amb els tres tipus de bacteris treballant de manera sinèrgica. Tanmateix, té un inconvenient inherent: els nitrats dels fangs retornats poden entrar a la zona anaeròbica, afectant l'eficiència d'eliminació de fòsfor. Per fer-ho, s'han desenvolupat processos modificats com el procés UCT i A²/O invertit.
2.4 Factors que afecten l'eliminació biològica de fòsfor
S'ha de prestar especial atenció a la influència del pH: quan el pH disminueix sobtadament, la concentració de fòsfor augmentarà bruscament tant a la zona anaeròbica com a la aeròbica. Aquest alliberament de fòsfor causat per la caiguda del pH és "destructiu"-no només és ineficaç, sinó que també provoca una disminució de la capacitat d'absorció aeròbica de fòsfor posterior.
2.5 Comparació econòmica de dos processos diferents d'eliminació de fòsfor
L'eliminació biològica de fòsfor requereix fonts de carboni. Per a algunes plantes de tractament d'aigües residuals que no tenen fonts de carboni, l'eliminació química de fòsfor és més barata que l'eliminació biològica de fòsfor des d'una perspectiva econòmica. Tanmateix, l'avantatge de l'eliminació biològica del fòsfor és que produeix menys fangs i no requereix productes químics externs.
III. Altres tecnologies d'eliminació de fòsfor
3.1 Eliminació de fòsfor de zones humides construïdes
Aquest mètode utilitza múltiples processos com l'absorció de plantes d'aiguamolls, l'adsorció de substrats i la transformació microbiana per eliminar de manera sinèrgica el fòsfor. Els seus avantatges són el baix cost, l'alta eficiència i el-ecològic; els seus inconvenients són les grans necessitats de superfície i la influència estacional.
3.2 Mètode d'electròlisi interna de flocs de ferro
S'instal·la una capa d'embalatge de ferralla de ferro al dipòsit d'acidificació. La ferralla sofreix electròlisi interna en un ambient àcid, produint Fe²⁺, que s'oxida a Fe³⁺ durant l'aireació posterior, formant un precipitat amb ions fosfat. Aquest mètode és de baix-cost i no requereix canvis en el procés existent, però és necessari un manteniment regular de rentat a contracor.
IV. Com triar un mètode d'eliminació de fòsfor?
Efluent que requereix Classe A (0,5 mg/L): és poc probable que els mètodes biològics sols compleixin constantment l'estàndard; Es recomana l'eliminació química del fòsfor com a suplement. No obstant això, l'eliminació de fòsfor requereix una edat de fang baixa, mentre que la desnitrificació requereix una edat de fang alta, creant un conflicte i dificultant el control (és una compensació-).
Aigües residuals d'origen baix-de carboni: l'eliminació biològica de fòsfor és costosa; Es recomana l'eliminació química del fòsfor com a alternativa.