Remoção biológica de fosfato

A remoção dos compostos dissolvidos de cromo, chumbo, zinco, bário e ferro da água é realizada por métodos físicos e mecânicos, convertendo-os em compostos pouco solúveis (hidróxidos, sulfatos, fosfatos, carbonatos). A clarificação das águas residuais após o tratamento com reagentes é realizada de forma periódica ou ação contínua. Os produtos de tratamento são descartados ou usados ​​como enchimentos na produção materiais de construção. Limpeza águas residuais a partir de sais solúveis em água geralmente não é produzido.[...]

Os fosfatos e o nitrogênio inorgânico são removidos da solução durante a fotossíntese pelas algas. No entanto, está provado que o cultivo e a colheita de algas para remoção de águas residuais nutrientes representam uma tarefa economicamente desafiadora. Dificuldades decorrentes da manutenção das proporções necessárias de carbono para nitrogênio e fósforo, valores de pH e temperatura, intensidade solar, incapacidade de alocar grandes áreas de terra para fornecer o tempo de permanência necessário e alto custo mecanismos de coleta de algas - tudo isso serve como obstáculo para uso prático fotossíntese para remover nutrientes.[...]

No processo de remoção de compostos de fósforo, sua concentração nas águas residuais quando lançadas em reservatório é estabelecida com base na condição de inadmissibilidade de eutrofização. Quando a concentração de fósforo na água do reservatório é inferior a 0,001 mg/l, não se observa eutrofização. O valor da concentração permitida de fósforo nas águas residuais depende da diluição das águas residuais no reservatório, da concentração de fundo de fósforo no mesmo, da presença de outras fontes de fosfatos nas águas residuais e é geralmente considerado igual a 0,01-0,1 mg/l. [...]

No tratamento de águas residuais com sais de ferro férrico e alumínio, a remoção de compostos de fósforo ocorre devido à precipitação de fosfatos insolúveis (AlP04-2H20; PeP04-2H20) e à sorção de fosfatos complexos e compostos orgânicos fósforo em flocos de sais de hidróxido formados como resultado da hidrólise. Ao contrário da cal, a dose de sais de alumínio ou ferro necessária para remover compostos de fósforo das águas residuais é proporcional à concentração de contaminantes. Teoricamente, é 1-2,5 mg de A13+ ou Te3+ por 1 mg de fósforo dissolvido. Porém, essa dose costuma ser maior, pois parte do coagulante é gasto na precipitação de outros contaminantes de águas residuais que se encontram em estado dissolvido, coloidal e suspenso. É bastante natural que estas doses diminuam à medida que a poluição das águas residuais diminui. Ao introduzir estes coagulantes antes dos tanques de decantação primária, a dose necessária está geralmente na faixa de 100-200 mg/l, enquanto o teor residual de compostos de fósforo é inferior a 1 mg/l. Para melhorar o processo de floculação e aumentar a resistência dos flocos, são adicionados polieletrólitos. A clarificação mais eficaz das águas residuais é assegurada pela sua filtração através de cargas granulares ou sedimentação de substâncias suspensas em camada fina líquidos (em tanques de decantação tubulares ou de placas).[...]

Estudos sobre a remoção de fosfatos com alumina (tamanhos de partículas 1-3 e 0,07-0,1 mm) mostraram que o tempo de contato ideal para obter uma concentração residual de fosfato de 1 mg/l em águas residuais é de 0,64 horas ou mais. À medida que o tamanho do carregamento aumenta, a velocidade do processo diminui. Neste caso, a agitação adicional da alumina com ar pode aumentar a eficiência de remoção de fosfatos e carbono orgânico. Recomenda-se tratar o sorvente gasto com NaOH. Para utilizar fosfatos, CaO em pó é adicionado à solução regenerada a partir de uma proporção estequiométrica de 2,5 horas de CaO por 1 hora de fosfatos. Nesse caso, precipitam até 95% da quantidade total de fosfatos, recomendados para uso na agricultura como fertilizante.[...]

Águas residuais de origem que entram na câmara receptora instalações de tratamento, apresentaram os seguintes indicadores: DBO - 120 e fosfatos - 6 mg/l. A dose de lodo aquático para estações de tratamento de esgoto é de 50 mg/l de peso de matéria seca por 1 litro de água residual. Após a decantação, o efluente foi caracterizado pelos seguintes indicadores: cilindro de controle - BG1Kg, e fosfatos - 80 e 5 mg/l, respectivamente. cilindro experimental - DBO5 e fosfatos - 40 e 2 mg/l, respectivamente. Diminuição (%) com adição de sedimento de água: para BHB 50, fosfatos - 60 em relação ao controle. Neste caso, nas fórmulas (3.1) - (3.3), o coeficiente K = 0,5 (redução em BOD-,) é substituído na expressão KDvi. No cálculo da remoção de fosfatos das águas residuais durante a sedimentação primária, utiliza-se o coeficiente K = 0,6P (onde P é a quantidade de fosfatos nas águas residuais sem adição de sedimento da torneira).[...]

A composição da preparação de águas residuais municipais utilizadas nas refinarias de petróleo dos EUA é apresentada na Tabela 7.[...]

O esquema de recuperação de águas residuais (Fig. 14.3) inclui processos tradicionais de tratamento e pós-tratamento. Após sedimentação primária e tratamento secundário com biofiltros, as águas residuais entram em três lagoas de estabilização localizadas em série com um tempo total de residência de cerca de 18 dias. O crescimento de algas nestas lagoas reduz as concentrações inorgânicas de nitrogênio e fosfato. As lagoas de estabilização também reduzem o conteúdo de outros poluentes. A água que sai das lagoas de estabilização é recarbonatada, reduzindo o pH de 9,0 para 7,5, e é injetada com sulfato de alumínio na concentração de 150 mg/l para separação das algas por flotação. As algas que flutuam na superfície são coletadas por raspadores e, em seguida, a água é fracionada por meio de preço. Ar comprimido, entrou em parte inferior tanque, mistura a água e leva à formação de espuma. Este último é recolhido da superfície e desmembrado por jatos de água para facilitar sua remoção. A água é então clorada até o ponto de inflexão para oxidar e remover a maior parte do nitrogênio inorgânico restante e produzir a concentração necessária de cloro residual livre. Uma pequena dose de cal (cerca de 30 mg/l) é adicionada junto com cloro para melhorar a sedimentação das partículas em suspensão. A água clarificada é filtrada através de filtros rápidos de areia e depois processada em colunas carregadas com carvão ativado granular. A adsorção com carvão ativado ajuda a extrair substâncias residuais dissolvidas, o que leva a melhores características organolépticas da água, como sabor, cor e cheiro. As colunas são retrolavadas periodicamente e o carvão é substituído conforme necessário. O carvão usado é armazenado e armazenado para posterior regeneração.[...]

Para coagular as impurezas nas águas residuais e remover os fosfatos, a cal é amplamente utilizada em várias cidades para formar carbonato de cálcio e fosfato de cálcio. A viabilidade do tratamento de águas residuais com cal pode ser determinada pelo grau de inibição cinética do processo de formação de carbonato de cálcio pelas impurezas das águas residuais. O uso bem-sucedido desse tratamento de águas residuais em condições reais requer conhecimento detalhado dos princípios químicos subjacentes à formação e interação do carbonato de cálcio em sistemas de tratamento de águas residuais. O tratamento de águas residuais com cal é muitas vezes complicado pela precipitação incompleta de fosfato e pela má sedimentação da água. Na prática, para remoção satisfatória de fosfato e boa sedimentação, o tratamento da água é realizado com valores elevados de pH (10-11) e com grandes dosagens de cal.[...]

Uma questão importanteÉ também a remoção da maior parte dos compostos de nitrogênio e fósforo, que, quando liberados em corpos d'água com águas residuais, provocam o crescimento de algas. Além disso, os nitratos são tóxicos. Como os nitratos e fosfatos não são removidos das águas residuais como resultado do tratamento primário e secundário, a necessidade de tratamento terciário torna-se muito urgente.[...]

A etapa de tratamento subsequente envolve a remoção de arsênico residual das águas residuais clarificadas usando ferro ou fosfato.[...]

O combate à eutrofização realiza-se através da: remoção de fosfatos das águas residuais nos locais da sua recolha (precipitação química do fósforo com cal e sais de ferro); dragagem - remoção de sedimentos de fundo de um reservatório (que são usados ​​como fertilizantes) e aprofundamento. A entrada de nitratos em corpos hídricos está associada ao uso de fertilizantes nitrogenados grandes áreas, portanto, a sua redução só pode ser assegurada por uma reestruturação radical de todo o sistema de gestão agricultura.[ ...]

Este esquema remove nutrientes das águas residuais de forma muito eficaz. A quantidade de nitrogênio total no efluente desnitrificado é em média inferior a 2 mg por 1 litro, e mais da metade dele é nitrogênio orgânico, uma parte significativa do qual é removida na última etapa de purificação durante a filtração através de um leito de areia. Os dados sobre o funcionamento desta estação de tratamento mostraram que o esquema garante a remoção de contaminantes a níveis tais que as águas residuais podem ser utilizadas livremente na reciclagem dos sistemas de abastecimento de água. Observa-se que ao utilizar águas residuais que passaram por tratamento biológico completo, bem como pós-tratamento em filtros, há sempre uma tendência ao aumento de incrustações biológicas, depósitos de fosfato de cálcio e formação de espuma. No entanto, estes problemas potenciais podem sempre ser resolvidos de forma eficaz por métodos convencionais de tratamento de água, incluindo o uso de biocidas, agentes anti-incrustantes e antiespumantes, e ajuste de pH.[...]

O óxido de alumínio é capaz de absorver não apenas fosfatos, mas também outras substâncias e compostos. Tratamento térmico lodo de água com posterior produção de grânulos esféricos com superfície específica de 275-360 m2/g e volume de poros de 0,4 cm3/g, seu uso como sorvente para remoção de contaminantes de águas residuais mostrou que é capaz de adsorver substâncias com polaridade moléculas: ácidos, bases, compostos aromáticos com átomo de hidrogênio dissociado, etc. Características e condições também são anotadas aplicação prática filtros carregados com óxido de alumínio para reduzir o teor de fosfatos, compostos de Ca, Cu, N, etc. Tratamento sequencial de água carregada com óxido de alumínio e carvão ativado fornece uma redução confiável na concentração total de carbono orgânico em 95%.[...]

Usando informações sobre a solubilidade do fosfato, desenvolva um método para remover o fosfato das águas residuais. Desenhe um diagrama esquemático dos processos subjacentes ao seu método e determine a quantidade de precipitado formado.[...]

Por muito tempo Havia uma opinião de que a remoção biológica do fósforo é realizada apenas pela bactéria Aste(yuba er. No entanto, agora é bem conhecido que muitos microrganismos heterotróficos contidos em águas residuais e lodos de estações de tratamento de águas residuais têm a capacidade de acumular fósforo. Todos estes os microrganismos são chamados de biobactérias P ou organismos acumuladores de fosfato (PAOs). O mecanismo de acumulação de fósforo nem sempre é ativado nas bactérias, portanto, determinar as concentrações de, por exemplo, bactérias bio-P em águas residuais pode ser difícil. grupos de heterótrofos são ativos em estações de tratamento de águas residuais com microorganismos de remoção biológica de fósforo que competem pelo substrato, especialmente por ácidos graxos de baixo peso molecular, que são necessários para a implementação do mecanismo de acumulação de fósforo. É o resultado dessa competição que determina o sucesso do processo bio-P.[...]

A estação de recuperação de água actualmente existente (Fig. 14.4) com uma capacidade estimada de 28.000 m3/dia é constituída por tratamento biológico e equipamentos para tratamento físico e químico terciário. O tratamento primário e secundário é realizado com lodo ativado, sendo o excesso de lodo ativado desidratado e incinerado. Os efluentes são liberados de fósforo e nitrogênio por meio de tratamento com cal e remoção de ar com amônia. Para uma precipitação máxima de fosfato, é necessária uma dosagem de cal de 400 mg/l (em termos de CaO). As águas residuais de alto pH resultantes são bombeadas através de torres de resfriamento em contrafluxo para remover o nitrogênio. A água é então recarbonatada para baixar o pH para 7,5 antes de ser filtrada através de filtros de pressão de mídia mista. Os adsorventes de carvão ativado absorvem substâncias orgânicas solúveis persistentes não removidas pela coagulação da cal, e o estágio final de purificação envolve a cloração final. O calcário é recalcificado para reutilizar V processo tecnológico.[ ...]

Coagulantes contendo ferro também levam à precipitação de fosfato. Os íons férricos formam o sal FePO4 na proporção molar de 1:1. Tal como acontece com o alumínio, a verdadeira coagulação requer mais ferro, como segue da equação da reação química. Devido ao fato de que a reação do cloreto férrico com substâncias que causam alcalinidade natural ocorre de forma relativamente lenta, cal ou algum outro álcali também é introduzido para aumentar o pH e aumentar a concentração de íons hidroxila. Mecanismo reação química, ocorrendo entre íons ferro ferroso e fosfato, não é totalmente claro. Embora o sulfato de ferro (II) possa produzir fosfato precipitado em uma proporção molar Fe:P de 3:2, os resultados experimentais mostram que a proporção molar é quase a mesma que quando são usados ​​sais férricos. Os sais de ferro comercialmente disponíveis incluem sulfato de ferro (III), cloreto de ferro (III), sulfato de ferro (II) e solução de decapagem gasta de siderúrgicas. Desde que estejam presentes nas águas residuais quantidades suficientes de substâncias que causam elevada alcalinidade natural, a introdução de sais férricos sem coagulantes auxiliares conduz à remoção de fósforo em proporções Fe:P tais como 1,8:1 ou superiores. Isto equivale à introdução de FeC13 a uma concentração de aproximadamente 100 mg/l. A composição da solução de ataque não é constante e depende dos processos de usinagem utilizados. A forma mais comum é o sulfato de ferro (II), produzido por ataque com ácido sulfúrico, mas também é encontrado cloreto de ferro (II), produzido por ataque com ácido clorídrico. O teor de ferro nas soluções residuais varia de 5 a 10% e ácidos livres de 0,5 a 15%. Para receber bons resultados Ao usar soluções de decapagem, é necessário adicionar cal ou soda cáustica. Por exemplo, durante a sedimentação primária, para reduzir a concentração de fósforo total em 30% e MIC em 60%, cerca de 40 mg/l de ferro, 70 mg/l de cal e 0,5 mg/l de aditivos poliméricos.[ ...]

Atualmente, o custo está aumentando constantemente água potável utilizado na lavagem, o que se deve ao aumento dos custos de energia para tratamento e transporte de água, bem como para tratamento de águas residuais antes do lançamento em corpos d'água. A economia de recursos permite reduzir custos de produção, incluindo custos. No entanto, os aspectos ambientais da produção de roupa continuam a ser pouco compreendidos. Para evitar a poluição dos corpos d’água com surfactantes, fosfatos e contaminantes retirados das roupas, os descartes das indústrias de lavanderia devem ser tratados. Na Rússia e no exterior, muita atenção é dada a esses problemas.[...]

Propõe-se calcinar o sedimento da torneira, constituído principalmente por Al(OH)3 a uma temperatura de 500-1000 °C, e convertê-lo em comprimido com a adição de um aglutinante, seguido de agitação. Os comprimidos assim obtidos podem ser utilizados não apenas como sorvente para remoção de fosfatos, mas também como catalisador. Também é possível utilizar uma mistura de óxidos contendo 50-52% de óxido de alumínio como catalisador para aumentar o grau de tratamento de águas residuais.[...]

Observa-se também que o óxido de alumínio não pode substituir completamente o carvão ativado devido à sua eficiência insuficiente no tratamento de águas residuais. Porém, a alta adsorção específica e a facilidade de regeneração do óxido de alumínio tornam aconselhável sua utilização em águas residuais pós-tratadas para remoção de fosfatos.[...]

Os filtros biológicos e os sistemas de lamas activadas (ver Capítulo 1) também são utilizados para tratar a água gerada em aterros, por vezes misturada com águas residuais. Estes processos muitas vezes requerem a adição de nutrientes, e a adição de, por exemplo, fosfato promove a precipitação metais pesados na composição de compostos organofosforados. Este tratamento resulta na remoção de 99% de DBO e 95% de DQO, ao mesmo tempo que reduz significativamente a concentração de íons amônio (devido a uma combinação de nitrificação bacteriana e assimilação celular), ferro (98%), manganês (92%) e zinco (94%), no entanto, as moléculas orgânicas mais estáveis ​​requerem degradação adicional. O principal fator limitante do processo pode ser a temperatura, pois devido às oscilações sazonais, as temperaturas mais baixas do ano coincidem com a formação dos maiores volumes de água filtrada no solo. Baixas concentrações de fosfato que ocorrem frequentemente podem aumentar o inchaço do lodo. Finalmente, o acúmulo de metais em flóculos bacterianos causa sérias dificuldades.[...]

Muita atenção é dada ao uso de cloreto férrico e sulfato de alumínio no tratamento de águas residuais provenientes de fosfatos (até 0,3-0,7 mg/l) e na remoção de íons de metais pesados ​​(chumbo, cobre, arsênico, cromo e mercúrio) na forma de hidróxidos. de soluções como resultado de sua coprecipitação com hidróxidos de ferro e alumínio. Este método atinge taxas de purificação superiores a 90% na remoção de chumbo, arsênico e cromo trivalente, mas é menos eficaz na remoção de mel (aproximadamente 50%). Para reduzir o consumo de coagulantes, o processo de coagulação deve ser realizado na faixa de valores ótimos de pH: para A1(0H)3 - em pH = 4,5-8; para sais de ferro - em pH > 9.[...]

A eletrocoagulação, em combinação com ou sem eletroflação, é usada principalmente para remover impurezas não dissolvidas e finamente dispersas de águas residuais, que formam vários sistemas coloidais na água. Com muito menos frequência, este método é usado para remover impurezas verdadeiramente dissolvidas da água. Estas são principalmente impurezas que se formam com íons Fe2+ e Al3+ e são insolúveis em água. compostos químicos precipitado (fosfatos, sulfetos, etc.). Ao usar ânodos de ferro, os íons cromato contidos nas águas residuais de empresas de diversas indústrias também são removidos.[...]

Quando é adicionada cal suficiente, o amolecimento da precipitação continua a formar hidróxido de magnésio. Para remover a principal fração de fósforo, é necessário um pH na faixa de 9,5-11,5. Em doses de cal na forma de CaO iguais a 150-300 mg/l, 80-90% dos fosfatos são removidos das águas residuais domésticas comuns. A quantidade de cal necessária depende principalmente da alcalinidade, da concentração de fósforo e do grau de remoção de fósforo necessário.[...]

A melhor proteção contra as toxinas do fitoplâncton é prevenir o crescimento maciço de algas. Portanto, deve-se tomar cuidado para garantir que águas interiores, e a costa marítima não foi sujeita à eutrofização, ou seja, poluição com substâncias que criam um terreno fértil para algas. Para isso, é necessário monitorar o uso econômico de fertilizantes, bem como o tratamento mais completo de todas as águas residuais (Seção 3.4). Ao purificar a água atenção especial deve-se dar atenção à remoção de fosfatos e nitratos da água - duas etapas de purificação às quais ainda não foi dada a devida importância (seção 3.4.2).[...]

A análise acima reflecte apenas parcialmente o volume real de investigação realizada no estrangeiro neste sentido. Pode-se afirmar que a utilização de lodo de água com seu tratamento térmico preliminar para obtenção de um sorvente de alta qualidade é, sem dúvida, um método promissor para remoção não só de fosfatos de águas residuais, mas também de outros contaminantes caracterizados por indicadores como WOC, COD, etc. O uso de lodo de água permitirá abandonar os sorventes de origem natural. A ciência e a prática nacionais estão conduzindo pesquisas nessa direção.

Parte principal matéria orgânica removido das águas residuais durante o tratamento primário e secundário. O processo que se segue ao tratamento secundário é concebido para remover os nutrientes das plantas das águas residuais. Estes elementos são responsáveis ​​pela eutrofização de lagos e rios. O processo que se segue ao tratamento secundário é geralmente chamado de tratamento terciário de águas residuais. Ao contrário da purificação primária e secundária, a purificação terciária ainda não está difundida.

O problema da eutrofização de lagos e rios é bastante grave, mas só se concretizou em últimas décadas. Por causa disso, os métodos de combate à eutrofização ainda não foram difundidos. Actualmente, talvez apenas algumas dezenas de instalações deste tipo estejam em funcionamento. No entanto, espera-se que o tratamento terciário de águas residuais seja cada vez mais introduzido nas estações de tratamento de águas residuais em muitas regiões.

O principal objetivo do tratamento terciário é remover compostos contendo nitrogênio e fósforo das águas residuais. São esses elementos que causam principalmente a eutrofização águas naturais oems, levando ao rápido crescimento de algas. (A base biológica da eutrofização foi descrita por nós em revisões anteriores). Os íons fosfato contidos tanto nos produtos metabólicos finais de humanos e animais, quanto em detergentes, são removidos das águas residuais através de um conjunto de processos; Compostos de nitrogênio, como amônia, nitrato e íons nitrito, são removidos por meio de outro conjunto de processos. O tratamento terciário de águas residuais também pode envolver a adsorção com carbono dos contaminantes orgânicos remanescentes que não foram removidos pelo tratamento secundário. Todos esses processos são bastante caros.

Os fosfatos são removidos das águas residuais por precipitação química seguida de sedimentação. Compostos como sais ferrosos e férricos, sais de alumínio e cal são adicionados ao fluxo de águas residuais. Quando um desses compostos se mistura bem com águas residuais que já passaram por tratamento secundário, ocorre sedimentação sólida. Por exemplo, os íons de cálcio da cal (óxido de cálcio) combinam-se com os íons de fosfato nas águas residuais para formar partículas insolúveis de fosfato de cálcio.

Essas partículas são removidas do riacho por um processo físico simples – sedimentação. Os especialistas acreditam que a adição de reagentes químicos para precipitar fosfatos pode ser feita antes que a água tratada entre no reservatório de lodo primário. Isto permitiria a coleta simultânea de contaminantes orgânicos e fosfatos precipitados. Uma vez que os fosfatos tenham assentado e assentado, qualquer matéria suspensa restante pode ser removida filtrando através de uma camada de areia, carvão ou lascas de granito e cascalho.

O nitrogênio está contido nas águas residuais na forma de amônia, bem como íons nitrato e nitrito. Infelizmente, não temos métodos pelos quais estes compostos azotados possam ser removidos das águas residuais através de precipitação química em estações de tratamento.

A remoção do nitrogênio, presente na forma de amônia (NH3), é importante por uma série de razões. Em primeiro lugar, a amônia é prejudicial aos peixes. Em segundo lugar, a amônia combina-se com o cloro, que é adicionado à água para destruir bactérias e vírus patogênicos. As reações entre o cloro e a amônia levam à formação de compostos chamados cloraminas, que reduzem a eficácia do cloro como desinfetante. Em terceiro lugar, nos reservatórios, a amônia é oxidada por bactérias, e esses processos consomem uma grande quantidade de oxigênio dissolvido na água. Os íons de amônio podem ser convertidos em gás amônia e depois separados da água por meio de um processo físico denominado remoção de amônia. A remoção biológica da amônia também é possível; Para isso, as águas residuais passam por um tanque arejado com cepas especiais de microrganismos. Esses microrganismos convertem nitrogênio em amônia e nitratos em íons nitrato.

Os iões nitrato devem ser removidos porque aumentam a eutrofização, mas existem outras razões convincentes para a remoção dos iões nitrato e nitrito das águas residuais. Se a água potável contiver grandes quantidades de nitratos, as crianças pequenas poderão desenvolver uma doença sanguínea grave - metemoglobinemia. Os nitratos podem ser removidos das águas residuais usando cepas especiais de microorganismos que decompõem os nitratos em nitrogênio gasoso e água. Para tal reação é necessária a presença de álcool metílico; Durante este processo, são formados dióxido de carbono, água e gás nitrogênio.

O procedimento final para o tratamento terciário de águas residuais consiste na passagem do fluxo de água tratada através de uma torre preenchida com grânulos de carvão ativado. Este carbono absorve a matéria orgânica dissolvida que resta das etapas de limpeza anteriores. Os compostos orgânicos “grudam” na superfície dos grânulos de carvão. A purificação adicional com carvão restaura a pureza da água a tal ponto que a questão da re-utilização desta água na indústria e na vida quotidiana depois de ter sido filtrada e desinfectada está a ser seriamente considerada.

Uma das primeiras experiências bem-sucedidas no uso do tratamento terciário foi o tratamento do Lago Tahoe (Nevada, EUA) no final dos anos sessenta do século passado. A água cristalina deste belo lago foi destruída pelo crescimento desenfreado de algas causado por aumento de conteúdo compostos de nitrogênio e fósforo que entraram no lago vindos da rede de esgoto local. Os especialistas chegaram à conclusão de que o tratamento convencional de águas residuais primárias e secundárias não impedirá a degradação do lago. É por isso que uma estação terciária de tratamento de água começou a operar em Lake Tahoe em 1965. Isso permitiu a remoção de fosfatos e amônia e a purificação da água, passando-a por carvão ativado para remover qualquer matéria orgânica remanescente. A água tratada - limpa, incolor, inodora - não era, porém, despejada no lago, mas bombeada por uma distância de aproximadamente 45 km até o reservatório de Indian Creek, que foi criado às pressas especificamente para receber águas residuais tratadas.

A invenção refere-se a métodos reagentes para tratamento de águas residuais domésticas e industriais, nomeadamente à purificação de águas residuais a partir de fosfatos, podendo ser utilizados em estações de tratamento e tratamento de águas, em particular em estações de tratamento biológico. O tratamento das águas residuais contendo fósforo é realizado com uma solução de cloreto de alumínio obtida em condições industriais - resíduos (águas residuais) da produção de etilbenzeno, que se caracteriza os seguintes indicadores, g/dm 3: cloreto de alumínio 1,5-8,2; livre ácido clorídrico 1,1-48,0; pH 0,9-2,9. Antes do uso, a solução de cloreto de alumínio é tratada com uma solução alcalina, elevando o valor do pH para 3,8-4,3, e a seguir é adicionada à água na quantidade de 1,0-3,2 dm 3 / m 3 (em termos de A1 +3 - 1, 6-5,0 mg/dm 3). O tratamento e sedimentação de águas residuais são realizados em pH 6,5-7,4. O uso de tal solução de cloreto de alumínio para a precipitação de fosfatos permite obter água clarificada boa qualidade, descartar os resíduos da produção e simplificar e aumentar a estabilidade do processo de sedimentação e do posterior processo de tratamento biológico.

A invenção refere-se ao tratamento com reagentes de águas residuais domésticas e industriais, nomeadamente à purificação de águas residuais a partir de fosfatos, podendo ser utilizada em estações de tratamento e tratamento de águas, em particular em estações de tratamento biológico (ETAB).

O fósforo é um dos elementos biogênicos que possuem significado especial no ciclo biológico, tanto em corpos d'água como em lodos ativados de estações de tratamento biológico. Com a falta de compostos de fósforo na água, o crescimento e o desenvolvimento da flora e da fauna aquática são inibidos, mas o seu excesso também leva à consequências negativas, causando o desenvolvimento de processos de eutrofização e deterioração da qualidade da água. Portanto, na tecnologia de tratamento biológico de águas residuais domésticas e industriais em estações de tratamento biológico, há uma necessidade urgente de reduzir a concentração de fosfatos nas águas residuais tratadas aos padrões previstos nas normas sanitárias.

Os compostos de fósforo em águas naturais e residuais apresentam-se na forma de ortofosfatos, polifosfatos e compostos orgânicos contendo fósforo, sendo os ortofosfatos a forma predominante.

Ácido fosfórico ( força média), sendo tribásico, é capaz de formar três tipos de sais, por exemplo:

Sais ácidos:

NaH 2 PO 4 fosfato de sódio primário;

Na 2 HPO 4 fosfato de sódio secundário;

Sal médio:

Na 3 PO 4 fosfato de sódio terciário.

Todos os fosfatos primários são altamente solúveis em água; dos secundários e terciários, apenas muito poucos são solúveis, em particular os sais de sódio (B.N. Nekrasov. Fundamentals of General Chemistry, Vol. 1, ed. 3ª revisão e add., M.: Química, 1973, pág.

Nas águas, os compostos de fósforo, tanto minerais como orgânicos, podem estar presentes nos estados dissolvido, coloidal e suspenso. A transição de uma forma para outra é relativamente fácil.

O tratamento de águas residuais é realizado em estações de tratamento com e sem utilização de reagentes químicos. O tratamento da água com coagulantes permite converter impurezas minerais em uma forma insolúvel. Tais reagentes incluem sais de cálcio, ferro e alumínio.

Um processo de tratamento de águas residuais caracterizado por melhor desempenho de separação de sólidos, redução da demanda biológica de oxigênio (DBO) em águas residuais tratadas e aumento da remoção de nitrogênio e fosfato é descrito na Pat. RU 2148033, 7 C 02 F 3/30. De Pat. RU 2145942, 7 C 02 F 1/52, 1/54, publ. 27/02/2000, nº 6, sabe-se que o tratamento de águas residuais é realizado com cal e hidrólise de sais de ferro ou alumínio em valores ótimos de pH. Um método de tratamento de águas residuais, incluindo a mistura de águas residuais com sulfato de alumínio (12-20 mg/l) a um determinado valor de pH (6,5-7,6), é descrito na Pat. RU 2145575, 7 C 02 F 1/52, publ. 20/02/2000, nº 5.

Para o tratamento de águas residuais industriais de grande tonelagem utilizando reagentes químicos, é típico alto consumo coagulantes escassos e caros, cuja produção envolve não apenas custos materiais significativos, mas também problemas ambientais. Nas estações de tratamento existe uma necessidade urgente de construção de instalações de reagentes e do seu apetrechamento com equipamentos tecnológicos especiais, o que acarreta elevados custos de limpeza devido aos elevados custos de materiais e energia.

A solução técnica mais próxima da invenção proposta é o método apresentado na Pat. RU 2151172, 7 C 12 F 3/10, publ. 20/06/2000. Nº 17. A essência disso solução técnica consiste na remoção de impurezas orgânicas e minerais suspensas, coloidais e dissolvidas pelo método de coagulação na fase de precipitação com hidróxido de alumínio.

Uma característica comum da invenção proposta é a utilização de um sal hidrolisante de alumínio para aglomeração de partículas na fase de precipitação. Este método as desvantagens acima são inerentes.

O mais próximo do método reivindicado de purificação de água a partir de fosfatos (protótipo) é o método de extração de fosfatos de águas residuais (WW), descrito em (V.A. Proskuryakov, L.I. Schmidt. Tratamento de águas residuais na indústria química. Editora Khimiya, departamento de Leningradskoe, 1977 , pág. 138). A essência desta solução técnica é a precipitação de fosfatos com sulfato de alumínio em ambiente alcalino. A eficiência de limpeza é de 90-95%.

Além das desvantagens listadas acima, nesse caso ocorre contaminação secundária da água clarificada com sais e íons, porque traço característico os reagentes técnicos são um alto teor de lastro e uma pequena quantidade da substância principal (princípio ativo).

O objetivo da invenção é:

Expandir a gama de reagentes altamente eficazes, acessíveis e baratos para extrair fosfatos de águas residuais, preservando ao mesmo tempo alto grau purificação de água;

Prevenção da contaminação secundária de águas residuais tratadas com sais e íons contidos nas soluções reagentes utilizadas;

Reduzir o custo da limpeza através da redução dos custos de materiais e energia;

Simplificar e aumentar a estabilidade do processo tecnológico;

Utilização qualificada de resíduos de produção.

Exceção as deficiências mencionadas em um método de tratamento de águas residuais a partir de fosfatos, incluindo o tratamento de água com um sal hidrolisante de alumínio, e a obtenção de um resultado técnico é possível devido ao fato de que a solução de cloreto de alumínio é usada como sal hidrolisante de alumínio - um produto residual da produção de etilbenzeno, que se caracteriza pelos seguintes indicadores, g/dm 3: cloreto de alumínio 1,5-8,2, ácido clorídrico livre 1,1-48,0, valor de pH 0,9-2,9, e antes do uso é tratado com uma solução alcalina, elevando o valor de pH para 3,8- 4.3, o reagente é introduzido na água em uma quantidade de 1,0-3,2 dm 3 /m 3 (em termos de A1 +3 1,6-5,0 mg/dm 3), e o valor de pH da água purificada varia entre 6,5-7,4 .

Uma análise comparativa do protótipo e da invenção proposta mostra que característica comumé o uso de sal de alumínio hidrolisado como precipitante de fosfato.

A diferença entre o método proposto e o protótipo é que um resíduo da produção de etilbenzeno é utilizado como reagente contendo alumínio para a precipitação de fosfatos - uma solução de cloreto de alumínio, que antes de ser adicionada à água purificada é tratada com álcali a um pH de 3,8-4,3, a dose do reagente é 1,0-3,2 dm 3 /m 3 (em termos de Al +3 1,6-5,0 mg/dm 3), e o valor do pH da água purificada varia dentro da faixa de 6,5-7,4.

Uma característica distintiva deste reagente é que ele foi obtido em condições industriais a partir da produção de etilbenzeno utilizando cloreto de alumínio anidro como catalisador e é um efluente. Antes de serem descarregadas nas estruturas gerais de esgoto da estação, essas águas residuais são tratadas com álcali para garantir o cumprimento das padrões sanitários pelo valor do pH. A prática tem mostrado que existem custos elevados recursos materiais para alcalinização de resíduos e sua posterior neutralização.

Propõe-se alcalinizar a solução de cloreto de alumínio para pH 3,8-4,3, o que permite obter uma solução de hidroxicloretos de alumínio fórmula geral Al(OH)nCl m, onde n=1-5, m=6-n. Ao mesmo tempo, o consumo de álcalis é significativamente reduzido.

O método proposto foi testado em condições de laboratório. Uma solução de cloreto de alumínio tratada com álcali é adicionada a uma mistura de águas residuais domésticas e quimicamente contaminadas contendo fósforo que entram nos tanques de decantação primária de estações de tratamento biológico (BWTP) em uma quantidade de 1,0-3,2 dm 3 / m 3 (em termos de Al +3 1,6-5.

Para efeito de comparação, a água contendo fósforo é tratada com uma solução de sulfato de alumínio, a quantidade de reagente adicionado em termos de Al +3 é 2,0 mg/dm 3 (24,7 mg/dm 3 para Al 2 (SO 4) 3 18 H 2 Ó).

Os experimentos simulam o processo de decantação de águas residuais em tanques de sedimentação de estações de tratamento biológico e são realizados da seguinte forma. A água residual é misturada e despejada em cilindros graduados e adicione a alíquota calculada de um reagente específico. Todas as amostras são misturadas completa e uniformemente por 1-3 minutos e sedimentadas por 2 horas a 18-22 C. Durante o processo de sedimentação, a cinética de sedimentação do sedimento resultante é monitorada e, após 2 horas, a água clarificada é decantada do último e analisado.

Dados experimentais mostram que quando os reagentes acima mencionados são adicionados à água purificada, observa-se intensa floculação, aglomeração de pequenas partículas e sedimentação dos produtos resultantes da hidrólise com poluentes adsorvidos em sua superfície (fosfatos, entre outros).

A eficiência da separação de fosfato da água tratada com cloreto de alumínio (2,0 mg/dm 3 para Al +3) é de pelo menos 90% em peso. Ao utilizar cloreto de alumínio na quantidade de 2,0 mg/dm 3 (de acordo com A1 +3), o valor do pH varia dentro dos padrões sanitários e é de 6,9-7,4. Um aumento na concentração deste reagente nas águas residuais para 5 mg/dm 3 (por Al +3) não requer ajuste do seu valor de pH, que varia de 6,5-7,2. Numa nota positiva Ao usar uma solução de cloreto de alumínio como reagente, o processo de purificação da água é mais estável. O grau alcançado de purificação de águas residuais a partir de fosfatos na utilização de resíduos industriais parece bastante aceitável, porque sua concentração residual em água clarificada é necessária e suficiente para o funcionamento normal processo adicional tratamento biológico das águas residuais acima mencionadas. O sucesso da implementação do tratamento bioquímico de águas residuais, bem como da desnitrificação e desfosfatização eficazes, deve-se ao fato de que na água tratada com o reagente proposto, a relação entre a concentração de DBO e a concentração de compostos de nitrogênio e fósforo atende aos requisitos sanitários. padrões.

A profundidade de purificação da água a partir de fosfatos com sulfato de alumínio (2,0 mg/dm 3 para Al +3) é de pelo menos 97% em peso. No entanto, ao usar sulfato de alumínio desvantagem significativaé um aumento duplo na concentração de íons sulfato e no teor total de sal na água clarificada, uma diminuição no valor do pH da água clarificada para 4,4-6,4, a possibilidade de overdose do referido reagente e desestabilização do processo de purificação da água. Adicionar sulfato de alumínio à água clarificada em quantidade superior a 2,0 mg/dm 3 (por Al +3) sem ajustar o valor do pH também não é possível, pois O pH da água cai para 4,3-5,7. Além disso, este último não é ideal para a precipitação de fosfato.

O método proposto para tratamento de águas residuais a partir de fosfatos permite:

Ampliar a gama de reagentes para extração de fosfatos e obter alto efeito de limpeza;

Eliminar a necessidade de processamento complexo, demorado e caro (por exemplo, centrifugação e aquecimento) de resíduos industriais antes da sua utilização;

Reduzir custos de materiais para processamento de resíduos industriais e água purificada;

Eliminar as desvantagens características dos reagentes tradicionalmente utilizados nos processos de tratamento de águas, nomeadamente: reduzir a influência dos reagentes utilizados nos parâmetros das normas sanitárias da água tratada; eliminar a necessidade processamento adicional(ajuste do valor do pH) da água purificada tanto na fase de precipitação de fosfato como na fase de tratamento biológico; reduzir a contaminação secundária da água purificada com ingredientes contidos nos reagentes utilizados;

Simplificar e aumentar a estabilidade do processo de precipitação de fosfato e posterior processo de tratamento biológico desta água;

Descarte de resíduos industriais, cujo componente valioso é utilizado no mesmo empreendimento.

Fórmula de invenção

Método de tratamento de águas residuais a partir de fosfatos, incluindo tratamento de água com sal hidrolisante de alumínio, caracterizado pelo fato de que como reagente contendo alumínio é utilizada uma solução de cloreto de alumínio - um produto residual da produção de etilbenzeno, que se caracteriza pelos seguintes indicadores, g/dm3: cloreto de alumínio 1,5-8,2; ácido clorídrico livre 1,1-48,0; O valor do pH é 0,9-2,9, e antes do uso é tratado com uma solução alcalina, elevando o valor do pH para 3,8-4,3, e depois adicionado à água na quantidade de 1,0-3,2 dm 3 / m 3 (em termos de A1 + 3 - 1,6-5,0 mg/dm 3), o valor do pH da água purificada varia na faixa de 6,5-7,4.

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Os compostos de fósforo entram nas águas residuais durante a produção de superfosfato, extração de ácido fosfórico, ácido fosfórico térmico, fósforo, etc. A principal fonte de fósforo nas águas residuais industriais são os surfactantes sintéticos. Nas águas residuais, o fósforo ocorre na forma de ortofosfatos, polifosfatos, compostos orgânicos fluorados e fósforo elementar, principalmente na forma de partículas em suspensão. A concentração máxima permitida para compostos de fósforo varia dentro de uma faixa muito ampla; para compostos organofosforados (inseticidas), varia de 0,001 a 0,4 mg/l.

Freqüentemente, compostos de nitrogênio e fósforo estão presentes simultaneamente nas águas residuais das indústrias químicas. Sendo elementos biogénicos, se as concentrações máximas admissíveis forem excedidas, podem causar eutrofização (rápido desenvolvimento de algas) de massas de água ou incrustações biológicas nos sistemas de abastecimento de água circulante.

O custo da purificação de compostos de nitrogênio é significativamente maior do que de compostos de fósforo. Portanto, ao descarregar água em corpos d’águaÉ aconselhável retirar dele os compostos de fósforo, o que perturba o equilíbrio natural entre carbono, nitrogênio e fósforo, o que evita a eutrofização. Quando a concentração de fósforo na água do reservatório é inferior a 0,001 mg/l, não se observa eutrofização.

Para extrair o fósforo da água, podem ser utilizados métodos mecânicos, físico-químicos, eletroquímicos, químicos e biológicos, bem como suas combinações. O método de purificação mecânica pode remover o fósforo encontrado na água na forma de partículas suspensas. Partículas de lodo contendo fósforo são separadas das águas residuais em tanques de decantação vários designs, bem como hidrociclones. Para purificar águas residuais do fósforo, você pode usar métodos baseados na oxidação de partículas de fósforo suspensas e dissolvidas com oxigênio atmosférico, cloro ou outros agentes oxidantes.

A seguir, a água é neutralizada com leite de cal com precipitação dos sólidos em suspensão. Porém, a eficiência do processo de sedimentação é baixa: de 60% a 80% em 2 horas, 90% em 4 horas para limpeza de fluorofosfatos. maior distribuição recebeu um método reagente isolando-os na forma de sais insolúveis de cálcio, ferro, alumínio, que são um precipitado coloidal de fosfato finamente disperso.

Para a purificação de ortofosfatos, foi proposto um esquema de purificação de lamas de fósforo, incluindo um tanque de decantação (decantação por 1 hora) e dois hidrociclones de pressão instalados sequencialmente, que fornecem (80-85)% de esclarecimento. Para intensificar o processo de sedimentação das partículas de fósforo, são utilizados coagulantes (Al2(SO4)3, FeCl2) e floculantes (poliacrilamida). O uso de coagulantes pode aumentar o efeito de limpeza em até 98%, e os floculantes podem aumentar a produtividade em aproximadamente 2 vezes.

A lama de fósforo resultante, contendo de 10% a 30% de fósforo, é enviada para combustão ou unidade de destilação (evaporação).

Ao mesmo tempo, o produto químico reage com os álcalis contidos na água, formando um precipitado de grandes flocos. Este sedimento causa a coagulação do fosfato coloidal fino e dos sólidos em suspensão, e também adsorve alguns dos compostos orgânicos que contêm fósforo. Sais de metais di e trivalentes, mais frequentemente alumínio e ferro, e menos frequentemente cal, são utilizados como reagentes.

Dependendo do grau necessário de purificação de águas residuais a partir de ortofosfatos, diferentes doses de Al2(SO4)3, sais de ferro divalentes e trivalentes podem ser tomadas em diferentes estágios, cuja dose necessária excede a estequiométrica em 1,3-1,5 vezes. Soluções de corrosão gastas podem ser usadas como reagentes, sendo necessário adicionar cal ou soda cáustica para criar valor ideal pH do ambiente.

Para águas residuais de diferentes composições, é necessária a realização de coagulação experimental para esclarecer a dose do reagente, que desempenha duas funções - precipitação química do fósforo e remoção de colóides de todos os tipos da água como resultado da coagulação. O processo de limpeza é melhorado pela adição de floculantes, por exemplo, PAA, sua dose é de 0,5-1,0 mg/l.

De métodos físicos e químicos purificação de compostos de fósforo dissolvidos, você pode usar adsorção em dolomita ou material fibroso, com óxido granulado do terceiro e quarto grupos de metais depositados nele tabela periódica elementos.