Очистка воды от полифосфатов
1. Полифосфаты в природных водах
Полифосфаты- это производные фосфора, который появляется в водной среде в результате разложения горных пород и минералов. При распаде основного вещества, образуются органический, минеральный тип и полифосфаты. Полифосфаты не так токсичны, как другие соединения фосфора. Используются они повсеместно в промышленности. Но при попадании в воду значительно ухудшают биологическую составляющую воды, так как токсичность возрастает при соединении с кальцием и другими ионами. Максимально допустимые значения не более 3,5 мг/дм3.
Определяется концентрация полифосфатов с помощью кипячения и добавления серной кислоты. Но сначала переводят их в органическое состояние. Значение определяется по разнице до кипячения и после.
Попадают они в наземные источники не только при разрушении пород. Но и через почву, при паводках, выпадении осадков, через грунтовые воды. Деятельность промышленных предприятий сильно загрязняет природные источники воды. Так как места сброса сточных вод зачастую водоем. А стоки содержат множество вредных веществ и не всегда проходят полноценную очистку перед утилизацией.
2. Способы устранения полифосфатов
Устранение полифосфатов производится практически также, как и других производных фосфора, химическим, биологическим или физико-химическим способом.
Химический метод. Для устранения полифосфатов требуется перевести их в твердую форму. Далее проводится осаждение гидроксидами металлов. Для ускорения реакции добавляются коагулянты. Чаще всего применяются коагулянты на базе железа или алюминия: хлорид железа, полиоксихлорид алюминия и другие. Если кислотно-щелочной баланс воды 4,5-8 единиц, то приоритетнее добавлять коагулянт на основе алюминия. Если от 8 и выше, то железо. Если добавить коагулянты алюминия в воду в высоким pH, то после химической реакции остаются остаточные соединения. Образовавшиеся коллоидные соединения нарушаются многовалентными ионами металла и остаются на поверхности хлопьев. Далее идет фаза осаждения или флотации. В первом случае осадок выпадает на дно. Во втором случае происходит насыщение воды кислородом и образованные хлопья вместе с ними поднимаются на поверхность. После чего осадок устраняется механическими фильтрами или загрузочными. Полифосфаты устраняются таким образом до 95%.
Рис. 1 Полифосфаты в воде
Биологический метод. Активный ил насыщают аэробными бактериями. В процессе их размножения они потребляют полифосфаты в качестве еды. При этом эффективность очистки составляет 90%. Если применять аэробное и анаэробное окисление, тогда степень фильтрации снижается до 70%. Весь процесс происходит в специальных устройствах – аэротенках. В них созданы определенные условия, при которых микроорганизмы могут культивироваться. Суть метода, следующая: в очистных сооружениях, размножаются микроорганизмы, которые потребляют и накапливают полифосфаты. Благодаря этому происходит выделение энергии, которая необходима для потребления примесей. Но необходимо предварительно устранить нитратные группы, так как соединения связаны с кислородом, который является природным окислителем. А это помешает развитию бактерий. Из явных преимуществ такого метода обработки его схожесть с естественным очищением. При этом не страдает экосистема водоема. Но есть и недостатки. Бактерии могут погибнуть, если условия не будут удовлетворены. А также фильтрация проходит довольно долго.
Физико-химический способ. Сначала происходит добавление коагулянтов, далее биологическая очистка. Таким образом процесс фильтрации ускоряется и повышается степень очищения. Но данная комбинация имеет значительный недостаток. Может повысится кислотно-щелочной баланс воды, после коагуляции, что плохо влияет на размножение бактерий. Поэтому требуется насыщение углекислым газом. Образуется угольная кислота, которая снижает кислотность до оптимальных значений.
Рис. 2 Коагуляция воды
Системы обратного осмоса. Фильтрация происходит при помощи полупроницаемой мембраны. И при такой очистки необязательно изменять структуру полифосфатов. Поверхность мембраны пористая. И пройти могут только молекулы воды и некоторые растворенные газы (углекислый газ). Остальные соединения остаются на внешней стороне и сливаются вместе с концентратом. Поток подается под давлением. Поэтому важно организовать постоянную подачу электроэнергии для насосного оборудования. Из преимуществ способа выделяют полное очищение от полифосфатов. Из недостатков – обязательная подготовка воды перед фильтрацией.
Рис.3 Система обратного осмоса
Удаление полифосфатов происходит в несколько этапов. Первая фаза – это удаление механических примесей, ил, листья и другие. Производится механическим фильтром грубой очистки. Проницаемость элемента подбирается исходя из текущих условий и состояния водоема. Вторая фаза – непосредственно сама фильтрация. Метод подбирается также индивидуально. Например, для рыбоводческих водоемов нежелательно применение реагентов. Третья фаза – доочистка. Такая обработка не всегда требуется наземным источникам, но при наличии остаточных соединений устанавливаются фильтры с загрузочным материалом.
3. Рекомендации
Концентрация полифосфатов в водоемах не так велика при естественном загрязнении. При взаимодействии с другими примесями, ионы становятся более агрессивны и негативно влияют на экосистему водной среды. Происходит образование бактерий, ухудшающие состояние воды.
Перед выбором оборудования требуется провести анализ воды, выявив концентрацию полифосфатов и других веществ. Каждый тип фильтрации имеет определенные расходы на эксплуатацию. Системам обратного осмоса требуется промывка элемента и замена при истечении срока эксплуатации. Химический способ фильтрации – приобретение реагентов, коагулянтов и флокуллянтов. Также желательна последующая обработка сорбентами. Сорбентные фильтры также требуют промывки материала и периодической замене. Самый неприхотливый метод – биологический. Но одновременно самый длительный, да и степень фильтрации не очень высокая. Безопасным и универсальным считается метод обратного осмоса. Позволяет устранить полифосфаты и другие примеси. При этом не требуется никаких корректировок по другим показателям воды.
