Élimination biologique des phosphates

L'élimination des composés dissous de chrome, de plomb, de zinc, de baryum et de fer de l'eau est réalisée par des méthodes physiques et mécaniques en les transformant en composés légèrement solubles (hydroxydes, sulfates, phosphates, carbonates). La clarification des eaux usées après traitement avec des réactifs est effectuée périodiquement ou action continue. Les produits de traitement sont éliminés ou utilisés comme charges dans la production matériaux de construction. Nettoyage Eaux uséesà partir de sels solubles dans l'eau n'est généralement pas produit. [...]

Les phosphates et l'azote inorganique sont éliminés de la solution pendant la photosynthèse par les algues. Cependant, il a été prouvé que la culture et la récolte d'algues pour les éliminer des eaux usées nutriments représentent une tâche économiquement difficile. Difficultés liées au maintien des rapports carbone/azote et phosphore requis, des valeurs de pH et de température, de l'intensité solaire, de l'incapacité d'attribuer de vastes superficies de terrain pour assurer la durée de séjour requise et prix élevé mécanismes de collecte d'algues - tout cela constitue un obstacle à utilisation pratique photosynthèse pour éliminer les nutriments. [...]

Lors du processus d'élimination des composés phosphorés, sa concentration dans les eaux usées lorsqu'elles sont rejetées dans un réservoir est établie sur la base de la condition d'inadmissibilité de l'eutrophisation. Lorsque la concentration de phosphore dans l’eau du réservoir est inférieure à 0,001 mg/l, aucune eutrophisation n’est observée. La valeur de la concentration admissible de phosphore dans les eaux usées dépend de la dilution des eaux usées dans le réservoir, de la concentration de fond de phosphore dans celui-ci, de la présence d'autres sources de phosphates dans les eaux usées et est généralement prise égale à 0,01-0,1 mg/l. [...]

Lors du traitement des eaux usées avec des sels de fer ferrique et d'aluminium, l'élimination des composés du phosphore se produit en raison de la précipitation de phosphates insolubles (AlP04-2H20 ; PeP04-2H20) et de la sorption de phosphates complexes et composés organiques phosphore sur les flocons de sels d'hydroxyde formés à la suite de l'hydrolyse. Contrairement à la chaux, la dose de sels d'aluminium ou de fer nécessaire pour éliminer les composés phosphorés des eaux usées est proportionnelle à la concentration des contaminants. Théoriquement, il s'agit de 1 à 2,5 mg d'A13+ ou Te3+ pour 1 mg de phosphore dissous. Cependant, cette dose est généralement plus élevée, car une partie du coagulant est consacrée à la précipitation d'autres contaminants des eaux usées qui sont à l'état dissous, colloïdal et en suspension. Il est tout à fait naturel que ces doses diminuent à mesure que la pollution des eaux usées diminue. Lors de l'introduction de ces coagulants avant les décanteurs primaires, la dose requise est généralement comprise entre 100 et 200 mg/l, tandis que la teneur résiduelle en composés phosphorés est inférieure à 1 mg/l. Pour améliorer le processus de floculation et augmenter la résistance des flocons, des polyélectrolytes sont ajoutés. Une clarification plus efficace des eaux usées est assurée par leur filtration à travers des charges granulaires ou la sédimentation des substances en suspension dans fine couche liquides (dans des décanteurs tubulaires ou à plaques).[...]

Des études sur l'élimination des phosphates avec l'alumine (granulométries 1-3 et 0,07-0,1 mm) ont montré que le temps de contact optimal pour obtenir une concentration résiduelle de phosphate de 1 mg/l dans les eaux usées est de 0,64 heure ou plus. À mesure que la taille du chargement augmente, la vitesse du processus diminue. Dans ce cas, une agitation supplémentaire de l’alumine par l’air peut augmenter l’efficacité d’élimination des phosphates et du carbone organique. Il est recommandé de traiter le sorbant usé avec NaOH. Afin d'utiliser les phosphates, du CaO en poudre est ajouté à la solution régénérée à partir d'un rapport stoechiométrique de 2,5 heures de CaO pour 1 heure de phosphates. Dans ce cas, jusqu'à 95% de la quantité totale de phosphates précipitent, ce qui est recommandé pour une utilisation en agriculture comme engrais.[...]

Eaux usées de source entrant dans la chambre de réception installations de traitement, avait les indicateurs suivants : DBO - 120 et phosphates - 6 mg/l. La dose de boues d'eau aux stations d'épuration est de 50 mg/l de matière sèche pour 1 litre d'eaux usées. Après décantation, les eaux usées ont été caractérisées par les indicateurs suivants : cylindre de contrôle - BG1Kg et phosphates - 80 et 5 mg/l, respectivement. cylindre expérimental - DBO5 et phosphates - respectivement 40 et 2 mg/l. Diminution (%) avec ajout de sédiment d'eau : pour BHB 50, phosphates - 60 par rapport au témoin. Dans ce cas, dans les formules (3.1) - (3.3), le coefficient K = 0,5 (réduction de la DBO-,) est substitué dans l'expression KDvi. Lors du calcul de l'élimination des phosphates des eaux usées lors de la sédimentation primaire, le coefficient K = 0,6P est utilisé (où P est la quantité de phosphates dans les eaux usées sans ajout de sédiments du robinet).[...]

La composition de la préparation des eaux usées municipales utilisée dans les raffineries de pétrole américaines est donnée dans le tableau 7.[...]

Le système de récupération des eaux usées (Fig. 14.3) comprend des processus traditionnels de traitement et de post-traitement. Après sédimentation primaire et traitement secondaire à l'aide de biofiltres, les eaux usées pénètrent dans trois bassins de stabilisation situés en série avec un temps de séjour total d'environ 18 jours. La croissance d'algues dans ces étangs réduit les concentrations d'azote inorganique et de phosphate. Les bassins de stabilisation réduisent également la teneur en autres polluants. L'eau sortant des bassins de stabilisation est recarbonatée, réduisant le pH de 9,0 à 7,5, et est injectée avec du sulfate d'aluminium à une concentration de 150 mg/l pour la séparation des algues par flottation. Les algues flottant en surface sont collectées par des grattoirs, puis l'eau est fractionnée par tarification. Air comprimé, Entré dans partie inférieure réservoir, mélange l'eau et conduit à la formation de mousse. Cette dernière est récupérée en surface et broyée par des jets d'eau pour faciliter son élimination. L'eau est ensuite chlorée jusqu'au point d'inflexion pour oxyder et éliminer la majeure partie de l'azote inorganique restant et produire la concentration requise de chlore résiduel libre. Une petite dose de chaux (environ 30 mg/l) est ajoutée avec du chlore pour améliorer la sédimentation des particules en suspension. L'eau clarifiée est filtrée à travers des filtres rapides à sable puis traitée dans des colonnes chargées de charbon actif granulaire. L'adsorption avec du charbon actif aide à extraire les substances dissoutes résiduelles, ce qui conduit à une amélioration des caractéristiques organoleptiques de l'eau, telles que le goût, la couleur et l'odeur. Les colonnes sont périodiquement lavées à contre-courant et le charbon est remplacé si nécessaire. Le charbon usé est stocké et stocké pour une régénération ultérieure. [...]

Pour coaguler les impuretés des eaux usées et éliminer les phosphates, la chaux est largement utilisée dans plusieurs villes pour former du carbonate de calcium et du phosphate de calcium. La faisabilité du traitement des eaux usées à la chaux peut être déterminée par le degré d'inhibition cinétique du processus de formation de carbonate de calcium par les impuretés des eaux usées. L'utilisation réussie d'un tel traitement des eaux usées dans conditions réelles nécessite une connaissance détaillée des principes chimiques sous-jacents à la formation et à l’interaction du carbonate de calcium dans les systèmes de traitement des eaux usées. Le traitement des eaux usées à la chaux est souvent compliqué par une précipitation incomplète du phosphate et une mauvaise décantation de l'eau. En pratique, pour une élimination satisfaisante des phosphates et une bonne décantation, le traitement des eaux est réalisé à des valeurs de pH élevées (10-11) et avec des dosages importants de chaux.[...]

Un enjeu important Il s'agit également de l'élimination de la majeure partie des composés azotés et phosphorés qui, lorsqu'ils sont rejetés dans les plans d'eau avec les eaux usées, provoquent la croissance d'algues. De plus, les nitrates sont toxiques. Étant donné que les nitrates et les phosphates ne sont pas éliminés des eaux usées à la suite du traitement primaire et secondaire, le besoin d'un traitement tertiaire devient très urgent.[...]

L'étape de traitement ultérieure consiste à éliminer l'arsenic résiduel des eaux usées clarifiées à l'aide de fer ou de phosphate.[...]

La lutte contre l'eutrophisation s'effectue par : l'élimination des phosphates des eaux usées sur les lieux de leur collecte (précipitation chimique du phosphore avec des sels de chaux et de fer) ; dragage - élimination des sédiments du fond d'un réservoir (qui sont utilisés comme engrais) et approfondissement de celui-ci. L'entrée de nitrates dans les plans d'eau est associée à l'utilisation d'engrais azotés grandes surfaces, sa réduction ne peut donc être assurée que par une restructuration radicale de l'ensemble du système de gestion Agriculture.[ ...]

Ce système élimine très efficacement les nutriments des eaux usées. La quantité d'azote total dans les effluents dénitrifiés est en moyenne inférieure à 2 mg pour 1 litre, et plus de la moitié est de l'azote organique dont une partie importante est éliminée lors de la dernière étape d'épuration lors de la filtration sur lit de sable. Les données sur le fonctionnement de cette station d'épuration ont montré que le projet garantit l'élimination des contaminants à des niveaux tels que les eaux usées peuvent être librement utilisées dans les systèmes d'approvisionnement en eau de recyclage. Il est à noter que lors de l'utilisation d'eaux usées ayant subi un traitement biologique complet, ainsi qu'un post-traitement sur filtres, il existe toujours une tendance à augmenter l'encrassement biologique, les dépôts de phosphate de calcium et la formation de mousse. Cependant, ces problèmes potentiels peuvent toujours être résolus efficacement par les méthodes conventionnelles de traitement de l'eau, notamment l'utilisation de biocides, d'agents antitartre et antimousse, ainsi que l'ajustement du pH.[...]

L'oxyde d'aluminium est capable d'absorber non seulement les phosphates, mais également d'autres substances et composés. Traitement thermique boues d'eau avec la production ultérieure de granulés sphériques avec une surface spécifique de 275 à 360 m2/g et un volume de pores de 0,4 cm3/g, son utilisation comme sorbant pour éliminer les contaminants des eaux usées a montré qu'elle est capable d'adsorber des substances avec des propriétés polaires. molécules : acides, bases, composés aromatiques avec un atome d'hydrogène dissocié, etc. Les caractéristiques et conditions sont également notées application pratique filtres chargés en oxyde d'aluminium pour réduire la teneur en phosphates, composés de Ca, Cu, N, etc. Traitement séquentiel des eaux chargées en oxyde d'aluminium et charbon actif fournit une réduction fiable de la concentration de carbone organique total de 95 %.[...]

À l’aide des informations concernant la solubilité du phosphate, développez une méthode pour éliminer le phosphate des eaux usées. Dessinez un diagramme schématique des processus qui sous-tendent votre méthode et déterminez la quantité de précipité formé.[...]

Pendant longtemps Il existait une opinion selon laquelle l'élimination biologique du phosphore est effectuée uniquement par les bactéries Aste(yuba er. Cependant, il est maintenant bien connu que de nombreux micro-organismes hétérotrophes contenus dans les eaux usées et les boues des stations d'épuration ont la capacité d'accumuler du phosphore. Tous ces Les micro-organismes sont appelés biobactéries P ou organismes accumulateurs de phosphate (OPA). Le mécanisme d'accumulation du phosphore n'est pas toujours activé dans les bactéries, il peut donc être difficile de déterminer les concentrations, par exemple, de biobactéries P dans les eaux usées. des groupes d'hétérotrophes sont actifs dans les stations d'épuration avec une élimination biologique du phosphore. De nombreuses bactéries concurrentes ne sont pas des organismes de la FAO. C'est le résultat de cette compétition qui détermine le succès du procédé bio-P.[...]

La station de récupération d'eau actuellement existante (Fig. 14.4), d'une capacité estimée à 28 000 m3/jour, est constituée de traitement biologique et équipements pour le traitement physique et chimique tertiaire. Les traitements primaire et secondaire sont effectués à l'aide de boues activées, les boues activées en excès étant déshydratées et incinérées. Les effluents sont débarrassés du phosphore et de l’azote grâce à un traitement à la chaux et à un stripping à l’air à l’ammoniac. Pour une précipitation maximale des phosphates, un dosage de chaux de 400 mg/l (en termes de CaO) est nécessaire. Les eaux usées à pH élevé qui en résultent sont pompées à travers des tours de refroidissement à contre-courant pour éliminer l'azote. L'eau est ensuite recarbonatée pour abaisser le pH à 7,5 avant d'être filtrée sur des filtres sous pression à médias mixtes. Les adsorbeurs de charbon actif absorbent les substances organiques solubles persistantes non éliminées par la coagulation à la chaux, et l'étape finale de purification implique la chloration finale. Le calcaire est recalcifié réutilisation V processus technologique.[ ...]

Les coagulants contenant du fer conduisent également à une précipitation de phosphate. Les ions ferriques forment le sel FePO4 dans un rapport molaire de 1:1. Tout comme pour l'aluminium, la véritable coagulation nécessite grande quantité le fer, comme il ressort de l'équation de la réaction chimique. Étant donné que la réaction du chlorure ferrique avec les substances provoquant une alcalinité naturelle se déroule relativement lentement, de la chaux ou un autre alcali est également introduit pour augmenter le pH et augmenter la concentration d'ions hydroxyle. Mécanisme réaction chimique, se produisant entre les ions fer ferreux et le phosphate, n'est pas tout à fait clair. Bien que le sulfate de fer (II) puisse produire du phosphate précipité à un rapport molaire Fe:P de 3:2, les résultats expérimentaux montrent que le rapport molaire est presque le même que lorsque des sels ferriques sont utilisés. Les sels de fer disponibles dans le commerce comprennent le sulfate de fer (III), le chlorure de fer (III), le sulfate de fer (II) et la liqueur de décapage usée des aciéries. À condition que des quantités suffisantes de substances provoquant une alcalinité naturelle élevée soient présentes dans les eaux usées, l'introduction de sels ferriques sans coagulants auxiliaires conduit à l'élimination du phosphore dans des rapports Fe:P tels que 1,8:1 ou plus. Cela équivaut à introduire du FeC13 à une concentration d'environ 100 mg/l. La composition de la solution de gravure n’est pas constante et dépend des procédés de travail des métaux utilisés. La forme la plus courante est le sulfate de fer (II), produit par gravure à l'acide sulfurique, mais on trouve également du chlorure de fer (II), produit par gravure à l'acide chlorhydrique. La teneur en fer des solutions de déchets varie de 5 à 10 % et celle des acides libres de 0,5 à 15 %. Pour obtenir bons résultats Lors de l'utilisation de solutions de décapage, il est nécessaire d'ajouter de la chaux ou de la soude caustique. Par exemple, lors de la décantation primaire, pour réduire la concentration en phosphore total de 30% et la CMI de 60%, environ 40 mg/l de fer, 70 mg/l de chaux et 0,5 mg/l de additifs polymères.[ ...]

Actuellement, le coût est en constante augmentation boire de l'eau utilisé pour le lavage, ce qui est dû à l'augmentation des coûts énergétiques pour le traitement et le transport de l'eau, ainsi que pour le traitement des eaux usées avant leur rejet dans les plans d'eau. L'économie de ressources vous permet de réduire les coûts de production, y compris les coûts. Cependant, les aspects environnementaux de la production de lessive restent encore mal compris. Pour éviter la pollution des plans d'eau par les tensioactifs, les phosphates et les contaminants retirés des vêtements, les rejets des blanchisseries doivent être traités. En Russie et à l’étranger, une grande attention est accordée à ces problèmes. [...]

Il est proposé de calciner le sédiment du robinet, constitué principalement d'Al(OH)3 à une température de 500 à 1 000 °C, et de le transformer en comprimé avec l'ajout d'un liant, suivi d'une agitation. Les comprimés ainsi obtenus peuvent être utilisés non seulement comme absorbant pour éliminer les phosphates, mais également comme catalyseur. Il est également possible d'utiliser un mélange d'oxydes contenant 50 à 52 % d'oxyde d'aluminium comme catalyseur pour augmenter le degré de traitement des eaux usées.[...]

On constate également que l’oxyde d’aluminium ne peut pas remplacer complètement le charbon actif en raison de son efficacité insuffisante dans le traitement des eaux usées. Cependant, l'adsorption spécifique élevée et la facilité de régénération de l'oxyde d'aluminium rendent conseillé son utilisation dans les eaux usées post-traitées pour éliminer les phosphates.[...]

Les biofiltres et les systèmes à boues activées (voir chapitre 1) sont également utilisés pour traiter les eaux générées par les décharges, parfois mélangées aux eaux usées. Ces processus nécessitent souvent l'ajout de nutriments, et l'ajout, par exemple, de phosphate favorise la précipitation. métaux lourds dans la composition de composés organophosphorés. Ce traitement entraîne l'élimination de 99 % de la DBO et de 95 % de la DCO tout en réduisant simultanément de manière significative la concentration en ions ammonium (du fait d'une combinaison de nitrification bactérienne et d'assimilation cellulaire), de fer (98 %), de manganèse (92 %) et le zinc (94 %), cependant, les molécules organiques les plus stables nécessitent une dégradation plus poussée. Le principal facteur limitant du processus peut être la température, car en raison des fluctuations saisonnières, les températures les plus basses de l'année coïncident avec la formation des plus grands volumes d'eau s'infiltrant dans le sol. De faibles concentrations de phosphate, fréquentes, peuvent accroître le gonflement des boues. Enfin, l'accumulation de métaux dans les flocculi bactériens entraîne de sérieuses difficultés.[...]

Une grande attention est accordée à l'utilisation de chlorure ferrique et de sulfate d'aluminium lors du traitement des eaux usées contenant des phosphates (jusqu'à 0,3-0,7 mg/l) et lors de l'élimination des ions de métaux lourds (plomb, cuivre, arsenic, chrome et mercure) sous forme d'hydroxydes. à partir de solutions résultant de leur coprécipitation avec des hydroxydes de fer et d'aluminium. Cette méthode permet d'atteindre des taux de purification supérieurs à 90 % pour éliminer le plomb, l'arsenic et le chrome trivalent, mais est moins efficace pour éliminer le miel (environ 50 %). Afin de réduire la consommation de coagulants, le processus de coagulation doit être effectué dans la plage de valeurs de pH optimales : pour A1(0H)3 - à pH = 4,5-8 ; pour les sels de fer - à pH > 9.[...]

L'électrocoagulation, en combinaison avec ou sans électroflation, est principalement utilisée pour éliminer les impuretés finement dispersées non dissoutes des eaux usées, qui forment divers systèmes colloïdaux dans l'eau. Beaucoup moins fréquemment, cette méthode est utilisée pour éliminer les impuretés véritablement dissoutes de l’eau. Ce sont principalement des impuretés qui se forment avec les ions Fe2+ et Al3+ et sont insolubles dans l'eau. composants chimiques précipités (phosphates, sulfures, etc.). Lors de l'utilisation d'anodes de fer, les ions chromates contenus dans les eaux usées d'entreprises de plusieurs industries sont également éliminés.[...]

Lorsqu'une quantité suffisante de chaux est ajoutée, l'adoucissement des précipitations continue de former de l'hydroxyde de magnésium. Pour éliminer la principale fraction de phosphore, un pH compris entre 9,5 et 11,5 est nécessaire. À des doses de chaux sous forme de CaO égales à 150 à 300 mg/l, 80 à 90 % des phosphates sont éliminés des eaux usées domestiques ordinaires. La quantité de chaux nécessaire dépend principalement de l'alcalinité, de la concentration en phosphore et du degré d'élimination du phosphore requis.[...]

Meilleure protection contre les toxines du phytoplancton est d’empêcher la croissance massive d’algues. Il faut donc veiller à ce que eaux intérieures, et les côtes maritimes n'étaient pas sujettes à l'eutrophisation, c'est-à-dire pollution par des substances qui créent un terrain fertile pour les algues. Pour ce faire, il est nécessaire de veiller à l'utilisation économique des engrais, ainsi qu'au traitement le plus complet de toutes les eaux usées (section 3.4). Lors de la purification de l'eau Attention particulière il faudrait s'attacher à éliminer les phosphates et les nitrates de l'eau - deux étapes de purification qui n'ont pas encore reçu l'importance voulue (section 3.4.2).[...]

L’analyse ci-dessus ne reflète que partiellement le volume réel des recherches menées à l’étranger dans ce sens. On peut affirmer que l'utilisation de boues d'eau avec leur traitement thermique préalable pour obtenir un absorbant de haute qualité est sans aucun doute une méthode prometteuse pour éliminer non seulement les phosphates des eaux usées, mais également d'autres contaminants caractérisés par des indicateurs tels que WOC, DCO, etc. L'utilisation de boues d'eau permettra d'abandonner les absorbants d'origine naturelle. La science et la pratique nationales mènent des recherches dans cette direction.

Partie principale matière organiqueéliminés des eaux usées lors du traitement primaire et secondaire. Le processus qui suit le traitement secondaire est conçu pour éliminer les nutriments végétaux des eaux usées. Ces éléments sont responsables de l'eutrophisation des lacs et rivières. Le processus qui suit le traitement secondaire est généralement appelé traitement tertiaire des eaux usées. Contrairement à l’épuration primaire et secondaire, l’épuration tertiaire n’est pas encore répandue.

Le problème de l'eutrophisation des lacs et des rivières est assez grave, mais il n'a été réalisé qu'en dernières décennies. Pour cette raison, les méthodes de lutte contre l’eutrophisation ne sont pas encore largement répandues. A l'heure actuelle, seules quelques dizaines d'installations de ce type sont en service. Cependant, on espère que le traitement tertiaire des eaux usées sera de plus en plus introduit dans les stations d’épuration de nombreuses régions.

L’objectif principal du traitement tertiaire est d’éliminer les composés contenant de l’azote et du phosphore des eaux usées. Ce sont ces éléments qui provoquent principalement l'eutrophisation eaux naturelles OEM, conduisant à une croissance rapide des algues. (La base biologique de l'eutrophisation a été décrite par nos soins dans des revues précédentes). Les ions phosphates contenus à la fois dans les produits métaboliques finaux des humains et des animaux, ainsi que dans détergents, sont éliminés des eaux usées grâce à un ensemble de processus ; Les composés azotés tels que l’ammoniac, les ions nitrate et nitrite sont éliminés par un autre ensemble de processus. Le traitement tertiaire des eaux usées peut également impliquer l'adsorption avec du carbone des contaminants organiques restants qui n'ont pas été éliminés par le traitement secondaire. Tous ces processus sont assez coûteux.

Les phosphates sont éliminés des eaux usées par précipitation chimique suivie d'une sédimentation. Des composés tels que les sels ferreux et ferriques, les sels d'aluminium et la chaux sont ajoutés au flux d'eaux usées. Lorsqu’un de ces composés se mélange bien aux eaux usées ayant déjà subi un traitement secondaire, des sédiments solides se forment. Par exemple, les ions calcium de la chaux (oxyde de calcium) se combinent aux ions phosphate présents dans les eaux usées pour former des particules de phosphate de calcium insolubles.

Ces particules sont éliminées du cours d’eau par un processus physique simple : la sédimentation. Les experts estiment que l’ajout de produits chimiques pour précipiter les phosphates peut être effectué avant que l’eau traitée n’entre dans le bassin de boues primaire. Cela permettrait la collecte simultanée des contaminants organiques et des phosphates précipités. Une fois les phosphates décantés et décantés, les matières en suspension restantes peuvent être éliminées par filtration à travers une couche de sable, de charbon ou de copeaux et graviers de granit.

L'azote est contenu dans les eaux usées sous forme d'ammoniac, ainsi que d'ions nitrate et nitrite. Malheureusement, nous ne disposons pas de méthodes permettant d’éliminer ces composés azotés des eaux usées par précipitation chimique dans les usines de traitement.

L'élimination de l'azote, présent sous forme d'ammoniac (NH3), est importante pour plusieurs raisons. Premièrement, l'ammoniac est nocif pour les poissons. Deuxièmement, l’ammoniac se combine au chlore, qui est ajouté à l’eau pour détruire les bactéries et virus pathogènes. Les réactions entre le chlore et l'ammoniac conduisent à la formation de composés appelés chloramines, qui réduisent l'efficacité du chlore comme désinfectant. Troisièmement, dans les réservoirs, l'ammoniac est oxydé par des bactéries et ces processus consomment une grande quantité d'oxygène dissous dans l'eau. Les ions ammonium peuvent être convertis en ammoniac gazeux, puis séparés de l'eau grâce à un processus physique appelé extraction de l'ammoniac. L'élimination biologique de l'ammoniac est également possible ; Pour ce faire, les eaux usées traversent un réservoir aéré contenant des souches spéciales de micro-organismes. Ces micro-organismes convertissent l’azote de l’ammoniac et les nitrates en ions nitrate.

Les ions nitrate doivent être éliminés car ils augmentent l’eutrophisation, mais il existe d’autres raisons impérieuses d’éliminer les ions nitrate et nitrite des eaux usées. Si l’eau potable contient de grandes quantités de nitrates, les jeunes enfants peuvent développer une grave maladie du sang : la méthémoglobinémie. Le nitrate peut être éliminé des eaux usées en utilisant des souches spéciales de micro-organismes qui décomposent le nitrate en azote gazeux et en eau. Pour une telle réaction, la présence d'alcool méthylique est nécessaire ; Au cours de ce processus, du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’azote gazeux se forment.

La procédure finale du traitement tertiaire des eaux usées consiste à faire passer le flux d’eau traitée à travers une tour remplie de granulés de charbon actif. Ce carbone absorbe la matière organique dissoute qui reste des étapes de nettoyage précédentes. Les composés organiques « collent » à la surface des granules de charbon. Une épuration supplémentaire au charbon rétablit la pureté de l'eau à tel point que la question d'une réutilisation généralisée de cette eau dans l'industrie et dans la vie quotidienne après avoir été filtrée et désinfectée est sérieusement envisagée.

L'une des toutes premières expériences réussies d'utilisation du traitement tertiaire a été le traitement du lac Tahoe (Nevada, États-Unis) à la fin des années soixante du siècle dernier. L'eau cristalline de ce magnifique lac a été détruite par la croissance effrénée d'algues causée par contenu accru composés d'azote et de phosphore qui pénètrent dans le lac à partir du réseau d'égouts local. Les experts sont arrivés à la conclusion que le traitement conventionnel des eaux usées primaires et secondaires n’arrêtera pas la dégradation du lac. C'est pourquoi une usine de traitement d'eau tertiaire a commencé à fonctionner au lac Tahoe en 1965. Cela a permis d'éliminer les phosphates et l'ammoniac et de purifier l'eau en la faisant passer sur du charbon actif pour éliminer toute matière organique restante. L'eau traitée - propre, incolore et inodore - n'était cependant pas rejetée dans le lac, mais pompée sur une distance d'environ 45 km jusqu'au réservoir Indian Creek, créé à la hâte spécialement pour recevoir les eaux usées traitées.

L'invention concerne des procédés réactifs pour traiter les eaux usées domestiques et industrielles, notamment pour purifier les eaux usées des phosphates, et peut être utilisée dans des installations de traitement et de traitement des eaux, en particulier dans des installations de traitement biologique. Le traitement des eaux usées contenant du phosphore est effectué avec une solution de chlorure d'aluminium obtenue dans des conditions industrielles - déchets (eaux usées) issus de la production d'éthylbenzène, caractérisé les indicateurs suivants, g/dm 3 : chlorure d'aluminium 1,5-8,2 ; gratuit acide hydrochlorique 1,1-48,0 ; pH 0,9-2,9. Avant utilisation, la solution de chlorure d'aluminium est traitée avec une solution alcaline, ramenant le pH à 3,8-4,3, puis elle est ajoutée à l'eau en une quantité de 1,0-3,2 dm 3 / m 3 (en termes de A1 +3 - 1, 6-5,0 mg/dm3). Le traitement des eaux usées et la sédimentation sont effectués à pH 6,5-7,4. L'utilisation d'une telle solution de chlorure d'aluminium pour la précipitation des phosphates permet d'obtenir de l'eau clarifiée bonne qualité, éliminer les déchets de production, simplifier et augmenter la stabilité du processus de sédimentation et du processus de traitement biologique ultérieur.

L'invention concerne le traitement réactif des eaux usées domestiques et industrielles, notamment l'épuration des eaux usées à partir de phosphates, et peut être utilisée dans des installations de traitement et de traitement des eaux, en particulier dans des installations de traitement biologique (BWTP).

Le phosphore est l'un des éléments biogènes qui a sens spécial dans le cycle biologique aussi bien dans les masses d'eau que dans les boues activées des stations d'épuration biologiques. Avec un manque de composés phosphorés dans l'eau, la croissance et le développement de la flore et de la faune aquatiques sont inhibés, mais leur excès entraîne également conséquences négatives, provoquant le développement de processus d’eutrophisation et la détérioration de la qualité de l’eau. Par conséquent, dans la technologie de traitement biologique des eaux usées domestiques et industrielles dans les stations d'épuration biologiques, il existe un besoin urgent de réduire la concentration de phosphates dans les eaux usées traitées aux normes prévues par les normes sanitaires.

Les composés du phosphore dans les eaux naturelles et usées se présentent sous forme d'orthophosphates, de polyphosphates et de composés organiques contenant du phosphore, les orthophosphates étant la forme prédominante.

Acide orthophosphorique ( force moyenne), étant tribasique, est capable de former trois types de sels, par exemple :

Sels acides :

NaH 2 PO 4 phosphate de sodium primaire ;

Phosphate de sodium secondaire Na 2 HPO 4 ;

Sel moyen :

Phosphate de sodium tertiaire Na 3 PO 4.

Tous les phosphates primaires sont très solubles dans l'eau ; parmi les phosphates secondaires et tertiaires, seuls très peu sont solubles, en particulier les sels de sodium (B.N. Nekrasov. Fundamentals of General Chemistry, Vol. 1, éd. 3e révision et add., M. : Chimie, 1973, p.440).

Dans les eaux, les composés du phosphore, tant minéraux qu’organiques, peuvent être présents à l’état dissous, colloïdal et en suspension. Le passage d'une forme à une autre est relativement aisé.

Le traitement des eaux usées est effectué dans les stations d'épuration avec et sans utilisation de réactifs chimiques. Le traitement de l'eau avec des coagulants permet de convertir les impuretés minérales sous une forme insoluble. Ces réactifs comprennent des sels de calcium, de fer et d'aluminium.

Un procédé de traitement des eaux usées caractérisé par des performances améliorées de séparation des solides, une demande biologique réduite en oxygène (DBO) dans les eaux usées traitées et une élimination accrue de l'azote et du phosphate est décrit dans le brevet US 3.773. RU 2148033, 7 C 02 F 3/30. De Pat. RU 2145942, 7 C 02 F 1/52, 1/54, éd. 27/02/2000, n° 6, il est connu que le traitement des eaux usées est réalisé à l'aide de chaux et d'hydrolyse de sels de fer ou d'aluminium à des valeurs de pH optimales. Un procédé de traitement des eaux usées, comprenant le mélange des eaux usées avec du sulfate d'aluminium (12 à 20 mg/l) à une valeur de pH donnée (6,5 à 7,6), est décrit dans le brevet n° 3.117. RU 2145575, 7 C 02 F 1/52, éd. 20/02/2000, n°5.

Pour le traitement des eaux usées industrielles de gros tonnage à l'aide de réactifs chimiques, il est typique consommation élevée coagulants rares et coûteux, dont la production implique non seulement des coûts matériels importants, mais également problèmes environnementaux. Dans les stations de traitement, il existe un besoin urgent de construire des installations de réactifs et de les équiper d'équipements technologiques spéciaux, ce qui entraîne des coûts de nettoyage élevés en raison des coûts élevés des matériaux et de l'énergie.

La solution technique la plus proche de l'invention proposée est le procédé exposé dans le brevet RU 2151172, 7 C 12 F 3/10, éd. 20/06/2000. N°17. L'essence de ceci solution technique consiste à éliminer les impuretés organiques et minérales en suspension, colloïdales et dissoutes par la méthode de coagulation au stade de précipitation à l'hydroxyde d'aluminium.

Une caractéristique commune à l'invention proposée est l'utilisation d'un sel d'aluminium hydrolysant pour l'agglomération de particules au stade de précipitation. Cette méthode les inconvénients ci-dessus sont inhérents.

La méthode la plus proche de la méthode revendiquée de purification de l'eau des phosphates (prototype) est la méthode d'extraction des phosphates des eaux usées (WW), décrite dans (V.A. Proskuryakov, L.I. Schmidt. Traitement des eaux usées dans l'industrie chimique. Maison d'édition Khimiya, département de Leningradskoe, 1977 , p.138). L'essence de cette solution technique est la précipitation des phosphates avec du sulfate d'aluminium dans un environnement alcalin. L'efficacité du nettoyage est de 90 à 95 %.

En plus des inconvénients énumérés ci-dessus, dans ce cas une contamination secondaire de l'eau clarifiée par des sels et des ions se produit, car caractéristique les réactifs techniques sont une teneur élevée en ballast et une petite quantité de la substance principale (principe actif).

L'objectif de l'invention est :

Élargir la gamme de réactifs très efficaces, accessibles et peu coûteux pour extraire les phosphates des eaux usées tout en les préservant haut degré purification de l'eau;

Prévention de la contamination secondaire des eaux usées traitées par les sels et les ions contenus dans les solutions réactives utilisées ;

Réduire le coût du nettoyage en réduisant les coûts des matériaux et de l'énergie ;

Simplifier et augmenter la stabilité du processus technologique ;

Utilisation qualifiée des déchets de production.

Exception les lacunes mentionnées dans un procédé de traitement des eaux usées provenant de phosphates, comprenant le traitement de l'eau avec un sel d'aluminium hydrolysant, et l'obtention d'un résultat technique est possible grâce au fait qu'une solution de chlorure d'aluminium est utilisée comme sel d'aluminium hydrolysant - un déchet issu de la production d'éthylbenzène, qui se caractérise par les indicateurs suivants, g/dm 3 : chlorure d'aluminium 1,5-8,2, acide chlorhydrique libre 1,1-48,0, valeur pH 0,9-2,9, et avant utilisation, il est traité avec une solution alcaline, amenant la valeur pH à 3,8- 4.3, le réactif est introduit dans l'eau en une quantité de 1,0 à 3,2 dm 3 /m 3 (en termes de A1 +3 1,6 à 5,0 mg/dm 3), et la valeur du pH de l'eau purifiée varie entre 6,5 et 7,4 .

Une analyse comparative du prototype et de l'invention proposée montre que caractéristique commune est l'utilisation de sel d'aluminium hydrolysant comme précipitant de phosphate.

La différence entre la méthode proposée et le prototype est que comme réactif contenant de l'aluminium pour la précipitation des phosphates, un déchet provenant de la production d'éthylbenzène est utilisé - une solution de chlorure d'aluminium qui, avant d'être ajoutée à l'eau purifiée, est traitée avec un alcali. à un pH de 3,8 à 4,3, la dose du réactif est de 1,0 à 3,2 dm 3 /m 3 (en termes d'Al +3 1,6 à 5,0 mg/dm 3), et la valeur du pH de l'eau purifiée varie dans la plage de 6,5 à 7,4.

Une particularité de ce réactif est qu'il a été obtenu dans des conditions industrielles à la suite de la production d'éthylbenzène en utilisant du chlorure d'aluminium anhydre comme catalyseur et qu'il s'agit d'eaux usées. Avant d'être rejetées dans les ouvrages d'assainissement généraux de l'usine, ces eaux usées sont traitées avec des alcalis pour garantir le respect des normes sanitaires par la valeur du pH. La pratique a montré qu'il existe coûts élevés ressources matérielles pour l'alcalinisation des déchets et leur neutralisation ultérieure.

Il est proposé d'alcaliniser la solution de chlorure d'aluminium à pH 3,8-4,3, ce qui permet d'obtenir une solution d'hydroxychlorures d'aluminium formule générale Al(OH) n Cl m, où n=1-5, m=6-n. Dans le même temps, la consommation d'alcalis est considérablement réduite.

La méthode proposée a été testée en conditions de laboratoire. Une solution de chlorure d'aluminium traitée aux alcalis est ajoutée à un mélange d'eaux usées domestiques et chimiquement contaminées contenant du phosphore entrant dans les décanteurs primaires des usines de traitement biologique (BWTP) en une quantité de 1,0 à 3,2 dm 3 / m 3 (en termes de Al +3 1,6-5, 0 mg/dm3).

A titre de comparaison, l'eau contenant du phosphore est traitée avec une solution de sulfate d'aluminium, la quantité de réactif ajouté en termes d'Al +3 est de 2,0 mg/dm 3 (24,7 mg/dm 3 pour Al 2 (SO 4) 3 18 H 2 O).

Les expériences simulent le processus de décantation des eaux usées dans les bassins de décantation des stations d'épuration biologiques et sont réalisées comme suit. Les eaux usées sont mélangées et versées dans Cylindres gradués, puis ajoutez l'aliquote calculée de l'un ou l'autre réactif. Tous les échantillons sont soigneusement et uniformément mélangés pendant 1 à 3 minutes et décantés pendant 2 heures à 18-22 C. Pendant le processus de décantation, la cinétique de sédimentation du sédiment résultant est surveillée et après 2 heures, l'eau clarifiée est décantée du ce dernier et analysé.

Les données expérimentales montrent que lorsque les réactifs mentionnés ci-dessus sont ajoutés à l'eau purifiée, on observe une floculation intense, une agglomération de petites particules et une sédimentation des produits d'hydrolyse résultants avec des polluants adsorbés à leur surface (phosphates, entre autres).

L'efficacité de la séparation des phosphates de l'eau traitée avec du chlorure d'aluminium (2,0 mg/dm 3 pour Al +3) est d'au moins 90 % en poids. Lors de l'utilisation de chlorure d'aluminium en quantité de 2,0 mg/dm 3 (selon A1 +3), la valeur du pH change dans les limites des normes sanitaires et est de 6,9 ​​à 7,4. Une augmentation de la concentration de ce réactif dans les eaux usées jusqu'à 5 mg/dm 3 (par Al +3) ne nécessite pas d'ajustement de sa valeur de pH, qui varie de 6,5 à 7,2. Sur une note positive Lorsque vous utilisez une solution de chlorure d'aluminium comme réactif, le processus de purification de l'eau est plus stable. Le degré atteint d'épuration des eaux usées des phosphates lors de l'utilisation de déchets industriels semble tout à fait acceptable, car leur concentration résiduelle dans l'eau clarifiée est nécessaire et suffisante pour un fonctionnement normal en poursuite du processus traitement biologique des eaux usées susvisées. La mise en œuvre réussie du traitement biochimique des eaux usées, ainsi que d'une dénitrification et d'une déphosphatation efficaces, est due au fait que dans l'eau traitée avec le réactif proposé, le rapport entre la concentration de DBO et la concentration de composés azotés et phosphorés répond aux exigences sanitaires. normes.

La profondeur de purification de l'eau à partir de phosphates avec du sulfate d'aluminium (2,0 mg/dm 3 pour Al +3) est d'au moins 97 % en poids. Cependant, lors de l'utilisation de sulfate d'aluminium désavantage important il y a une double augmentation de la concentration en ions sulfate et de la teneur totale en sel dans l'eau clarifiée, une diminution de la valeur du pH de l'eau clarifiée à 4,4-6,4, la possibilité d'un surdosage dudit réactif et une déstabilisation du processus de purification de l'eau. L'ajout de sulfate d'aluminium à l'eau clarifiée en une quantité supérieure à 2,0 mg/dm 3 (par Al +3) sans ajuster la valeur du pH n'est pas non plus possible, car Le pH de l'eau descend à 4,3-5,7. Cette dernière n’est par ailleurs pas optimale pour la précipitation des phosphates.

La méthode proposée pour traiter les eaux usées provenant des phosphates permet :

Élargir la gamme de réactifs pour extraire les phosphates et obtenir un effet nettoyant élevé ;

Éliminer le besoin d'un traitement complexe, long et coûteux (par exemple, centrifugation et chauffage) des déchets industriels avant leur utilisation ;

Réduire les coûts des matériaux pour le traitement des déchets industriels et de l'eau purifiée ;

Éliminer les inconvénients caractéristiques des réactifs traditionnellement utilisés dans les procédés de traitement des eaux, à savoir : réduire l'influence des réactifs utilisés sur les paramètres des normes sanitaires de l'eau traitée ; éliminer le besoin traitement supplémentaire(ajustement de la valeur du pH) de l'eau purifiée aussi bien au stade de précipitation des phosphates qu'au stade du traitement biologique ; réduire la contamination secondaire de l'eau purifiée par les ingrédients contenus dans les réactifs utilisés ;

Simplifier et augmenter la stabilité du processus de précipitation des phosphates et du processus de traitement biologique ultérieur de ces eaux ;

Éliminer les déchets industriels dont un composant précieux est utilisé dans la même entreprise.

Réclamer

Procédé de traitement des eaux usées provenant des phosphates, comprenant le traitement de l'eau avec un sel d'aluminium hydrolysant, caractérisé en ce qu'une solution de chlorure d'aluminium est utilisée comme réactif contenant de l'aluminium - un déchet provenant de la production d'éthylbenzène, qui est caractérisé par les indicateurs suivants, g/dm 3 : chlorure d'aluminium 1,5-8,2 ; acide chlorhydrique libre 1,1-48,0 ; La valeur du pH est de 0,9 à 2,9 et avant utilisation, elle est traitée avec une solution alcaline, ramenant la valeur du pH à 3,8 à 4,3, puis ajoutée à l'eau en une quantité de 1,0 à 3,2 dm 3 / m 3 (en termes de A1 + 3 - 1,6-5,0 mg/dm 3), la valeur du pH de l'eau purifiée varie entre 6,5 et 7,4.

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Les composés du phosphore pénètrent dans les eaux usées lors de la production de superphosphate, de l'extraction de l'acide phosphorique, de l'acide phosphorique thermique, du phosphore, etc. La principale source de phosphore dans les eaux usées industrielles sont les tensioactifs synthétiques. Dans les eaux usées, le phosphore se présente sous forme d’orthophosphates, de polyphosphates, de composés organiques fluorés et de phosphore élémentaire, principalement sous forme de particules en suspension. La concentration maximale admissible pour les composés phosphorés varie dans une très large plage ; pour les composés organophosphorés (insecticides), elle va de 0,001 à 0,4 mg/l.

Souvent, des composés d'azote et de phosphore sont présents simultanément dans les eaux usées des industries chimiques. Étant des éléments biogènes, si les concentrations maximales admissibles sont dépassées, ils peuvent provoquer une eutrophisation (développement rapide d'algues) des plans d'eau ou un encrassement biologique des systèmes de recyclage de l'eau.

Le coût de la purification des composés azotés est nettement plus élevé que celui des composés phosphorés. Par conséquent, lors du rejet d’eau dans plans d'eau Il est conseillé d'en éliminer les composés phosphorés, ce qui perturbe l'équilibre naturel entre le carbone, l'azote et le phosphore, ce qui évite l'eutrophisation. Lorsque la concentration de phosphore dans l’eau du réservoir est inférieure à 0,001 mg/l, aucune eutrophisation n’est observée.

Pour extraire le phosphore de l'eau, des méthodes mécaniques, physico-chimiques, électrochimiques, chimiques et biologiques, ainsi que leurs combinaisons, peuvent être utilisées. La méthode de purification mécanique permet d’éliminer le phosphore présent dans l’eau sous forme de particules en suspension. Les particules de boues contenant du phosphore sont séparées des eaux usées dans des bassins de décantation divers modèles, ainsi que des hydrocyclones. Pour purifier les eaux usées du phosphore, vous pouvez utiliser des méthodes basées sur l'oxydation des particules de phosphore en suspension et dissoutes avec l'oxygène de l'air, le chlore ou d'autres agents oxydants.

Ensuite, l'eau est neutralisée avec du lait de chaux avec précipitation des matières en suspension. Cependant, l'efficacité du processus de décantation est faible : de 60 % à 80 % en 2 heures, 90 % en 4 heures pour le nettoyage des fluorophosphates. plus grande distribution reçu une méthode réactive en les isolant sous forme de sels insolubles de calcium, de fer, d'aluminium, qui sont un précipité colloïdal de phosphate finement dispersé.

Pour l'épuration des orthophosphates, un schéma d'épuration des boues de phosphore a été proposé, comprenant un décanteur (décantation pendant 1 heure) et deux hydrocyclones sous pression installés séquentiellement, qui fournissent une clarification (80-85) %. Pour intensifier le processus de sédimentation des particules de phosphore, des coagulants (Al2(SO4)3, FeCl2) et des floculants (Polyacrylamide) sont utilisés. L'utilisation de coagulants peut augmenter l'effet nettoyant jusqu'à 98 % et les floculants peuvent augmenter la productivité d'environ 2 fois.

Les boues de phosphore obtenues, contenant de 10 à 30 % de phosphore, sont envoyées vers une unité de combustion ou de distillation (évaporation).

Dans le même temps, le produit chimique réagit avec les alcalis contenus dans l’eau, formant un précipité de gros flocons. Ce sédiment provoque la coagulation du phosphate colloïdal fin et des matières en suspension, et adsorbe également certains des composés organiques contenant du phosphore. Des sels de métaux divalents et trivalents, le plus souvent de l'aluminium et du fer, et moins souvent de la chaux, sont utilisés comme réactifs.

En fonction du degré requis de purification des eaux usées à partir d'orthophosphates, différentes doses d'Al2(SO4)3, de sels de fer divalents et trivalents peuvent être prises à différentes étapes, dont la dose requise dépasse la dose stoechiométrique de 1,3 à 1,5 fois. Les solutions de gravure usées peuvent être utilisées comme réactifs, et il est nécessaire d'ajouter de la chaux ou de la soude caustique pour créer valeur optimale pH de l'environnement.

Pour les eaux usées de compositions différentes, il est nécessaire d'effectuer un essai de coagulation afin de clarifier la dose du réactif, qui remplit deux fonctions - la précipitation chimique du phosphore et l'élimination des colloïdes de tous types de l'eau suite à la coagulation. Le processus de nettoyage est amélioré par l'ajout de floculants, par exemple PAA, sa dose est de 0,5 à 1,0 mg/l.

Depuis méthodes physiques et chimiques purification des composés de phosphore dissous, vous pouvez utiliser l'adsorption sur de la dolomite ou matériau fibreux, sur lequel est déposé un oxyde granulé des troisième et quatrième groupes de métaux tableau périodiqueéléments.