זרחן בניהול אספקת מי ביוב הביא ללחץ רב, ופינוי זרחן יעיל יותר הוא דחוף. יִשְׂרָאֵל

1、 סילוק זרחן כימי

כיום, השיטות לפינוי זרחן בביוב עירוני כוללות פינוי זרחן ביולוגי, סילוק זרחן כימי ושילוב של שיטות טיפול ביולוגיות וכימיות. תהליך סילוק זרחן ביולוגי הוא שיטה חסכונית יחסית, אך בשל הסתירה בין תהליכי דניטריפיקציה לסילוק זרחן מבחינת גיל הבוצה, מקור הפחמן וכדומה, ריכוז ה-TP בשפכים אינו יציב יחסית ואף אינו יכול לעמוד בתקני הפליטה הלאומיים. לכן, כאשר סילוק זרחן ביולוגי אינו יכול לעמוד בתקני הפליטה, משתמשים לעתים קרובות בחומרים כימיים כדי לשפר את סילוק הזרחן. סילוק זרחן כימי כולל בעיקר הוספת חומרי מלח מתכת אנאורגניים לשפכים כדי להגיב עם מלחים מסיסים (כגון פוספטים) בשפכים, וליצור חומרים גרגירים ובלתי מסיסים. החומרים הכימיים הנפוצים להסרת זרחן הם בעיקר סוכני מלח מתכת וסידן הידרוקסיד. משיקולים כלכליים, סוכני מלח המתכת המשמשים למשקעי זרחן הם בעיקר מלחי Fe, מלחי Fe ומלחי אל. מאמר זה לוקח את פוליאלומיניום כלוריד (PAC) כאובייקט המחקר וחוקר את השימוש בו בטיפול בשפכים.

2、 השימוש בפוליאלומיניום כלוריד בטיפול בשפכים

1. רקע כללי

למפעל לטיהור שפכים של Wenzhou Xipian יש קיבולת כוללת של טיפול בשפכים של 250000 מ"ק ליום. תהליך הטיפול בשפכים לשלב הראשון של שדרוג הפרויקט הוא "CAST-MBBR+מיכל שקיעה מגנטי+מיכל מסנן דיסק סיבובי סיבים"; תהליך הטיפול בשפכים עבור פרויקט הרחבת שלב ב' כולל מיכל ביולוגי A/3 (משופר A0/O) רב-שלבי, מיכל שיקוע משני לכניסה ויציאה מלבני, מיכל שיקוע מגנטי וחומר דמוי קולואיד לספיחת סיבים. וחלקיקים מרחפים עדינים.

A1Cl+KPO → AlPO ↓+3KCl (1)

Al+30H → Al (OH) ↓ (2)

3. חישוב מינון פוליאלומיניום כלוריד

אם ניקח כדוגמה את מפעל טיהור שפכים של Wenzhou Xipian, היקף הטיפול השפכים הכולל במפעל הוא 250000 מ"ק/ד', וריכוז ה-TP המושפע הוא 3 מ"ג/ליטר. על פי תקן הזרמת רמה א' לשפכים עירוניים, ריכוז TP בשפכים צריך להיות נמוך מ-1.5 מ"ג/ליטר. ריאגנט PAC נבדק על ידי המעבדה ותכולת ה-A0.5 שלו היא 1%. צפיפות חומרי ה-PAC היא 5.32 ק"ג/ליטר. כאשר משתמשים במשקעים כימיים להסרת זרחן, 1.12 מול אלומיניום צורך 1 מול של זרחן, כלומר להסרת 1 גרם של זרחן נדרשת 1 גרם אלומיניום. במציאות, התגובה לא מתבצעת ב-0.87%. לדוגמה, יוני מתכת ו-OH יתחרו על יצירת הידרוקסידים. לכן, יש לחרוג מהמינון בפועל כדי להבטיח שריכוז הקולחים עומד בתקן. גרמניה הציעה את מקדם החיבור במהלך חישוב β מושג מקדם החיבור מושפע ממספר גורמים, ובתנאים אופטימליים, β= 100; בתנאים לא אופטימליים, β= 1 עד 2 ומעלה, שנקבע באמצעות בדיקות מינון במהלך המינון בפועל.

עומס P=25000m/d × (0.0015-0.0005) kg/m=250kg/d מקדם מינון β הכמות הנדרשת של Al עבור 2.5 כדוגמה היא: 2.5 × (27/31) × 250 kg/d=543.75 kg/ d, המרה למינון PAC: 543.75 ק"ג/ד ÷ 5.32%~10220 ק"ג/ד, המרה לנפח PAC: 10220 ק"ג/ד ÷ 1.12 ק"ג/ליטר=9125 ליטר ליום

4. המינון האופטימלי של פוליאלומיניום כלוריד בשימוש מעשי

בהתבסס על המצב בפועל של המתקן לטיהור שפכים, ערכו את הניסויים הבאים בקנה מידה קטן. קח 1 מ"ל מגיב LPAC ודלל אותו בבקבוק נפח של 100 מ"ל. קח 6 כוסות 500 מ"ל, הוסיפו 500 מ"ל מים בנפרד, ומדדו את ה-TP של המים. הוסף 40 מ"ג אבקה מגנטית וריכוז 0.15% של PAMO.3 מ"ל לכל כוס. לפי חישוב, חשב את נפח המדלל PAC שיש להוסיף תחת מקדמי מינון שונים. מוסיפים את המדלל המתאים לכל כוס ומערבבים. לאחר השקיעה, קח את הסופרנטנט ומדדו את TP המים. הערכים הספציפיים מוצגים בטבלה 1. ניתן לראות מטבלה 1 שכאשר מקדם ההוספה β= בשעה 5, סך הזרחן בשפכים הגיע בעצם לתקן קולחין רמה א', וריכוז הקולחין היה 0.5 מ"ג/ליטר. בשל השילוב של תהליכי סילוק זרחן ביולוגי וכימי בתהליך פינוי הזרחן של הצמח, בתהליך פינוי הזרחן הביולוגי, מיקרואורגניזמים שצוברים זרחן משחררים זרחן בתנאים אנאירוביים, סופגים זרחן בתנאים אירוביים ולאחר מכן משחררים אותו מהבוצה, השגת אפקט הסרת זרחן חלקי. לכן, מקדם התוספת של PAC β= בשעה 5, הוא יכול לעמוד ביציבות בדרישות הקולחים. מינון ה-PAC המתאים הוא כ-21t/d.

3、 סיכום

ל-PAC השפעה משמעותית על סילוק כלל הזרחן. כאשר מקדם המינון של המתקן לטיהור שפכים הוא 5, הוא יכול לעמוד בתקן הקולחים הנדרש, ומינון ה-PAC בשימוש הוא 21t/d. בשל השפעת ההשפעה המקבילה על קצב סילוק הזרחן הכולל, כאשר ריכוז הזרחן הכולל המשפיע מיושן, ניתן להתאים את מקדם ההוספה בהתאם לניסוי בקנה מידה קטן זה כדי לעמוד בתקני הזרמת קולחים.