Usuwanie Fosforu w Oczyszczalniach Ścieków: Metody i Technologie
- Szczegóły
Redukcja fosforu ogólnego w ściekach stanowi nieodzowny element procesu oczyszczania, ze względu na potencjał tych związków w wywoływaniu eutrofizacji. Fosfor występuje w ściekach w postaci rozpuszczonej, jak i zawieszonej, obejmując ortofosforany, polifosforany oraz fosfor organicznie związany.
Fosfor w ściekach jest następstwem stosowania środków piorących i czyszczących, które zawierają fosfor i wraz z nieczystościami trafiają do zbiornika w przydomowej oczyszczalni. Fosfor może być rozpuszczony lub przybierać formę zawiesiny.
Redukcja fosforu jest konieczna ze względu na szkodliwy wpływ tego pierwiastka na środowisko naturalne - duże stężenie fosforu powoduje szybki rozwój różnych mikroorganizmów, co skutkuje deficytami tlenu i obumieraniem ryb. Wysokie stężenia fosforu, nawet na poziomie kilku mg/l, mogą skutkować nadmiernym wzrostem mikroorganizmów (np.
Dobrym sposobem na zmniejszenie ilości fosforu w ściekach jest stosowanie detergentów i środków czystości z obniżoną zawartością fosforu lub takich preparatów, które nie zawierają fosforu wcale. Fosfor można zredukować, wykorzystując ekologiczne metody oczyszczania ścieków.
Eksploatowane oczyszczalnie ścieków, zobowiązane przepisami do równoczesnego usuwania związków węgla azotu i fosforu, stosują wysokoefektywne technologie w celu spełnienia warunków przy wprowadzaniu oczyszczonych ścieków do środowiska. Niestety, obserwowane w wielu oczyszczalniach zmniejszanie się ilości ścieków, któremu towarzyszy wzrost ładunków zanieczyszczeń, powoduje, że wykorzystywanie wyłącznie metod biologicznych do oczyszczania ścieków jest w wielu obiektach niewystarczające.
Przeczytaj także: Przydomowe oczyszczalnie ścieków Zawiercie
Jeżeli głównym problemem w pracy oczyszczalni okazuje się niska efektywność biologicznego usuwania fosforu, to w celu podniesienia skuteczności i optymalizacji pracy układu jako element wspomagający proces biologiczny stosuje się metody fizyczno-chemiczne.
Metody Usuwania Fosforu
Istnieją różne metody redukcji fosforu w oczyszczalniach ścieków, w tym metody:
- Chemiczne
- Biologiczne
- Hybrydowe
Chemiczne Usuwanie Fosforu
Proces chemicznego usuwania fosforu ze ścieków polega na strącaniu ortofosforanów zawartych w ściekach i przekształceniu ich w formę nierozpuszczalną. Redukcja chemiczna polega na dodaniu reagentów precypitujących (np. soli żelaza lub glinu, a także wapna), które powodują wytrącenie fosforu w postaci nierozpuszczalnych związków. Kluczowe czynniki wpływające na skuteczność procesu to dobór odpowiedniej dawki, optymalne pH oraz czas kontaktu reagentu z ściekami. Proces ten jest szczególnie efektywny w instalacjach o prostych rozwiązaniach technologicznych oraz w systemach małych przydomowych oczyszczalni.
Proces chemicznej redukcji fosforu można podzielić na cztery etapy, czyli strącanie, koagulację, flokulację i separację.
Najczęściej stosowaną metodą jest wytrącanie chemiczne. Jest to metoda efektywna, pozwalająca na usunięcie fosforanów w uzasadnionym ekonomicznie czasie. Do wytrącania fosforanów wykorzystywane są sole żelaza i glinu (proces można wspomagać dodatkiem flokulantów) lub wapno. Dodatek flokulantów pozwala na uformowanie większych, bardziej trwałych kłaczków. Powstające osady są następnie usuwane w procesie sedymentacji.
Przeczytaj także: Oczyszczalnia oksydacyjna: zasady działania
Fosforany są najczęściej wytrącane siarczanem glinu, chlorkiem żelaza(III) lub siarczanem żelaza(II). Koagulanty glinowe, stosowane w procesach oczyszczania ścieków, stanowią istotny element technologii usuwania fosforanów ze ścieków. W wyniku ich zastosowania następuje wytrącanie fosforanów w postaci nierozpuszczalnych soli, głównie fosforanu glinu, co pozwala na redukcję ładunku fosforowego w odprowadzanych ściekach oraz ogranicza zjawiska eutrofizacji wód odbiorczych.
Wykorzystanie Wapna
W przypadku wapna tworzy się hydroksyapatyt: [Ca9(OH)(PO4)3]. W przypadku, gdy zasadowość ścieków jest niewystarczająca niezbędne jest dozowanie środków alkalizujących w postaci np. Dozowanie wapna zwiększa ilość powstających osadów. Do wad stosowania wapna należy jednak zaliczyć małą rozpuszczalność w wodzie (ok. 1,65 g/dm3 w temp. Jest to rozpuszczalność ponad 200-krotnie mniejsza niż rozpuszczalność soli glinu oraz ponad 500-krotnie mniejsza niż chlorku żelaza (III). Powoduje wzrost pH powyżej 10.
Do zalet stosowania wapna zalicza się niski koszt i dobrą podatność osadów na odwadnianie. Parametry technologiczne powinny zostać wyznaczone doświadczalnie.
Biologiczne Usuwanie Fosforu
Obecnie jednak częściej stosuje się metodę biologiczną, czyli bakterie, takie jak Acinetobacter i Arthrobacter, które zdolne są do magazynowania w komórkach dużych ilości fosforu. Środek biologiczny dozowany jest do komory, w której zachodzą procesy beztlenowe. Jest to rozwiązanie wykorzystywane w przydomowych oczyszczalniach ścieków w Garwolinie.
W tzw. systemach z rozszerzonym usuwaniem fosforu (Enhanced Biological Phosphorus Removal, EBPR) stosuje się specjalistyczne mikroorganizmy, które pod warunkiem odpowiednio sterylnych warunków (okresy beztlenowe i napowietrzane) nadmiernie akumulują fosfor wewnątrz swoich komórek. Proces ten wymaga starannej kontroli parametrów procesu, m.in.
Przeczytaj także: Jak ustawić napowietrzanie?
Zarówno w metodzie biologicznej, jak i chemicznej fosfor opada na dno zbiornika w postaci martwych komórek bakterii lub ciężkich związków chemicznych.
Adsorpcja
Inną metodą, która również sprawdza się w oczyszczalniach ścieków jest adsorpcja. W 2018 roku nasza firma zaprojektowała instalację do usuwania fosforu opartą o złoża dolomitowe w ramach zadania: "Przebudowa i rozbudowa gminnej oczyszczalni ścieków w Doruchowie.
Podsumowanie
Redukcja fosforu ogólnego w ściekach jest kluczowym elementem zapewniającym ochronę ekosystemów wodnych przed eutrofizacją. Efektywne stosowanie metod chemicznych, biologicznych lub hybrydowych, poparte stałym monitoringiem procesów, umożliwia osiągnięcie wymaganych norm jakości oczyszczonych ścieków. Zintegrowane podejście oparte na precyzyjnych analizach i optymalizacji parametrów procesowych stanowi fundament nowoczesnych technologii oczyszczania ścieków, gwarantując trwałość uzyskanych rezultatów oraz minimalizując negatywny wpływ na środowisko naturalne.
tags: #fosfor #usuwanie #oczyszczalnia #ścieków #metody
