МЕТОДЫ  ДЕФОСФОТАЦИИ  СТОЧНЫХ  ВОД

Кузина  Олеся  Игоревна

студент  2  курса  магистратуры,  кафедра  химии  и  экологии  ЮФУ,  РФ,  г.  Таганрог

E-mail:  Olesya1k1@mail.ru

Копылова  Наталья  Федоровна

научный  руководитель,  канд.  техн.  наук,  доцент  ЮФУ,  РФ,  г.  Таганрог

Одной  из  мировых  проблем  в  области  экологии  является  антропогенное  эвтрофирование  водоемов.  В  результате  эвтрофирования  в  водоемах  происходит  нарушение  процессов  саморегуляции  в  биоценозах,  в  них  начинают  доминировать  виды,  наиболее  приспособленные  к  изменившимся  условиям  (хлорококковые  водоросли  и  цианобактерии),  вызывая  цветение  воды.  В  период  цветения  в  водоеме  повышается  pH,  падает  содержание  растворенного  кислорода,  обнаруживаются  различные  яды,  продуцируемые  цианобактериями,  возникают  заморные  явления  у  рыб.  Фосфор  является  основным  лимитирующим  веществом  для  развития  водорослевого  цветения  в  водоеме,  в  большей  степени  воздействующим  на  процесс  эвтрофикации.  Установлено,  что  достаточно  удалить  из  сточных  вод  один  из  основных  биогенных  элементов  (азот  или  фос­фор)  и  цветение  в  водоеме,  куда  сбрасываются  эти  сточные  воды,  не  развивает­ся  [2].

Актуальность  проблемы  состоит  в  том,  что  фактические  концентрации  сбросов  по  фосфору  значительно  превышают  установленные  ПДК  для  рыбохозяйственного  водоема.

В  поступающих  на  очистку  сточных  водах  основная  доля  соединений  фосфора  представлена  в  виде  коллоидной  и  растворенной  форм  фосфатов  и  ортофосфатов  и  растворенных  форм  полифосфатов.  Фосфаты  и  полифосфаты  гидро­лизуются  в  результате  биологической  очистки  в  ортофосфаты,  основная  часть  растворимых  органических  фосфорсодержащих  соединений  также  переходит  в  ортофосфаты  в  результате  биологического  разложения  органических  веществ,  частично  усваивается  активным  илом,  а  частично  остается  в  очищенных  водах.  Взвешенные  формы  соединений  фосфора  частично  осаждаются  в  первичных  отстойниках,  а  частично  сорбиру­ются  на  активном  иле  [5,  c.  382]

Целью  всех  процессов  является  перевод  растворенного  фосфора  в  его  нерастворимую  форму,  которую  можно  отделить  в  процессе  разделения.

Зарубежный  и  отечественный  опыт  показывает,  что  для  решения  этой  задачи  возможны  три  подхода  [1]:

·     химическая  очистка,  т.  е.  применение  реагентов  для  осаждения  фосфатов;

·     очистка  от  фосфора  по  технологии  биологической  дефосфотации;

·     сочетание  биологической  очистки  с  химическим  осаждением  фосфатов.

В  качестве  реагентов  используют  соли  двух-  и  трёхвалентных  металлов.  В  практике  очистки  сточных  вод  нашло  широкое  распространение  применение  таких  коагулянтов,  как  соли  алюминия  и  железа,  известь.

Для  биологического  удаления  фосфора  могут  использоваться  традиционные  системы  с  активным  илом  и  молекулярным  кислородом  в  качестве  окислителя,  которые  применяются  многие  десятилетия  для  очистки  сточных  вод  от  органических  загрязнений.  Процессы  нитрификации  и  дефосфотации  как  бы  противоречат  друг  другу  в  обычных  условиях  биологической  очистки  [2,  с.  44].  При  использовании  технологии  глубокого  удаления  азота  и  фосфора  биологическим  методом  предполагает  искусственное  создание  различных  зон,  которые  по  степен  обеспеченности  кислородом  подразделяются  на  три  основные:  аэробная,  аноксидная  и  анаэробная  [2,  с.  47].

В  аэробных  условиях  аэротенков  соединения  фосфора  усваиваются  организмами  активного  ила,  однако  способность  фосфорнакапливающих  бактерий  выделять  фосфор  в  полуанаэробных  словиях  аэротенков  и  вторичных  отстойников  объясняет  увеличение  содержания  фосфатов  в  очищенных  водах  [2,  с.  39].

Необходимость  сокращения  затрат,  а  также  то  обстоятельство,  что  для  предотвращения  развития  цветения  в  природных  водоемах  достаточно  удалять  из  сточных  вод  хотя  бы  один  из  биогенных  элементов,  побуждают  природопользователей  сокращать  удаление  одного  из  биогенных  элементов,  в  большинстве  случаев,  это  удаление  всех  форм  азота. 

Совместное  физико-биологическое  удаление  основано  на  осаждении  фосфатов  при  добавлении  солей  металлов,  что  приводит  к  связыванию  соединений  фосфора  и  образованию  нерастворимых  соединений,  которые  выпадают  в  осадок  и  затем  удаляются.  Есть  несколько  технических  возможностей  осаждения  фосфатов  в  зависимости  от  точки  дозирования  [1]:

•      предварительное  удаление  фосфора  на  ступени  механической  очистки  при  добавлении  коагулянта  перед  ступенью  биологической  очистки  на  стадии  первичного  отстаивания  (а  также  в  песколовку  или  преаэратор); 

•      дозирование  реагента  непосредственно  в  аэротенк  (симультанное  осаждение)  —  наиболее  рациональный  способ  применения  реагента  при  биологической  очистке.  Опыт  показал,  что  при  применении  такой  схемы  улучшаются  седиментационные  свойства  активного  ила.

•      обработка  реагентом  биологически  очищенной  сточной  жидкости  (доочистка).  При  применении  такой  схемы  необходимы  дополнительные  отстойники,  что  также  приводит  к  удорожанию  метода.

В  результате  анализа  технической  возможности  методов  осаждения  фосфатов  в  работе  приведены  данные  научного  опыта.  В  качестве  реагента  используем  соль  железа  II  FeSO₄×7Н₂О_.  В  работе  представлены  результаты  исследований  предварительного  осаждения  (добавление  коагулянта  перед  ступенью  биологической  очистки  на  стадии  первичного  отстаивания)  и  симультанного  осаждения  (дозировании  коагулянта  в  аэротенк)  (Таблица  1). 

Таблица  1.

Результаты  предварительного  и  симультанного  осаждения  фосфатов

Однако  добавление  в  качестве  реагента  соли  FeSO₄  влечет  за  собой  —  повышение  содержания  ионов  железа  в  стоках.  Рассматривая  сравнительную  эффективность  этих  двух  методов,  мы  провели  анализ  по  содержанию  остаточного  фосфора  в  сточных  водах  и  количеству  ионов  металла.  Нами  отобраны  пробы  активного  ила  и  проанализировано  состояние  микроорганизмов  в  зависимости  от  дозы  добавляемого  реагента.  При  концентрации  реагента  —  10  мг  Fe/м³  мы  не  наблюдаем  видимых  изменений,  однако  уже  при  концентрации  20  мг  Fe/м³  —  коловратки  и  свободноплавающие  инфузории  уменьшили  скорость  своего  движения.  С  повышением  концентрации  реагента  общая  тенденция  движения  микроорганизмов  сокращается.  Состояние  прикрепленных  организмов  не  изменилось.

Сравнительная  зависимость  концентрации  остаточного  фосфора  и  железа  общего  в  очищенных  сточных  водах  от  дозы  реагента  представлена  на  рис.  1.

Рисунок  1.  Сравнительная  зависимость  концентрации  остаточного  фосфора  и  железа  общего  в  очищенных  сточных  водах  от  дозы  реагента

В  результате  предварительного  осаждения  эффективность  очистки  по  фосфатам  достигает  99  %.  Однако  одновременно  с  удалением  фосфора,  резко  возрастает  содержание  ионов  железа  в  60  раз  (при  максимальной  концентрации),  что  значительно  превышает  предельно-допустимые  значения.

Рисунок  2.  Зависимость  степени  эффективности  очистки  от  дозы  реагента:  Эф₁  —  предварительного  осаждения;  Эф₂  —  симультанное  осаждение

Исходя  из  выше  изложенного  анализа,  можно  сделать  общий  вывод,  что  при  увеличении  концентрации  реагента  снижается  количество  остаточного  фосфора  и  значительно  увеличивается  содержание  общего  железа.  Наиболее  рентабельно  использовать  совместную  систему  осаждения  фосфатов  солью  железа  II  концентрацией  10—15  мг  Fe/м³.  Этот  метод  не  требует  строительства  дополнительных  сооружений.  Следует  отметить,  что  зольность  активного  ила  повышается  из-за  наличия  в  нем  коагулянта. 

Список  литературы:

1.Анисимов  Д.В.  Удаление  фосфора  из  сточных  вод  //  Экология  производства  —  №  5  —  2012.  —  с.  84—87.

2.Жмур  Н.С.  Интенсификация  процессов  удаления  соединений  азота  и  фосфора  из  сточных  вод//  М.  2001.  —  96  с.

3.Крючихин  Е.М.  Методы  очистки  городских  сточных  вод  от  биогенных  элементов  //  Сантехника  Oтопление  Кондиционирование.  2006.  №  8.

4.СНиП  2.04.03-85.  Строительные  нормы  и  правила.  Канализация.  Наружные  сети  и  сооружения.  М.:  Стройиздат,  1986.  —  72  с.

5.Хенце  М.  Очистка  сточных  вод:  Пер.  с  англ.  /  М.  Хенце  и  др.  -М.:  Мир,  2004.  —  471  с.