Облици загађивача фосфора у отпадним водама и одговарајуће стратегије за уклањање

После дугог тражења, заиста нисам знао о чему да пишем. Осврћући се на своје претходне чланке, схватио сам да нисам покрио фосфор, тако да је то данашња тема. Фосфор је чест загађивач у отпадним водама, углавном подељен у две категорије: „органски фосфор и неоргански фосфор“. Они који раде у индустрији заштите животне средине су прилично упознати са овим индикатором. Фосфор изгледа једноставно, али и даље може бити тежак у неким отпадним водама.

Фосфор постоји у отпадним водама у облику органског и неорганског фосфора. Неоргански фосфор се даље дели на ортофосфат и метафосфат. Коначно уклањање фосфора захтева конверзију у ортофосфат.

Ортофосфат (неоргански фосфор): као што су ПО₄³⁻, ХПО₄²⁻. Најчешћи облик, има добру растворљивост и организми га могу директно користити. Може се уклонити директно физичко-хемијским методама.

Метафосфат (неоргански фосфор): као што је пирофосфат, триполифосфат (из детерџената), који се постепено хидролизује у ортофосфат у води.

Органски фосфор: као што су пестициди и фосфокреатин. Већина се налази у органским загађивачима и прво се морају хидролизовати у ортофосфат пре него што се ефикасно уклоне.

Пут уклањања фосфора углавном укључује прво његово претварање у ортофосфат, а затим разматрање биолошких или хемијских метода уклањања. Биолошко уклањање фосфора има ограничену ефикасност, углавном ограничено на фосфор у кућним отпадним водама, а када је концентрација превисока, потребно га је допунити хемијским уклањањем фосфора. Хемијско уклањање фосфора је најбољи метод, али није погодан за употребу у процесима активног муља, јер средства за уклањање фосфора могу негативно утицати на раст микроорганизама.

Срж конверзије органског фосфора у неоргански фосфор (ортофосфат) је процес минерализације, у суштини разбијање органских функционалних група, при чему се фосфор оксидује у ПО₄³⁻. Овај процес нема јединствену фиксну једначину; у зависности од реакционих услова, углавном спада у следећа три типична пута:

① Биоразградња (најчешћа): катализована фосфатазама (као што је алкална фосфатаза), Ц-О-П или Ц-П везе органског фосфора су прекинуте. Узимајући фосфатне моноестре као пример:

Р-О-ПО₃²⁻ + Х₂О → Р-ОХ + ХПО₄²⁻ (или ПО₄³⁻)

Карактеристике: Нормална температура и притисак, зелена и економична. Комуналне отпадне воде се углавном ослањају на овај метод, али брзина реакције зависи од микробне активности и температуре.

② Метода хемијске оксидације (индустријска дубинска обрада): Додавање јаког оксиданса (као што је Фентонов реагенс·ОХ) за потпуну оксидацију органофосфата. Узимајући органофосфатне пестициде (као што је малатион) као пример:

(Ц₁₀Х₁₉О₆ПС₂) + 21·ОХ → 10ЦО₂ + 14Х2О + СО₄²⁻ + Х₂ПО₄⁻

Карактеристике: Брза реакција и темељна минерализација. Погодно за индустријске отпадне воде са слабом биоразградљивошћу, али су оперативни трошкови релативно високи.

③ Високо-Спаљивање на високој температури (муљ/чврсти отпад): загревање у условима богатим кисеоником- директно претвара органски фосфор у стабилне неорганске фосфатне остатке, често фиксиране у пепелу као метафосфат или пирофосфат. Погодно за -концентрацију фосфора-који садржи опасан отпад.

У стварном третману отпадних вода, велика већина конверзије „органског фосфора у неоргански фосфор“ се ослања на хидролизу катализовану биолошким ензимима{0}}. Реакција увек укључује Х₂О, а крајњи производ је скоро увек ортофосфат (ПО₄³⁻ или ХПО₄²⁻), што је предуслов за накнадно хемијско уклањање фосфора (додатак соли алуминијума/гвожђа) да би се таложио и уклонио фосфор.

Принцип: Користећи карактеристике организама који акумулирају полифосфате (ПАО) који ослобађају фосфор у анаеробној зони и прекомерно апсорбују фосфор у аеробној зони, фосфор се коначно уклања испуштањем муља богатог фосфором-.

Главни процеси: А²/О (анаеробни-аноксични-аеробни) и његове варијанте (као што су оксидациони канали, СБР). Овај процес може истовремено уклонити азот и фосфор, постижући укупну стопу уклањања фосфора од приближно 60%.

Језгро: исплатив{0}}и способан да третира органофосфате (претварајући их у ортофосфат пре апсорпције), али му недостаје стабилност када су концентрације отпадних вода изузетно строге (нпр.<0.5 mg/L).

Принцип: Додавање соли алуминијума (нпр. алуминијум сулфата) или соли гвожђа (нпр. гвожђе хлорида) реагује са фосфатним јонима да би се формирали нерастворљиви преципитати (нпр. АлПО₄, ФеПО₄).

Оптимални пХ: соли алуминијума приближно 6-7, соли гвожђа приближно 5-5,5; неопходна је пажљива контрола.

Стратегија: Обично се додаје као корак дубоког третмана након резервоара за биолошки третман, или се додаје заједно са њим у одређено време како би се осигурала стабилна усклађеност квалитета воде.

За отпадне воде високе{0}}концентрације или непослушне индустријске органофосфатне отпадне воде, потребна је напредна оксидација (нпр. Фентонов процес) за предтретман на узводном крају; ако је потребно, метафосфат треба да се конвертује у ортофосфат напредном оксидацијом ради даљег уклањања.