Небиологические системы для удаления фосфора из сточных вод

Рис. 10.1. Фосфорсодержащие вещества в сточной воде.

В процессе очистки воды мы всегда имеем дело с фосфором в виде фосфатов. На рис. 10.1 представлено типичное распре­

до ортофосфатов, а основная часть растворимых органических фосфорсодержащих соединений также переходит в ортофосфаты в результате биологического разложения органических веществ.

Обычно под взвешенными фосфорсодержащими веществами понимают органические фосфаты, однако в эту группу также могут входить химически осажденные ортофосфаты и биологически свя­ занные полифосфаты. Состав фосфатов во взвешенных веществах обычно не представляет большого интереса, поскольку взвешенные вещества отделяют от воды такими методами, которые являются селективными по отношению не к составу частиц, а к их размеру, заряду, плотности и т. д.

Если использовать обозначения, введенные на рис. 10.2, то уравнение массового баланса фосфора на станции очистки можно записать следующим образом:

Ql *СробщД “Ь Q4 *Сробщ,4 == Q2 ■Сробщ,2 Н" Q3 *Сробщ.З (10.1)

где Сробщ — общая концентрация фосфора, например, в г Р /м 3.

04

С Ровщ.4

Рис. 10.2. Основная схема химического удаления фосфора.

Осаждающее вещество обычно не содержит фосфатов, так что

Сробщ,4 = 0.

Фосфор, содержащийся в обработанном стоке, Q2 •Ср0бщ,2, как правило, подразделяют на растворимый Q2 •Sp06i4,2 и взвешенный Q2 Хробщ,2*

Обычно считают, что во взвешенных веществах содержание фосфора значительно больше, чем его содержание в растворимой форме, т. е.:

Q3 * Хробщ.З > Q3 * Sp06ii*,3*

Следовательно,

Q 3 * Сробщ.З ~ Q 3 • Хробщ.З

Пример 10.1. На станции очистки ежесуточно обрабатывается 11000 м3 городских стоков с содержанием фосфора 12 г Р/м3

Станция работает на активном иле, причем избыточный ил составляет 4000 кг ВВ/сут, а зольность его 20%.

Фосфор необходимо удалять осаждением таким образом, чтобы его концентрация на выходе составляла 1 г Р/м3.

Определите содержание фосфора в избыточном иле.

Из уравнения массового баланса (10.1) находим содержание фосфора в иле Q3 •Ср0бщ,з:

Считаем, что в осадителе фосфор не содержится, т. е. Ср0бщ,4 = 0, и что Q4 = 0(< Q i).

Содержание фосфора в избыточном иле, С р 0бщ,з определяем из выражения:

Нам известно:

Qi = 11000 м3/сут

Сробщд = 12 г Р/м3

Сробщ,2 = 1 Г Р/М3

Необходимо рассчитать Q3 и Q2. Избыточный ил Q3 находим из условия:

Q3 •Хвв.з = 4000 кг ВВ/сут,

Хвв.з = 20%ВВ, т. е. 200 кг ВВ/м3,

Q3 = (4000 кг ВВ/сут)/(200 кг ВВ/м3) = 20 м3/сут.

Из уравнения баланса воды определяем Q2:

Qi = Q2 + Q3,

Q2 = Qi — Q3 = 11000 м3/сут — 20 м3/сут = 10 980 м3/сут

На практике мы можем не учитывать Q3 в балансе воды (но не в балансе взвешенного вещества).

Подстановкой получаем значение Сробщ.з:

Сробщ.з = (11000 м^сут •12 г Р/м3 —10980 м/^сут - 1 г Р/м^)/20 м/'сут =

= 6051 г Р/м3

Бели мы считаем, что весь фосфор в обработанном стоке соот­ ветствует растворенному фосфору в избыточном иле Бробщ.з (что неверно), то можно рассчитать содержание фосфора во взвешенном веществе избыточного ила:

Хробщ,з/ХвВ,3 = (Сробщ.З — 5робщ,з)/Хвв,з =

= (6051 г Р/м3 — 1 г Р/м3)/200 кг ВВ/м3 = 30 г Р/кг ВВ или 3%.

Мы видим, что содержание растворенного фосфора в избыточном иле (1 г/м 3) очень низкое по сравнению с общим содержанием (6051 г/м 3), а сделанное выше предположение о том, что содержание растворенного фосфора равно 1 г/м 3 не влияет на конечный резуль­ тат.

10.2. М ехан изм ы ф и зи ко-хи м и ческого

удаления ф о сф о р а

При рассмотрении физико-химических процессов удаления фосфо­ ра принимается, что скорости осаждения, адсорбции и ионного обмена настолько высоки, что не влияют на общую эффективность