Экология/4.Промышленная экология и медицина труда

Шпякіна А.І, доц. Семенова О.І.

Національний університет харчових технологій, Україна

Біологічне очищення стічних вод від сполук фосфору

Антропогенна евтрофікація характерна фактично для усіх поверхневих водойм України. Головними причинами, які спричинили це явище, є скидання недостатньо або цілком неочищених господарсько-побутових і промислових стічних вод у водойми. Високий рівень вмісту фосфатів в господарсько-побутових стічних водах є проблемою не тільки сьогодення, а й останнього десятиліття, протягом якого зростання вмісту фосфатів спостерігається з 6-8 мг/дм³ до 20-25 мг/дм³ , і саме такий високий показник був досягнутий в даний час. Основним джерелом потрапляння фосфатів у стоки, згідно з даними статистики, є побутовий сектор і різні галузі промисловості, в яких широко застосовується безліч видів синтетичних миючих засобів, також можуть бути тваринницькі комплекси. Значна кількість фосфору поступає в грунт з гноєм, а остання частина його вимивається поверхневим стоком з водозбору у водоймище. Потужним джерелом надходження фосфору в поверхневі водоймища є також підприємства сільськогосподарського виробництва. Встановлено, що найбільша кількість фосфору 80-90% виноситься стічними водами з оброблюваного ґрунту сільгоспугідь, особливо восени з розораних полів [1].

У світовій практиці для глибокого видалення сполук фосфору застосовують хімічну обробку стічних вод у поєднанні з біологічним очищенням. Таке поєднання процесів дозволяє досягти вищої якості води, що очищається, ніж при вживанні одного з них. Серед різних методів біологічне очищення виробничих стічних вод в аеротенках є найбільш ефективним методом для зниження вмісту фосфору. В основі біологічного методу видалення сполук фосфору лежить здатність деяких видів бактерій запасати в більшій кількості розчинні ортофосфати в клітинах у формі нерозчинного поліфосфату. В аеробній зоні в клітинах відбувається окиснення раніше накопичених органічних речовин, і виділена енергія використовується бактеріями для поглинання ортофосфату з водного середовища, перетворення його в поліфосфат для повторення циклу і зростання клітини [2]. Залишкова кількість фосфору після обробки в аеротенках і вторинних відстійниках може бути видалена на швидких фільтрах з обробкою стічних вод хімічними реагентами – солями алюмінію і заліза, поліелектролітами. Витрати реагентів визначають дослідним шляхом. Найменша витрата реагентів спостерігається при введенні їх у біологічно очищені стічні води перед швидкими фільтрами шляхом використання методу контактної коагуляції. При забрудненнях, характерних для побутових стічних вод (вміст загального фосфору 15-20 мг/дм³ у перерахунку на PO₄³⁻ , фосфатів 7-9 мг/ дм³), введенням максимально допустимих доз коагулянту знижують вміст фосфору на 90 %; залишковий вміст фосфору в очищеній воді в цьому випадку становить 2-3 мг/ дм³, а фосфатів - 0,2-0,4 мг/ дм³. Одночасно з цим завдяки коагуляції досягається дуже висока ефективність глибокого очищення: вміст зважених речовин у фільтраті 3 мг/ дм³, зниження БПК₅ до 60-80 % і ХПК до 40-60 %. Кращим реагентом для хіміко-біологічного вилучення фосфору вважається гідросульфат алюміній. При використанні цього коагулянту, окрім видалення фосфору, досягається повніше видалення бактерій, ніж при вживанні інших коагулянтів. При цьому величина рН залишається в межах норми для біологічного очищення стічних вод.

В аеробних умовах активний мул інтенсивно споживає фосфати з очищеної стічної води, в анаеробних умовах зв'язаний мулом фосфор виділяється в рідку фазу, яка після відстоювання мулу зливається в окрему ємкість. Розчинні фосфати потім можуть переводитися в осад вапном. Витрата його залежить від значень рН мулової води, що поступає з мулоущільнювачів на фізико-хімічну обробку й необхідного ефекту видалення фосфору зі стічної рідини. Для підвищення ефективності затримання зародків кристалів гідроксилапатита й ортофосфатів магнію-амонію у змішувач вводять флокулянт. На ефективність вивільнення сполук фосфору з рециркулюючого активного мула впливають тривалість його перебування в анаеробних умовах, доза й вік мулу. Якість очищення стічних вод за загальним фосфором, окрім дози реагенту і його вигляду, залежить від вмісту завислих речовин у очищених стічних водах. Так, при введенні 25 мг/дм³ Fe₂О₃, після вторинних відстійників досягається видалення загального фосфору 75-80% при залишковому вмісті завислих речовин 10-15 мг/дм ³. Вищі концентрації завислих речовин в очищеній воді -30-36 мг/дм ³ обумовлюють зниження ефективності видалення сполук фосфору до 55-60% при тій же дозі реагенту. Фільтрування стічної води через піщані фільтри після вторинних відстійників призводить до підвищення ефективності видалення загального фосфору в цілому на 90 % [3]. Такий вплив завислих речовин та ефективність видалення фосфатів з очищених стічних вод пов'язаний із значним вмістом фосфору в активному мулі. Проте слід зазначити, що біохімічне очищення стічних вод, спільно з реагентною обробкою, дуже ефективне, але має ряд недоліків при практичному застосуванні. Якщо впроваджувати такі технологічні схеми на очисних спорудах великої протужності, то для обробки такої кількості стічних вод буде потрібно великі витрати реагентів.

Очищати стічні води від сполук фосфору доцільно, оскільки при їх надлишку утворюються ціанобактерії, які спричиняють евтрофікацію водойм. Найефективніше використовувати комбіновані методи очищення, де поєднують біологічні і хімічні (реагентні) методи.

Література:

1. Strom. P.F. Technologies to Remove Phosphorus from Wasterwater. / Strom. P.F. // New Jersey Effluents. — 2009. —40(4). —180 р.

2. Козар M. Ю. Ефективність біологічного видалення сполук фосфору із стічних вод в різних кисневих умовах / М. Ю. Козар, Л.А. // Журнал «Енергетика: економіка, технології, екологія», —2012. —№2. — 220 с.

3. Айрапетян Т.С. Очищення стічних вод, — ХАРКІВ: «Металіка», — 2014. — 200с.