28

_________________________________Ćwiczenie 5.

Usuwanie fosforanów

za pomocą chemicznego strącania i koagulacji

1. Charakterystyka procesu

W ściekach i w wodach naturalnych fosfor występuje w formie licznych połączeń mineralnych i organicznych w stanie rozpuszczonym, koloidalnym oraz zawieszonym.

W trakcie biologicznego oczyszczaania pewna iiość fosforu jest zużywana w procesach asymilacji substancji komórkowej oraz wytrącana i sorbowana w postaci fosforanów na kłaczkach osadu czynnego. Fizykochemiczne metody usuwania związków fosforu dotyczą na ogół związków fosforu w postaci fosfo­ranów. Najpopularniejsze z nich to koagulai4a_Qbj§tościowaj_chemiczae strą­canie.

Zazwyczaj chemiczne strącanie występuje łącznie z koagulacją. Procesy te uzupełniają się wzajemnie i są prawie niemożliwe do oddzielenia. Przebiegają z reguły z zastosowaniem tych samych reagentów.

Chemiczne strącanie jest prowadzone najczęściej z użyciem soli glinu, że­laza oraz wapna. Istnieje też możliwość stosowania mieszaniny dwóch różnych koagulantów. Strącanie fosforanów zachodzi według następujących reakcji:

wapno 3 Ca(OH)₂ + 2 PO4³ -> Ca₃(PO₄)₂ + 6 OH~ glin A1₂(SO₄)₃ + 2 PO4³ -> 2 A1PO₄ + 3 SO4²

żelazo FeCl₃ + PO4³ -» FePO₄ + 3 Cl~

W wyniku podanych reakcji powstają trudno rozpuszczalne związki, które są usuwane w postaci osadu. Do usunięcia 1 mol fosforanów jest wymagany teoretycznie 1 mol glinu lub żelaza, praktyczna dawka jest znacznie większa.

W celu uzyskania (po strąceniu) stężenia fosforu poniżej 1 g/m³ dawka ko­agulantu trójwartościowego wynosi w zależności od stężenia początkowego od 1,6 do 2,6 mol/mol fosforanów. Stosowanie soli glinu i żelaza, przyczynia się do zwiększenia zasolenia ścieków. Z tego względu uważa się, że wapno jest lep­szym koagulantem w odnowie wody. Przy dodawaniu wapna zostaje wytrącony głównie węglan i fosforan trójwapniowy. Procesowi temu towarzyszy wiązanie

29

zasadowości pochodzącej od węglanów, wytrącanie metali ciężkich lub ich ad­sorpcja na kłaczkach osadu oraz koagulacja zawartych w ściekach koloidów. Wapno jest też dobrym środkiem dezynfekcyjnym i nie powoduje zasolenia oczyszczanego roztworu.

Proces chemicznego strącania fosforanów można prowadzić w różnych punktach układu technologicznego oczyszczalni ścieków. Koagulanty mogą być dawkowane na stopniu mechanicznym; mamy wtedy do czynienia z tzw. strą­caniem wstępnym. Strącone fosforany są usuwane w osadnikach wstępnych.

Chemiczne strącanie może być również prowadzone na stopniu biologicz­nym. Jest to tzw. koagulacja symultaniczna, polegająca na dozowaniu koagulan­tu bezpośrednio do komór osadu czynnego. Najlepsze efekty strącania fosfora­nów uzyskuje się przy stosowaniu koagulacji klasycznej na III⁰ oczyszczania ścieków najczęściej za pomocą wapna. Taki układ wymaga jednak oddzielnej komory strąceniowej i dodatkowego osadnika wtórnego. Strącanie fosforanów wapnem może poprzedzić proces odpędzania amoniaku, w którym jest wymaga­ny wysoki odczyn pH.

Urządzenia do chemicznego strącania fosforanów w zasadzie nie różnią się od urządzeń stosowanych do koagulacji wody. Wadą procesu chemicznego strą­cania jest powstawanie znacznych ilości osadów, które należy unieszkodliwiać, natomiast do zalet można zaliczyć głównie uzyskanie dużego, stałego zmniej­szenia zanieczyszczeń niezależnie od pory roku oraz całkowitą odporność na toksyczne związki zawarte w ściekach.

2. Cel i zakres ćwiczenia

Celem badań jest dobór rodzaju i dawki koagulantu dla procesu koagulacji i strącania fosforanów oraz określenie optymalnych parametrów procesu.

Ćwiczenie obejmuje wykonanie analizy ścieków biologicznie oczyszczo­nych oraz przeprowadzenie procesu strącania z użyciem różnych koagulantów i w zmiennych warunkach.

---