10.4. Проектирование установок для удаления фосфора

10.4.1. Химическое осаждение

Проектирование может осуществляться двумя способами на основе

-общего содержания фосфора

-содержания растворенного + взвешенного фосфора.

Проектирование на основе общего содержания фосфора осу­ ществляется легче, но является менее надежным.

Проектирование на основе общего содержания фосфора

Это быстрый, однако, не вполне надежный метод расчета условий, обеспечивающих требуемую концентрацию общего фосфора в обра­ ботанном стоке, в котором растворимая и взвешенная фракции не рассматриваются отдельно.

Втабл. 10.2 представлены методы расчета общей концентрации фосфора, а также необходимые дозы ионов металла и требования

кзначениям pH, если таковые существуют.

Влитературе можно найти ряд примеров, иллюстрирующих зависимость содержания общего фосфора в обработанном стоке от молярного соотношения компонентов. На рис. 10.22 представлены примеры одновременного осаждения. В табл. 10.3 и 10.4 продемон­ стрированы параметры процесса удаления фосфора в двухслойном контактном фильтре (полимерные материал/песок) под действием ионов железа и алюминия.

Проектирование на основе содержания растворенного + взвешенного фосфора

Общее содержание фосфора Ср можно определить как сумму растворенных соединений фосфора Sp и взвешенных веществ, содержащих фосфор Хр.

Не очень понятно, как теоретически рассчитать содержание растворенного фосфора Sp после стадии химического осаждения [1, 13]. Можно воспользоваться результатами практических изме­

рений, сделанных на станциях химического удаления фосфора.

Таблиця Ю .2. Технические покэзэ>тели процесса получения обр&ботайного стока с заданной концентрацией фосфора (MR (молярное отношение)—отношение числа молей ионов добавляемого металла к числу молей общего фосфора в стоке, поступающем на обработку)

Концентрацию фосфора обычно определяют через величину моляр­ ного отношения Ме/Р, а это означает, что влияние pH, кальция и щелочности оценить не представляется возможным.

Взаимосвязь между содержанием растворимого фосфора, дозой металла, значением pH, концентрацией кальция и щелочностью, наблюдавшиеся в различных процессах осаждения, представлены на рис. 10.23, 10.24 и 10.25.

Содержание взвешенных фосфатов Хр зависит от флокуляции и последующего осаждения.

Концентрация фосфора,

3,0 А гР/м3+

Молярное отношение (моль Fe/моль Робщ в подаваемом на обработку стоке)

моль добавленного А!_____i

Молярное отношение

моль химически осаждаемого Pi

Рис. 10.22. Зависимость между концентрацией фосфора в обработан­ ном стоке и молярным отношением металл/фосфор при одновременном осаждении. Вверху: очистная станция Хаслов (Дания) [10], в центре: станция Сохолт (Дания) [11], внизу: очистная станция в США [9].

Таблица 10.3. Удаление фосфора на контактном фильтре при осажде­ нии Fe2+, Fe3+ и А13+ На фильтр поступает сток, прошедший обработку в реакторе при одновременном осаждении сульфатом железа (II) [1]

Таблица 10.4. Содержание взвешенных веществ и фосфата в стоке, последовательно прошедшем одновременное осаждение сульфатом железа(П) и контактную фильтрацию [1]

В табл. 10.5 представлены значения параметров, описывающих процесс флокуляции.

Концентрация взвешенных веществ (частиц) в воде на конечной стадии осаждения зависит не только от флокуляции, но в большой степени от устройства отстойника и свойств взвешенных веществ.

В табл. 10.6 приводятся экспериментальные значения концен­ траций взвешенных веществ и содержания в них фосфора, из которых можно определить величину Хр.

Рис. 10.23. Средняя концентрация растворенного фосфата Sp в воде после стадии одновременного осаждения в зависимости от количества добавленного осадителя (Ме/Р). Изменения pH и концентрация кальция в исходной сточной воде не учитывались. Влияние этих факторов отражено на рис. 10.24. Концентрация кислорода составляла 25% от насыщения. Данные получены на очистной станции Лундтофте (Да­ ния) [1].

Содержание фосфора во взвешенных веществах можно опре­

делить с помощью уравнения баланса, как это сделано в приме­

ре 10.1.

Пример 10.6. Необходимо удалить фосфор из городских стоков (1200 м3/сут) путем одновременного осаждения хлоридом желе­ зами). Содержание фосфора в подаваемом на очистку стоке 13 г Р/м3, после обработки оно должно быть равно 1,5 Р/м3.

Какое количество соли железа необходимо для осаждения? Считается, что обработанный сток содержит 15 г ВВ/м3, из кото­

рых фосфор составляет 3%, т. е. содержание взвешенного фосфора Хр равно 15 г ВВ/м3 •0,03 г Р /г ВВ = 0,45 г Р/м3.

Рис. 10.24. Одновременное осаждение сульфатом железа(Н). Зависи­ мость концентрации растворенного фосфора от pH и концентрации кальция при различных значениях молярных отношениях Fe/P (1,0, 1,5 и 2,0) [4].

pH

pH

Рис. 10.25. Постосаждение А1(Ш). Зависимость концентрации раство­ ренного фосфата от значения pH и щелочности. Концентрация кальция 40 г/м 3. Обратите внимание, что значения по оси ординат на двух рисунках различны [4].

Из выражения (10.18) можно найти содержание растворенного фосфора в обработанном стоке, Sp:

1,5 = SP + 0,45,

SP = 1,05 г Р/м3

Из рис. 10.23 находим, что для получения Sp = 1,05 г Р/м3 молярное отношение должно быть равно 0,7-1,2 моль Ре3+/моль Р.