إدارة إمدادات المياه العادمة بالفسفور تجلب ضغوطًا كبيرة، وإزالة الفوسفور بشكل أكثر كفاءة أصبحت ملحة.

1- إزالة الفوسفور الكيميائي

في الوقت الحاضر، تشمل طرق إزالة الفوسفور في مياه الصرف الصحي الحضري إزالة الفوسفور البيولوجية، وإزالة الفوسفور الكيميائية، ودمج طرق المعالجة البيولوجية والكيميائية. تعتبر عملية إزالة الفوسفور البيولوجية طريقة اقتصادية نسبيًا، لكن بسبب التناقض بين عمليات إزالة النيتروجين وإزالة الفوسفور فيما يتعلق بعمر الطين والموارد الكربونية وما إلى ذلك، يكون تركيز الفوسفور الإجمالي (TP) في المياه النهائية غير مستقر وحتى لا يتوافق مع المعايير الوطنية للانبعاثات. لذلك، عندما لا تستطيع إزالة الفوسفور البيولوجية تحقيق المعايير البيئية، يتم غالبًا استخدام المواد الكيميائية لتعزيز إزالة الفوسفور. تعتمد إزالة الفوسفور الكيميائية بشكل أساسي على إضافة الأملاح المعدنية اللاعضوية إلى مياه الصرف الصحي لتتفاعل مع الأملاح الذائبة (مثل فوسفاتات) في مياه الصرف، مما يؤدي إلى تكوين مواد حبيبية وغير قابلة للذوبان. تشمل المواد الكيميائية الشائعة لإزالة الفوسفور بشكل رئيسي الأملاح المعدنية وهيدروكسيد الكالسيوم. نتيجة للاعتبارات الاقتصادية، تكون الأملاح المعدنية المستخدمة لإزالة الفوسفور بشكل رئيسي أملاح الحديد (Fe)، وأملاح الألمنيوم (Al). يتناول هذا المقال كلوريد الألمنيوم متعدد النواة (PAC) كموضوع للبحث ويستكشف استخدامه في معالجة مياه الصرف.

2- استخدام كلوريد الألومنيوم متعدد في معالجة مياه الصرف الصحي

1. الخلفية

يمتلك مصنع معالجة مياه الصرف الصحي ونتشوو شيبيان طاقة إجمالية لمعالجة مياه الصرف تبلغ 250000 م3/يوم. عملية معالجة مياه الصرف للمرحلة الأولى من مشروع الترقية هي "CAST-MBBR+خزان الترسيب المغناطيسي+خزان فلتر القرص الدوار بالألياف"؛ أما عملية معالجة مياه الصرف للمشروع الخاص بتوسعة المرحلة الثانية فتشمل خزان بيولوجي متعدد المراحل A/0 (A2/0 المحسن)، وخزان الترسيب الثانوي المستطيل ذو المدخل والمخرج المحيطي، وخزان الترسيب المغناطيسي، وبروتين ألياف يمتص المواد الكولوئيدية والجزيئات العالقة الدقيقة.

A1Cl+KPO → AlPO ↓+3KCl (1)

Al+30H → Al (OH) ↓ (2)

3. حساب جرعة كلوريد الألومنيوم متعدد

باستخدام مصنع معالجة مياه الصرف الصحي ونتشو شيبيان كمثال، فإن حجم معالجة مياه الصرف الإجمالي في المصنع هو 250000 م3/يوم، وتركيز الفوسفات (TP) في المياه الواردة هو 1.5 مجم/لتر. وفقًا للمعيار الأول A لتصريف مياه الصرف الحضري، يجب أن يكون تركيز الفوسفات (TP) في المياه الخارجة أقل من 0.5 مجم/لتر. تم اختبار العامل الكيميائي PAC في المختبر وتم تحديد نسبة محتوى Al فيه بنسبة 5.32%. كثافة عامل PAC هي 1.12 كغ/لتر. عند استخدام الترسيب الكيميائي لإزالة الفوسفات، يتم استهلاك 1 مول من الألومنيوم لكل 1 مول من الفوسفات، مما يعني أن إزالة 1 غرام من الفوسفات يتطلب 0.87 غرام من الألومنيوم. في الواقع، لا تتم العملية الكيميائية بنسبة 100%. على سبيل المثال، قد تنافس أيونات المعادن وOH لتكوين هيدروكسيدات. لذلك، تحتاج الجرعة الفعلية إلى زيادة لضمان أن تركيز المياه الخارجة يتوافق مع المعايير. اقترحت ألمانيا معامل الإضافة β أثناء الحساب. مفهوم معامل الإضافة يتأثر بعدة عوامل، وفي ظروف مثالية، β= 1؛ تحت ظروف غير مثالية، β= 2 إلى 3 أو أعلى، ويتم تحديده من خلال اختبارات الجرعات أثناء الإضافة الفعلية.

P الحمل=25000م/يوم × (0.0015-0.0005) كغ/م=250كغ/يوم معامل الجرعة β الكمية المطلوبة من Al على سبيل المثال 2.5 هي: 2.5 × (27/31) × 250 كغ/يوم=543.75 كغ/يوم، يتم تحويلها إلى جرعة PAC: 543.75 كغ/يوم ÷ 5.32%~10220 كغ/يوم، يتم تحويلها إلى حجم PAC: 10220 كغ/يوم ÷ 1.12 كغ/لتر=9125 لتر/يوم

4. الجرعة المثلى لاستخدام كلوريد الألومنيوم البولي في الاستخدام العملي

بناءً على الوضع الفعلي لمصنع معالجة مياه الصرف الصحي، قم بالتجارب الصغيرة التالية. خذ 1 مل من مادة LPAC وقم بتخفيفها في قارورة قياسية سعتها 100 مل. خذ 6 أكواب زجاجية سعة 500 مل، وأضف إلى كل منها 500 مل من الماء، ثم قس تركيز الفوسفور الكلي (TP) في الماء. أضف 40 مجم من المسحوق المغناطيسي وتركيز 0.15% من PAMO بكمية 3 مل لكل كوب زجاجي. عن طريق الحساب، حدد حجم مخفف PAC الذي يجب إضافته تحت معاملات الجرعة المختلفة. أضف المخفف المناسب لكل كوب زجاجي واضربه. بعد الاستقرار، خذ المحلول العلوي وقم بقياس تركيز الفوسفور الكلي في الماء. القيم الدقيقة موضحة في الجدول 1. يمكن ملاحظة من الجدول 1 أن عند معامل الإضافة β = الساعة الخامسة، فإن الفوسفور الكلي في المياه النهائية قد وصل بشكل أساسي إلى معيار المياه النهائية من المستوى الأول A، وكان تركيز المياه النهائية 0.5 مجم/لتر. بسبب الجمع بين عمليتي إزالة الفوسفور البيولوجية والكيميائية في عملية إزالة الفوسفور بالمصنع، أثناء عملية إزالة الفوسفور البيولوجية، تقوم الكائنات المجهرية المتراكمة للفوسفور بإطلاق الفوسفور في ظروف اللاهوائية واستيعاب الفوسفور في ظروف الهوائية، ومن ثم تصريفه مع الرواسب لتحقيق تأثير جزئي لإزالة الفوسفور. لذلك، عند معامل إضافة PAC β = الساعة الخامسة، يمكن تحقيق استقرار يلبي متطلبات المياه النهائية. يكون معدل استخدام PAC المقابل حوالي 21 طنًا/يوم.

3، الملخص

لدى PAC تأثير كبير على إزالة الفوسفور الإجمالي. عند معامل الجرعة لمصنع معالجة مياه الصرف الصحي وهو 5، يمكنه تحقيق المعيار المطلوب لجودة المياه الخارجة، وكمية PAC المستخدمة هي 21 طن/يوم. نتيجة لتغير معدلات إزالة الفوسفور الإجمالي بسبب التأثير النسبي للمدخلات، يمكن تعديل معامل الإضافة بناءً على هذه التجربة الصغيرة عندما يكون تركيز الفوسفور الإجمالي في المدخلات غير حديث لتحقيق معايير تصريف المياه الخارجة.