Методы удаления фосфора

Растворимый фосфор является основным лимитирующим элементом, в большей степени воздействующим на процесс эвтрофирования. Общеизвестно, что эвтрофирование водоема не наблюдается при концентрациях фосфора в пересчете на Р менее 0, 2 мг/л. Считается, что для предупреждения эвтрофирования водоема проще и экономически целесообразнее удалять соединения фосфора, нежели азота.

На сегодня известны физические, физико-химические, биологические и комбинированные методы удаления фосфора из сточной жидкости. Физические методы удаления фосфора предполагают отстаивание или фильтрование сточной жидкости. Эффект удаления органического фосфора зависит от эффекта удаления взвешенных веществ. Эти методы просты, но малоэффективны, так как фосфор можно удалить максимум на 10%. Удаление из сточных вод соединений фосфора также может быть осуществлено большим спектром физико-химических методов, таких, как: адсорбционный, электрокоагуляционно-флотационный, биогальванический, очистка в магнитном поле, кристаллизация и реагентный. Из всех перечисленных методов наиболее доступным, легкоосуществимым и высокоэффективным для очистки больших объемов сточных вод на действующих городских станциях аэрации считается реагентный, предусматривающий использование СаО, FeCl₃, FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, Al₂(SO₄)₃ на различных стадиях очистки. Однако этот способ относится к числу неэкологичных, поскольку, удаляя из сточной жидкости соединения фосфора, происходит ее загрязнение в зависимости от применяемых реагентов ионами железа, кальция, алюминия, а также хлоридами и сульфатами. К числу экологичных методов относится биологическое удаление фосфора. Этот способ представляет собой сочетание аэробных и анаэробных процессов. Применение такой технологии позволяет удалять фосфаты на 70–85%.

Наиболее перспективным является комбинированный метод удаления фосфора из сточных вод, предполагающий сочетание процессов биологической очистки и химического осаждения с введением СаО. Данная технология предусматривает обработку сточных вод в сооружениях традиционной биологической очистки, после которой активный ил из вторичных отстойников направляется в илоуплотнители — дефосфатизаторы. Находясь в илоуплотнителе, активный ил подвергается дефосфатизации, т. е. клетки микроорганизмов высвобождают в окружающую среду фосфор в виде ионов РО₄^-. Таким образом, иловая вода обогащается ионами РО₄^-, а активный ил теряет фосфор. Причем, он остается жизнеспособным при потере фосфора из клетки до 80%. Из дефосфатизатора активный ил возвращается в аэротенк, где в присутствии растворенного кислорода и питательного субстрата он компенсирует потерю фосфора. Иловая вода, обогащенная ионами РО₄^-, направляется на физико-химическую очистку. В качестве реагента используется известь в количестве, обеспечивающем увеличение рН до 10, 5–11

Для очистки от фторфосфатов наибольшее распространение получил реагентный метод путем выделения их в виде нерастворимых солей кальция, железа, алюминия, представляющих собой мелкодиспергированный коллоидный осадок фосфата.
Для очистки от ортофосфатов предложена схема очистки от фосфорного шлама, включающая отстойник (отстаивание 1 ч) и два последовательно установленных напорных гидроциклона, которая обеспечивает (80-85) %-е осветление. Для интенсификации процесса осаждения частиц фосфора используют коагулянты (Al2(SO4)3, FeCl2) и флокулянты (полиакриламид). Применение коагулянтов позволяет повысить эффект очистки до 98 %, а флокулянтов увеличить производительность примерно в 2 раза.
Из физико-химических методов очистки от растворенных соединений фосфора можно использовать адсорбцию на доломите или волокнистом материале, с нанесенным на него гранулированным оксидом третьей и четвертой групп металлов периодической системы элементов