Описание технологической схемы дефосфотации с использованием Ca(OH)2 на примере цеха БХО и ТООП

Бытовые сточные воды после механической очистки на решетках и песколовках проходят отстаивание в первичных отстойниках 1, далее биологическую очистку в аэротенках 2 и разделение иловой смеси во вторичных отстойниках 3. Часть ила 14 возвращается в аэротенки, а избыточная часть 15 – в илоупотнитель 5. Надиловая вода 9 из илоуплотнителя, обогащенная фосфатами, направляется в отстойники физико-химической очистки и обрабатывается известью с целью осаждения кристаллов солей ортофосфорной кислоты

14 15

Рис.4.1. Схема комбинированного метода удаления фосфатов в цехе БХО и ТООП.

1- первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 4- контактный отстойник; 5 – сооружение для высвобождения фосфора (илоуплотнитель); 6 – камера реакции и смешения; 7 – отстойник физико-химической очистки; 8 - осадок, содержащий Ca₅OH(PO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O; 9 – надиловая вода, обогащенная фосфором; 10 – надиловая вода освобожденная от фосфора; 11 – промотстойник; 12 – очищенная вода на доочистку; 13 – бытовые сточные воды на очистку; 14 – циркулирующий активный ил; 15 – избыточный активный ил; 16 – отделение обезвоживания осадка

Уплотненный активный ил возвращается в аэротенк, где он в присутствии питательного субстрата, поступающего со сточной жидкостью, и растворенного кислорода начинает «жадно» поглощать фосфор. Иловая вода из илоуплотнителя, обогащенная фосфатами, направляется в отстойники физико-химической очистки и обрабатывается известью с целью осаждения кристаллов солей ортофосфорной кислоты. Взаимодействуя с Са(ОН)₂, ортофосфат образует труднорастворимые соединения, причем, помимо Са₅ОН(РО₄)₃, образуется также двуосновная соль ортофосфат магния-аммония (MgNH₄(PO₄)·6H₂O). При этом, если учесть более высокую активность магния, то образование (MgNH₄(PO₄)·6H₂O) будет происходить в первую очередь [5].

Расход извести зависит от значений рН иловой воды, поступающей из илоуплотнителей на физико-химическую обработку и требуемого эффекта удаления фосфора из сточной жидкости. Для повышения эффективности задержания зародышей кристаллов гидроксилапатита и ортофосфатов магния-аммония в смеситель вводится флокулянт.

Так как иловая вода после отстойников физико-химической очистки имеет высокое значение рН, то перед сбросом на повторную очистку ее следует пропускать через карбонизатор, продуваемый углекислым г азом (обычно очищенными топочными газами). Использование углекислого газа является дешевым, доступным и легко реализуемым методом. В карбонизаторе рН снижается до значений, которые обеспечивают поддержание величины рН после смешения иловой воды с исходной сточной жидкостью в пределах 6,5-8,5. Такая технология позволяет удалить фосфор примерно на 90 % [4].

Рис. 1. Комбинированный метод удаления биогенных элементов.

1 – первичный отстойник; 2 – аэротенк; 3 – вторичный отстойник; 4 - сооружение для высвобождения фосфора (илоуплотнитель); 5 – камера реакции и смешения; 6 – отстойник физико-химической очистки; 7 - карбонизатор; 8 – насосная станция; 9 – циркулирующий и избыточный активный ил; 10 - циркулирующий активный ил; 11 – неуплотненный циркулирующий и избыточный активный ил; 12 – уплотненный активный ил, обедненный фосфором; 13 – иловая вода, обогащенная фосфором; 14 – иловая вода, освобожденная от фосфора; 15 – иловая вода на повторную очистку; 16 – уплотненный избыточный активный ил; 17 – осадок из первичного отстойника; 18 – осадок, содержащий Ca₅OH(PO₄)₃ и MgNH₄PO₄·6H₂O;

.

При использовании извести в качестве реагента, постоянная подача ее на сту­пени механической очистки, либо непосредствен­но в аэротенк, не приемлема. Обработка известью биологически очищенных сточ­ных вод усложнена, поскольку такая технология должна заканчиваться рекарбони­зацией, что позволит осуществлять сброс очищенных сточных вод в водные объек­ты. Поэтому применение извести для обработки всего объема сточных вод не нашло широкого применения. Наиболее распространено использование извести в системе биологического удаления фосфора для обработки образующегося внутреннего пото­ка сточных вод.

Известь можно применять только при очистке локальных стоков, т.к. при этом происходит резкое повышение pH и, как следствие, необ­ходимо добавлять кислоту, что в условиях ограничения норм по солям делает этот процесс малоприемлемым. Большее разви­тие получили методы, связанные с применением различных со­лей алюминия и железа. Сущность использования этих реагентов сводится к образованию малорастворимых солей – фосфатов железа или алюминия, а такие сорбций фосфатов на гидроокисях данных элементов. Метод применяют на всех стадиях очистки воды. Соли можно добавлять перед первичными отстойни­ками, увеличивая тем самым и общий эффект осветления стоков. Добавляют известь и в аэротенки, а также перед контактной фильт­рацией. Из-за сорбции гидроокисей металлов взвешенными ве­ществами, расход солей коагулянтов наименьший при добавлении их после вторичных отстойников. Но в этом случае необходимо иметь дополнительные сооружения - смеситель, камеру коагуля­ции, осветлитель или фильтр. Во всех названных случаях, за исключением симультантного осаждения в аэротенках, необходи­мо использовать трехвалентные ионы металлов, а в отмеченном варианте возможно применение наиболее дешевого реагента - железного купороса, отхода многих перерабатывающих произ­водств. Двухвалентное железо, при его добавлении в аэротенк, окисляется в трехвалентное и таким образом оказывает необхо­димое действие. Использование каждого реагента имеет сбои недостатки. Из-за сильной адсорбционной способности фосфата к осажденному фосфату или гидроксиду железа могут образовы­ваться сильно диспергированные фосфоросодержащие коллоиды. Эти коллоиды не оседают и не могут быть удалены даже с по­мощью мембранного фильтрования. Применение гидроокиси алюми­ния ограничивается ее способностью к растворению при pH более 7,2.Использование коагулянтов на стадии биоочистки на­иболее простой метод, т.к. эти соли можно вводить периоди­чески, несколько раз в сутки, добавляя их непосредственно в аэротенк.

Дозы реагентов зависят от места их ввода в сооружения очистки стоков. Наименьшие - при добавлении после вторичных отстойников, они составляют от, 1,2 до 1,8 г иона металлов на г. фосфора. При контактном фильтровании сорбированных фосфатов эффект очистки улучшается, если наряду с коагу­лянтом вводят неионогенные флокулянты в дозе 0,1-0,5 мг/л.

Была проанализирована эффективность использова­ния реагентного метода осаждения фосфатов на различных эта­пах очистки сточных вод, что связано, во-первых, с тем, что этот метод является стандартным и с наличием значительного количества различных коагулянтов. Именно. Одним из наиболее популярных коагулянтов в настоящее время явля­ется оксихлорид алюминия. Этот коагулянт отличается от наи­более известного сульфата алюминия, прежде всего тем, что содержит в своем составе гидроксидную группу, что определя­ет его меньшую кислотность. По концентрации фосфора в очищаемой воде, можно оп­ределить оптимальное значение рН, при котором образуется наименее растворимое соединение.

Таким образом, увеличение затрат позволяет повысить качество очищенной воды, что в свою очередь, позволит в дальнейшем отказаться от доочистки сточных вод, в отдаленной перспективе предотвратит необходимость проведения работ по рекультивации водоемов и устранения последствий их эвтрофикации, а также улучшит общую экологическую обстановку.

Заключение

В данной работе было произведено исследование и анализ наиболее распространенных методов глубокой очистки сточных вод от соединений фосфора, приведены их достоинства и недостатки. Были рассмотрены методы осаждения коагулянта относительно биологической очистки и выбран сам коагулянт Са(ОН)2 с точки зрения эколого-экономической эффективности.

Применение реагентов оправдано только в сочетании с биологической очисткой при необходимости дополнительного удаления фосфора фосфатов, с целью доведения качества очистки сточных вод до нормативных требований по сбросу в водоем рыбохозяйственного значения в реку Барсучки и предотвращения процесса эвтрофикации. При этом введение реагентов целесообразно производить в иловые воды, образующиеся на стадиях обработки осадка и возвращаемые на доочистку в промотстойник.

Список использованной литературы