It-tneħħija kimika tal-fosfru tintuża ħafna fl-impjanti tat-trattament tad-drenaġġ. Melħ tal-metall jew ġir, fost kimiċi oħra, jistgħu jiġu miżjuda ma 'proċessi ta' trattament primarju, sekondarju jew terzjarju (għall-punti ewlenin ta 'għażla, jekk jogħġbok irreferi għall-artikolu "Tipi u Punti ta' Għażla Ewlenin ta 'Aġenti Kimiċi għat-Tneħħija tal-Fosfru" fuq dan il-kont pubbliku; ikklikkja l-link fl-aħħar tal-artikolu). Madankollu, it-tneħħija kimika tal-fosfru għandha wkoll il-limitazzjonijiet tagħha. Għażla raġonevoli ta 'reaġenti u kalkolu preċiż tad-dożaġġ huma prerekwiżiti biex tiġi żgurata l-effettività tat-trattament u t-tnaqqis tal-ispiża. Dan l-artikolu jiddeskrivi b'mod sistematiku l-ambitu tal-applikazzjoni, il-proprjetajiet tar-reaġent, il-fatturi li jinfluwenzaw, il-mekkaniżmu ta 'reazzjoni, u d-dożaġġ tat-tneħħija kimika tal-fosfru, u jipprovdi referenza u gwida prattika għall-professjonisti tat-trattament tal-ilma.
I. Skop ta' Applikazzjoni għat-Tneħħija tal-Fosfru Kimiku
It-tneħħija kimika tal-fosfru tista 'tneħħi biss il-porzjon tal-fosfat (ortofosfat) tal-fosfru totali fl-ilma tad-drenaġġ. Il-fosfat fl-influwent tipikament jammonta għal 50%–80% tal-fosfru totali, ġeneralment eżistenti f'żewġ forom: H₂PO₄⁻ u HPO₄²⁻, bl-ewwel tkun predominanti f'pH taħt 8.3. Il-polifosfati ma jirreaġixxux ma 'melħ tal-metall jew ġir; madankollu, huma kkonvertiti għal fosfati waqt it-trattament bijoloġiku. Il-fosfru marbut b'mod organiku tipikament jikkostitwixxi proporzjon żgħir tal-fosfru totali fl-influwent. Il-fosfru kollojdali u partikuli normalment jistgħu jitneħħew waqt separazzjoni solida-likwidu; fosfru organiku maħlul jista 'jidrolizza għal ortofosfati waqt it-trattament (jekk bijodegradabbli), u jekk mhux bijodegradabbli, ma jistax jitneħħa mill-impjant tat-trattament tal-ilma mormi.
II. Proprjetajiet tar-Reaġent u Fatturi li Jinfluwenzaw
1. Proprjetajiet tar-Reaġent
Ir-reaġenti użati għat-tneħħija kimika tal-fosfru huma tipikament imluħa tal-metall jew ġir. Iż-żewġ imluħa tal-metall l-aktar użati huma sulfat tal-aluminju (magħruf komunement bħala alum) u klorur ferriku. L-aluminat tas-sodju jista 'jintuża wkoll minflok is-sulfat tal-aluminju, iżda ż-żieda tiegħu ħafna drabi żżid b'mod sinifikanti l-pH tas-sistema. Barra minn hekk, diversi forom ta 'polyaluminum chloride (PAC) jistgħu jintużaw ukoll għat-tneħħija tal-fosfru ta' preċipitazzjoni kimika. Is-sulfat tal-ħadid u l-klorur tal-ħadid jintużaw ukoll għat-tneħħija tal-fosfru; dawn l-aġenti huma tipikament miksuba bħala prodotti sekondarji tal-proċessi tal-produzzjoni tal-azzar (pickling wastewater). Ġir huwa ġeneralment fornut f'forma solida, prinċipalment inkluż ġir malajr (CaO) u ġir idratat [Ca(OH)₂].
2. Fatturi li Jaffettwaw ir-Reaġenti
Minbarra d-dożaġġ, il-karatteristiċi tal-kwalità tad-drenaġġ, il-metodu tad-dożaġġ tar-reaġent, il-post tal-punt tad-dożaġġ tar-reaġent, il-pH ta 'reazzjoni, il-metodu ta' flokulazzjoni, u l-ħin ta 'reazzjoni wara d-dożaġġ tar-reaġent huma kollha fatturi importanti ta' disinn u tħaddim. Dawn il-fatturi kollha jaffettwaw ir-relazzjoni bejn id-dożaġġ u l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru.
(1) Taħlit tar-Reaġent
Huwa meħtieġ taħlit suffiċjenti fil-punt tad-dożaġġ tar-reaġent biex jiġi żgurat li l-joni tal-metall jirreaġixxu mal-molekuli tal-fosfat. L-intensità tat-taħlit hija ġeneralment ikkaratterizzata mill-gradjent tar-rata G, b'unitajiet ta 's⁻¹. It-taħlit rapidu jiżgura li s-siti tal-wiċċ tar-reazzjoni jkunu esposti fil-ħin u jipparteċipaw fir-reazzjoni; madankollu, taħt intensità baxxa ta 'taħlit, ħafna ossidi tal-metall jistgħu jiġu ġġenerati l-ewwel fin-nuqqas ta' parteċipazzjoni tal-fosfat, u b'hekk jipprevjenu l-atomi interni tal-ossiġnu tagħhom milli jikkombinaw mal-fosfat, li jirriżulta f'effiċjenza mnaqqsa tat-tneħħija tal-fosfru.
Fl-impjanti attwali tat-trattament tal-ilma mormi, il-kundizzjonijiet tat-taħlit fil-punt tad-dożaġġ huma tipikament ħżiena, b'valuri G ġeneralment ivarjaw minn 200 sa 300 s⁻¹. Taħt dawn il-kundizzjonijiet ta' taħlit ta'-enerġija għolja, il-ħin tat-taħlit huwa ġeneralment 10 sa 30 s. Wara l-fażi inizjali ta 'kinetika ta' reazzjoni rapida, il-fosfat u l-ħadid jistgħu jkomplu jirreaġixxu permezz ta 'proċess ta' kinetika ta 'reazzjoni bil-mod, li jista' jdum għal sigħat jew saħansitra jiem. Dan il-proċess ta' tneħħija tal-fosfru kkontrollat bil-mod-reazzjoni huwa partikolarment importanti għaż-żieda ta 'alum jew klorur ferriku ma' tankijiet tal-ħama attivat, peress li l-ħin ta 'ritenzjoni tas-solidi (SRT) ta' sistemi bħal dawn huwa tipikament imkejjel f'jiem.
(2) Flokulazzjoni
Wara taħlit rapidu fil-punt tad-dożaġġ, taħlit ġentili huwa meħtieġ biex jippromwovi l-formazzjoni ta 'flokks li jistgħu joqgħodu jew jitneħħew permezz ta' separazzjoni solida-likwidu. Dan il-proċess huwa kruċjali biex jintlaħaq ir-rekwiżit ta 'konċentrazzjoni baxxa ta' fosfru effluwent. Normalment, il-fluss tal-ilma mormi fi ħdan l-istruttura tat-trattament innifsu jipprovdi kundizzjonijiet ta 'taħlit suffiċjenti għall-formazzjoni tal-flokk, iżda jekk il-ħin tal-flokulazzjoni ma jkunx biżżejjed, jew jekk jeżistu kundizzjonijiet li jfixklu l-formazzjoni tal-flokk (bħal ippumpjar, arjazzjoni, eċċ.), Il-proċess tal-flokkazzjoni jkun limitat.
(3) pH u Alkalinità
L-ogħla effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru fit-trattament kimiku tipikament isseħħ fil-medda tal-pH ta '5.5-7.0. Meta l-pH ikun bejn 7 u 10, l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru tonqos minħabba l-ħlas negattiv aktar b'saħħtu fuq il-wiċċ ta 'idrossidi tal-metall u l-formazzjoni ta' idrossidi tal-ħadid solubbli. F'kundizzjonijiet ta 'pH aktar baxxi, is-solubilità tal-preċipitant tonqos; filwaqt li f'kundizzjonijiet ta 'pH estremament baxxi, il-formazzjoni ta' preċipitati tal-idrossidu tal-metall hija limitata. L-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru tas-sulfat tal-aluminju u l-klorur ferriku turi xejriet simili taħt kundizzjonijiet ta 'pH differenti.
(4) CODcr u SS
L-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru taż-żieda ta 'melħ tal-metall fl-istadju tat-trattament primarju hija affettwata b'mod sinifikanti mill-karatteristiċi tal-ilma tad-drenaġġ. Hemm relazzjoni ċara bejn il-kontenut ta 'materja organika u l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru tal-melħ tal-metall. Meta CODcr ikun fil-medda ta '300-700 mg/L, l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfat tonqos maż-żieda ta' CODcr. Riżultati simili nkisbu minn studji dwar solidi sospiżi totali (TSS), jiġifieri, iktar ma tkun għolja l-konċentrazzjoni tat-TSS, inqas tkun l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru.
Minbarra li tnaqqas l-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru fl-istadju tat-trattament primarju, il-kontenut għoli ta 'materja organika jdgħajjef ukoll l-effett tat-tneħħija tal-fosfru tal-melħ tal-metall f'reatturi tal-ħama attivat. Il-joni tal-ħadid u l-aluminju jistgħu jirreaġixxu ma 'materja organika bħall-aċidu umiku u l-aċidu fulviku biex jiffurmaw kumplessi insolubbli assoċjati ma' joni tal-metall u l-ossidi minerali tagħhom, u b'hekk jokkupaw jew jimblukkaw is-siti ta 'reazzjoni meħtieġa għall-preċipitazzjoni tal-fosfat, li jwassal għal tnaqqis fl-effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru kimika. Din hija waħda mir-raġunijiet għaliex it-tneħħija ta' post-fosfru kimiku ħafna drabi tintgħażel fi proġetti attwali.
III. Mekkaniżmu ta' Reazzjoni tar-Reaġenti u Għażla tar-Reaġent
Ir-reazzjoni tas-sulfat tal-aluminju bil-fosfru tidher hawn taħt.
Fil-preżenza ta 'alkalinità fl-ilma, ir-reazzjoni tal-klorur ferriku ma' fosfru maħlul u alkalinità tal-bikarbonat fl-ilma tidher hawn taħt.
Jekk l-alkalinità fl-ilma ma tkunx biżżejjed, iż-żieda ta 'klorur ferriku se tifforma preċipitat ta' ossidu tal-ħadid idratat, li jipprovdi siti attivi tal-wiċċ għar-reazzjoni tal-fosfru. Il-prinċipju bażiku tal-mekkaniżmu tat-tneħħija tal-fosfru tal-melħ tal-ħadid huwa li l-fosfat u l-ħadid jistgħu jaqsmu atomu tal-ossiġnu, u l-interazzjoni tagħhom tista 'tiġi rappreżentata bil-formula li ġejja (ħlas mhux indikat).
Meta l-ġir jiġi miżjud mal-ilma mormi, il-ġir l-ewwel jirreaġixxi mal-alkalinità tal-bikarbonat fl-ilma biex jifforma karbonat tal-kalċju (CaCO₃). Hekk kif il-pH tas-sistema jogħla 'l fuq minn 10, jonji tal-kalċju żejjed se jirreaġixxu mal-fosfati biex jiffurmaw hydroxyapatite [Ca₅(OH)(PO₄)₃] preċipitat, kif muri hawn taħt.
Mill-mekkaniżmu ta 'reazzjoni ta' hawn fuq, wieħed jista 'jara li: (1) l-imluħa tal-ħadid u l-ġir huma affettwati ħafna mill-alkalinità tal-ilma; (2) it-tneħħija tal-fosfru tal-ġir tipproduċi ammont kbir ta 'ħama (kemm l-idrossidu tal-manjeżju kif ukoll il-karbonat tal-kalċju huma ħama). Din hija waħda mir-raġunijiet għaliex l-imluħa tal-aluminju spiss jintgħażlu għat-tneħħija tal-fosfru fi proġetti attwali.
IV. Dożaġġ ta' Kimiċi
Id-dożaġġ ta 'melħ tal-metall huwa ġeneralment espress bħala n-numru ta' moli ta 'metall (Me) miżjud għal kull mole ta' fosfru solubbli (Pin) fl-influwent. "Dożaġġ stojkjometriku" tirreferi għaż-żieda ta '1.0 mole ta' metall għal kull mole ta 'fosfru mneħħija (jiġifieri, Me/Pin=1.0), li hija strettament ibbażata fuq il-proporzjon molari meħtieġ għall-melħ tal-metall (melħ tal-aluminju jew melħ tal-ħadid) biex jirreaġixxi mal-fosfru biex jifforma preċipitat tal-fosfat. Hekk kif id-dożaġġ tal-melħ tal-metall jiżdied, ir-rata tat-tneħħija tal-fosfru titjieb u l-konċentrazzjoni tal-fosfru effluwent tonqos. Madankollu, meta d-dożaġġ jiżdied għal ċertu livell, l-effett ta 'tneħħija inkrementali milli jżid aktar id-doża gradwalment idgħajjef.
Meta d-dożaġġ tal-klorur ferriku jilħaq Me/Pin=1.5~2.0, jista 'jneħħi 80% ~ 98% tal-fosfru solubbli. Biex jinkisbu konċentrazzjonijiet ta' fosfru totali ta' effluwent baxxi ħafna (eż., taħt 0.10 mg/L), huwa meħtieġ proporzjon ta' dożaġġ ogħla, b'Me/Pin=6~7.
Il-proporzjon tad-dożaġġ tas-sulfat tal-aluminju huwa simili għal dak tal-klorur ferriku, iżda r-rata tat-tneħħija hija aktar baxxa, bejn 75% u 95%. L-użu ta 'PAC jew aluminat tas-sodju biex tinkiseb effiċjenza simili tat-tneħħija tal-fosfru teħtieġ dożaġġi saħansitra ogħla.
Mill-informazzjoni dwar id-dożaġġ ta 'hawn fuq, wieħed jista' jara li l-melħ tal-ħadid għandu l-ogħla effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru, iżda kif issemma qabel, l-imluħa tal-ħadid huma affettwati ħafna mill-alkalinità. PAC għandu l-inqas effiċjenza tat-tneħħija tal-fosfru, saħansitra inqas mis-sulfat tal-aluminju. Dan jikkontradixxi l-fehma ta' xi wħud li l-PAC, li huwa "poljaluminju," għandu jkollu effett ogħla ta' tneħħija tal-fosfru minn sulfat tal-aluminju mhux-polimeru.
Konklużjoni
It-tneħħija kimika tal-fosfru, bħala metodu importanti fit-trattament tal-ilma tad-drenaġġ, tiddependi mhux biss fuq it-tip u d-dożaġġ tar-reaġent, iżda wkoll fuq il-kwalità tal-ilma mormi, pH, alkalinità, taħlit u kundizzjonijiet tal-flokulazzjoni. L-għażla ta 'melħ jew ġir tal-metall xieraq, il-kalkolu xjentifikament tad-dożaġġ, u l-kombinazzjoni ta' dan mal-ottimizzazzjoni tal-proċess tista 'tiżgura tneħħija effiċjenti tal-fosfru filwaqt li tikkontrolla l-produzzjoni tal-ħama u l-ispejjeż operattivi. Billi jifhmu l-mekkaniżmi ta 'reazzjoni u l-fatturi li jinfluwenzaw ir-reaġenti, l-inġiniera tat-trattament tad-drenaġġ jistgħu jiksbu kontroll stabbli tal-fosfru effluwent u japplikaw b'mod flessibbli t-teknoloġija tat-tneħħija tal-fosfru kimiku fi stadji differenti ta' trattament, li jipprovdu appoġġ solidu għall-protezzjoni tal-ambjent tal-ilma urban.