К.т.н. Семенова О.І., к.т.н. Бублієнко Н.О., Решетицька В.П.

Національний університет харчових технологій, Україна

Очищення стічних вод від сполук фосфору

Проблема захисту водоймищ від забруднення їх стічними водами є однією з актуальних проблем нашого часу. При механічному і неповному біологічному очищенні у водойми скидається вода, що містить ще достатньо велику кількість органічних забруднень. Навіть при повному біологічному очищенні не вдається досягти необхідного ступеня вилучення із стічних вод сполук фосфору.

Основними видами забруднень виробничих і побутових стічних вод є вуглеводні, азотні і фосфорні сполуки. Особливо несприятливий вплив на водні басейни і їх мікрофлору створюють фосфорні складові забруднень, що призводять до евтрофікації водойм. Внаслідок чого для оздоровлення водних об'єктів необхідне прийняття заходів, перш за все, щодо зниження вмісту фосфору в комунальних стічних водах і підприємств АПК. Найкращим з цієї точки зору є біологічний спосіб дефосфатації.

Біологічна дефосфатація має великі переваги перед фізико-хімічною, так як, не вимагає для її здійснення будь-яких хімічних реагентів і тому є перспективним методом обробки фосфоровмісних стічних вод. Однак технологія цього виду очищення в промислових масштабах до теперішнього часу не відпрацьована і ті способи біологічного очищення, які застосовуються на сьогоднішній день недостатньо ефективні.

Складність видалення фосфору із стічних вод полягає у відсутності нейтральних для навколишнього середовища фосфоровмісних сполук, як це має місце у випадку вуглецю і азоту (вуглекислий газ і вільний азот).

У вихідних стічних водах, що подаються на очищення, фосфор знаходиться у формі поліфосфатів та ортофосфатів. При цьому в основному це поліфосфати у вигляді миючих розчинів і ортофосфати, які є похідними процесів гідролізу поліфосфатів і складають 20-35% від загального фосфору. Концентрація загального фосфору для виробничих стічних вод може становити від 5 до 16%, але в основному - 8 %.

Як показали проведені дослідження, включення анаеробної стадії в традиційну схему очищення призводить до того, що кількість фосфору, що поглинається активним мулом, збільшується в кілька разів.

Встановлено, що бактерії роду Acinetobacter, Arthrobacter, Hyphomicrobium і Sphaerotilus natans (Р- бактерії) мають підвищену здатність до акумулювання фосфатів. Саме ці бактерії у великій кількості виявлені в активному мулі досліджуваних споруд.

Біологічне видалення фосфору пов'язано з двома явищами:

· класичне видалення фосфору бактеріальної асиміляцією 1-2% Р за масою летких завислих речовин;

· біологічна дефосфатація заснована на накопиченні фосфору біомасою понад метаболічну необхідність зростання.

Принцип біологічного наднакопичення заснований на масопереносі фосфору з рідкої фази (стічні води) до твердої фази (активний мул). Це нагромадження здійснюється фосфорпоглинаючими мікроорганізмами. Активний мул прогресивно збагачується фосфором аж до значень порядку 0,38 мгР/г .

Біологічна частина явища дефосфатаціі пояснюється накопиченням в аеробній фазі внутрішньоклітинних поліфосфатів, розвиток якого сприятливий у зміні аеробних і анаеробних фаз. Дане видалення може відбуватися і без додавання хімічних реактивів , що дуже доцільно з точки зору економіки та захисту навколишнього середовища.

Зміна концентрацій фосфору залежить від температурних умовах. Збільшення температури до 40°C призводить до більш значного зниження концентрації фосфору , яке досягає 0,30 мг/дм³ протягом перших 3 годин процесу очищення .

Із проведених досліджень можна зробити наступні висновки :

- процес очищення показує мінімальну ступінь видалення фосфору в 40 % і досягає відсоток видалення близько 90 % при накопиченні амонію в реакторі. Цей результат може пояснюватися утворенням фосфатів кальцію (особливо гідрооксиапатиту) і струвіту;

- аналізи і розрахунки хімічних рівноваг демонструють сильний вплив pH на тип осаду, що утворюється. Струвіт, особливо формується при pH більше 8, в той час як фосфати кальцію при pH 7 - 8,5.

Максимальне поглинання ортофосфатів в аеробній секції вимагає проведення наступних заходів:

· аерація повинна забезпечити концентрацію розчиненого кисню близько 0,2 - 2,0 мг/дм³ після закінчення періоду аерації;

· підтримання віку активного мулу на рівні 5-10 діб;

· виключення виділення фосфатів при виведенні гомогенного відстояного активного мулу і мати достатній рівень рециркуляції в зону денітрифікації.

Література

1. Денисов А.А., Кореньков. А.Д., Крупский А.С. Механизм очистки сточных вод от фосфора: сб. статей IV Всерос. научно-практ. конф. «Мониторинг природных экосистем». - Пенза, 2010. - С. 31-32.

2. Запольський А.К. Водопостачання, водовідведення та якість води: Підруч. для студ. вищих навч. закладів. — К.: Вища шк., 2005. — 671 с.

3. Левандовский Л. В, Бублієнко Н. О., Семенова О. І. Природоохоронні технології та обладнання: Підруч. – К.: НУХТ, 2013. – 243 с.