Form fosfórmengunarefna í frárennsli og hentugar aðferðir til að fjarlægja

Eftir að hafa leitað lengi vissi ég eiginlega ekki hvað ég ætti að skrifa um. Þegar ég lít til baka á fyrri greinar mínar, áttaði ég mig á því að ég hafði ekki fjallað um fosfór, svo það er umræðuefnið í dag. Fosfór er algengt mengunarefni í frárennsli, aðallega skipt í tvo flokka: "lífrænn fosfór og ólífrænn fosfór." Þeir sem starfa í umhverfisverndariðnaði kannast vel við þennan vísi. Fosfór virðist einfalt, en það getur samt verið erfiður í sumu skólpvatni.

Fosfór er til í frárennslisvatni í formi lífræns og ólífræns fosfórs. Ólífræn fosfór skiptist frekar í ortófosfat og metafosfat. Endanleg fjarlæging fosfórs krefst umbreytingar í ortófosfat.

Ortófosfat (ólífrænt fosfór): eins og PO₄³⁻, HPO₄²⁻. Algengasta formið, það hefur góða leysni og hægt er að nýta það beint af lífverum. Það er hægt að fjarlægja það beint með eðlisefnafræðilegum aðferðum.

Metafosfat (ólífrænt fosfór): eins og pýrófosfat, þrípólýfosfat (úr þvottaefnum), sem vatnsrofnar smám saman í ortófosfat í vatni.

Lífrænn fosfór: eins og skordýraeitur og fosfókreatín. Flest er að finna í lífrænum mengunarefnum og verður fyrst að vatnsrofsa í ortófosfat áður en hægt er að fjarlægja þau á áhrifaríkan hátt.

Fjarlægingarferill fosfórs felur almennt í sér að fyrst er umbreytt því í ortófosfat og síðan íhugað líffræðilegar eða efnafræðilegar aðferðir til að fjarlægja það. Líffræðileg fosfóreyðing hefur takmarkaða virkni, almennt bundin við fosfór í frárennslisvatni frá heimilinu, og þegar styrkurinn er of hár þarf að bæta við efnafræðilegri fosfóreyðingu. Kemísk fosfóreyðing er besta aðferðin, en hún hentar ekki til notkunar í virkjaðri seyru, þar sem fosfóreyðingarefni geta haft slæm áhrif á vöxt örvera.

Kjarninn í umbreytingu lífræns fosfórs í ólífræn fosfór (ortófosfat) er steinefnamyndunarferlið, í meginatriðum brot á lífrænum virkum hópum, þar sem fosfór oxast í PO₄³⁻. Þetta ferli hefur ekki eina fasta jöfnu; fer eftir hvarfaðstæðum, það fellur aðallega í eftirfarandi þrjár dæmigerðar leiðir:

① Lífrænt niðurbrot (algengast): Hvatar af fosfatasa (eins og basískum fosfatasa), C-O-P eða C-P tengi lífræns fosfórs eru rofin. Tökum fosfat mónóestera sem dæmi:

R-O-PO₃²⁻ + H₂O → R-OH + HPO₄²⁻ (eða PO₄³⁻)

Einkenni: Venjulegt hitastig og þrýstingur, grænn og hagkvæmur. Frárennsli sveitarfélaga byggir aðallega á þessari aðferð, en hvarfhraði fer eftir örveruvirkni og hitastigi.

② Efnaoxunaraðferð (djúpmeðferð í iðnaði): Bæta við sterku oxunarefni (eins og hvarfefni Fenton·OH) til að oxa lífræn fosföt algjörlega. Með því að taka lífræn fosfat skordýraeitur (eins og malathion) sem dæmi:

(C₁₀H₁₉O₆PS₂) + 21·OH → 10CO₂ + 14H₂O + SO₄²⁻ + H₂PO₄⁻

Einkenni: Hröð viðbrögð og ítarleg steinefnamyndun. Hentar fyrir iðnaðar frárennsli með lélega niðurbrjótanleika, en rekstrarkostnaður er tiltölulega hár.

③ Há-brennsla (eðja/fastur úrgangur): Upphitun við súrefnis-ríkar aðstæður breytir lífrænum fosfór beint í stöðugar ólífrænar fosfatleifar, oft fastar í öskunni sem metafosfat eða pýrófosfat. Hentar fyrir hættulegan úrgang sem inniheldur mikinn-fosfór-styrk.

Við raunverulega skólphreinsun byggir mikill meirihluti umbreytingar „lífræns fosfórs í ólífrænt fosfór“ á líffræðilega ensím-hvataðri vatnsrofi. Hvarfið felur alltaf í sér H₂O og lokaafurðin er nánast alltaf ortófosfat (PO₄³⁻ eða HPO₄²⁻), sem er forsenda þess að efnafræðilega fosfór fjarlægist í kjölfarið (viðbót á ál/járnsöltum) til að fella út og fjarlægja fosfór.

Meginregla: Með því að nýta eiginleika fjölfosfats-uppsöfnunar lífvera (PAOs) sem losa fosfór á loftfirrta svæðinu og gleypa of mikið fosfór á loftháða svæðinu, er fosfór að lokum fjarlægt með því að losa fosfór-ríka seyru.

Almenn ferli: A²/O (loftfirrt-anoxískt-loftháð) og afbrigði þess (eins og oxunarskurðir, SBR). Þetta ferli getur fjarlægt köfnunarefni og fosfór samtímis, þannig að heildarlosunarhraði fosfórs er um það bil 60%.

Kjarni: Kostnaður-hagkvæmur og fær um að meðhöndla lífræn fosföt (breytir þeim í ortófosfat fyrir frásog), en skortir stöðugleika þegar styrkur frárennslis er mjög ströng (td.<0.5 mg/L).

Meginregla: Að bæta við álsöltum (td álsúlfati) eða járnsöltum (td járnklóríði) hvarfast við fosfatjónir og myndar óleysanlegt botnfall (td AlPO₄, FePO₄).

Ákjósanlegt pH: Álsölt um það bil 6-7, járnsölt um það bil 5-5,5; vandlega eftirlit er nauðsynlegt.

Stefna: Venjulega bætt við sem djúphreinsunarskref eftir líffræðilega meðhöndlunartankinn, eða bætt við hann á ákveðnum tímum til að tryggja stöðugt samræmi við vatnsgæði.

Fyrir há-þéttni eða þrjóskandi afrennsli úr lífrænum fosfati úr iðnaði er háþróuð oxun (td Fenton-ferlið) nauðsynleg til formeðferðar í andstreymisendanum; ef nauðsyn krefur þarf að breyta metafosfati í ortófosfat með háþróaðri oxun til frekari fjarlægingar.