بخشی از مقاله
خلاصه
فسفات یکی از ترکیبات موجود در آب میباشد که ارگانیسمهای آبزی آن را مصرف نموده و سبب مشکلاتی نظیر تغذیه گرایی در اکوسیستم میشوند. بنابراین باید مقدار آن بسیار محدود باشد. لذا روشهای حذف آن از اهمیت خاصی برخوردار هستند. در این مقاله فسفات خروجی موجود در پساب نهایی تصفیه خانه یکی از صنایع پلیمری اصفهان به کمک کلریدفریک حذف شد. آزمایشهای جار فراوانی بر روی نمونه پساب خروجی انجام گشت و درصد حذف فسفات در غلظتهای مختلف نمک آهن بدست آمد. با تزریق میزان مناسب کلریدفریک، بیش از 98درصد فسفات موجود حذف و نیز نسبت مقدار مورد نیاز به میزان استوکیومتری لازم محاسبه شده است. حذف شیمیایی فسفات میتواند به عنوان یک روش سریع برای حذف آن از خروجی تصفیه خانه پساب استفاده گردد.
.1 مقدمه - با 2 خط 9pt فاصله از کلمات کلیدی -
فسفر در غالب آبهای طبیعی بصورت فسفات - بیشتر بصورت فسفات منوکلسیک - مشاهده میشود. در تمام آبهای سطحی و ذخایر آبی ارگانیسمهای آبزی - از جمله جلبکهای سطحی - وجود دارند که فسفاتها از عوامل ضروری زندگی و فعالیت آنها میباشد؛ با رشد این موجودات مشکلاتی از نظیر تغذیهگرایی در اکوسیستمها رخ میدهد. بر اثر تغذیه گرایی رشد جلبکها در آب افزایش یافته و براثر مصرف اکسیژن، حیات دیگر گیاهان و جانوران آبزی تهدید میگردد1]و.[2 بنابراین میبایست میزان فسفر در آب محدود باشد. بسیاری از کشورها مقدار فسفر کمتر از 0,3 میلی گرم بر لیتر را مناسب برای جلوگیری از تغذیهگرایی میدانند.
[3] دستیابی به این غلظت پایین از فسفر اغلب مستلزم اضافه نمودن نمکهای غیرآلی مانند کلرید فریک یا آلوم به محلولهای آبی در پی.اچ تقریبا خنثی برای تشکیل اکسیهیدروکسی های جزئی است.[8-4] قبل از توسعه روش حذف زیستی - * - BPR فسفر، ترسیب شیمیایی مهمترین روش حذف محسوب میشد. زمانی که فضای کافی برای حذف زیستی فسفر در سامانه یا امکان حذف فسفر با این سامانه وجود نداشته باشد، از روش ترسیب شیمیایی فسفر بهره برده میشود. [9] بعلاوه ترسیب شیمیایی در مواقعی که در خصوص انجام صحیح فرایند نگرانی وجود داشته باشد و یا دست یابی به استانداردهای تخلیه با استفاده از BPR به تنهایی امکانپذیر نباشد، بعنوان یک روش پشتیبان برای BPR در نظر گرفته میشود.
فرایند حذف شیمیایی فسفر ترکیبی از چند عملیات است که عبارتند از: تهنشینی، جذب سطحی، تبادل و تراکم. نمک فلزات را در نقاط مختلفی از تصفیهخانه میتوان به پساب اضافه نمود، اما از آنجایی که پلی فسفاتها و فسفاتهای آلی سختتر از ارتوفسفاتها حذف میشوند، اضافه کردن مواد شیمیایی بعد از تصفیه ثانویه - که فسفر آلی و پلی فسفر به ارتو فسفر تبدیل میگردد - ممکن است لازم باشد تا فسفر باقی مانده بطور کامل حذف گردد.[10] نمکهای آهن و آلومینیوم، و آهک نیز برای حذف شیمیایی بکار میروند؛ اما با توجه به اینکه آهک حجم لجن تولیدی را بشدت افزایش میدهد و مشکلات مربوط به کنترل پی.اچ. و بهرهبرداری، معمولا از نمکهای آهن و آلومینیوم برای حذف شیمیایی فسفات استفاده میگردد. البته جابه جایی و ذخیرهسازی این مواد به خاطر خورندگیشان مهم است. در این بین پلیمرهای آنیونی امکان کمک به حذف رسوب جامد را دارند.
.2 پیشینه تحقیق
شروع حذف فسفات از پساب به کمک مواد شیمیایی از اوایل دهه1950 در کشور سوئد کلید خورد. هدف اولیه از این امر جلوگیری از پدیده تغذیهگرایی بوده است. این فناوری ساده رفته رفته در کشورهای بسیاری مورد استفاده قرار گرفت. سال 1972 سینگر با استفاده از کلریدفریک بدنبال حذف %80 ارتوفسفات موجود در فاضلاب بوده است .[11] در سال 1996، گالارنئائو و رونالدو جهر از آلومینیوم هیدروکسید برای حذف ارتوفسفات و فسفات آلی استفاده کردند.
در این پژوهش بیش از %40 فسفات آلی و %95 ارتوفسفات به کمک آلومینیوم هیدروکسید حذف شدهاند.[12] ای.پائول** و همکارانش در سال 2001 به برآورد اقتصادی و نیز میزان لجن تولیدی برای حذف 80 درصدی فسفات به کمک نمکهای آهن پرداختهاند و حذف شیمیایی فسفات را با فرایند حذف بایولوژیکی پیشرفته فسفر - - EBPR مقایسه کردهاند. [13] در سال 2003 جیمز ام.ایبلینگ و همکاران، به حذف شیمیایی فسفات از پساب یک واحد شیلات پرداختند و موفق شدند در غلظت 90 میلیگرم بر لیتر آلوم و کلرو فریک به ترتیب 89 و %93 از ارتوفسفات موجود را حذف کنند.[14] ام.پتلا و همکاران در سال 2006، از آلوم، کلریدفریک و پلی آلومینیوم کلراید - *** - PAC برای تصفیه فاضلاب شهری استفاده کردند.
فسفر محلول که معمولا به شکل ارتوفسفات میباشد، در این تحقیق بین 82 تا 98 حذف شده و حتی غلظت آن به 0,1 میلیگرم بر لیتر در خروجی رسیده است؛ با افزایش غلظت منعقدکنندهها، راندمان حذف فسفات بالا رفته ولی افزودن لختهساز تاثیری بر راندمان حذف منعقدکننده نداشته؛ در بین منعقد کنندهها، کلریدفریک قدرت بیشتری در حذف ارتوفسفات از خود نشان داده؛ زیرا ارتوفسفات از پتانسیل خیلی خوبی برای تشکیل کمپلکس با آهن داراست و نیز آنها توانایی هیدرولیز محدود آهن را دارند. آلوم نیز با یونهای آهن پیوند بهتری تشکیل داده و از راندمان بهتری برای حذف ارتوفسفات نسبت به PAC برخوردار بوده است.[15]
اوریول گوتیرز * و همکاران در سال 2010 از نمکهای آهن برای کنترل سولفید فاضلاب استفاده نمودند و توانستند با تزریق کلریدفریک و کلرید فرو، فسفات موجود در فاضلاب را کاهش دهند . در غلظت 20 میلیگرم بر لیتر برای آهن - - 2، 7,5 و آهن - - 3، 9 میلیگرم بر لیتر از فسفر اولیه - 14,5 میلیگرم بر لیتر - حذف شده است.[16] کیم و همکاران سال 2014 با تزریق کلریدفریک به فاضلاب شهری تصفیه شده در صافی چکنده توانستند فسفر محلول در آب را ترسیب نمایند. در این کار تحقیقاتی غلظت فسفات پس از تزریق نمک آهن حدود 6 میلیگرم بر لیتر و به میزان 80 درصد کاهش یافت. فسفر کل - - TP نیز 7,5واحد و تقریبا %43 حذف شده است.[17] سال 2015، ژنگوآ ژانگ و همکارن با کلریدفریک و فروسولفات به حذف فسفات از خروجی یک بایورآکتور غشایی - ** - MBR پرداختند. در این پژوهش غلظت فسفر کل در خروجی 1,35 میلیگرم بر لیتر بوده که با اضافه نمودن نمکهای فلزات به 0,02 میلیگرم بر لیتر کاهش مییابد. .[18]
در پژوهش صورت گرفته، از فرایند حذف شیمیای فسفات برای کاهش فسفر پساب نهایی استفاده شد که این پساب خروجی از تصفیه خانه یکی از صنایع پتروشیمی ایران است. در این مجتمع آب نقش بسزایی در قسمتهای مختلف مانند تولید وشستشو دارد. یک سری آزمایش جار انجام و فسفات قبل و پس از هر آزمایش اندازهگیری شد و درصد حذف فسفات در غلظتهای متفاوت کلریدفریک در مقادیر متنوع فسفات بدست آمد. دلیل انتخاب کلریدفریک را میتوان تشکیل کمپلکس بهتر ارتوفسفات با آهن دانست که در پژوهشهای مذکور بررسی شده است. علاوه بر این نسبت کلرید فریک مورد نیاز به میزان استوکیومتری لازم طبق واکنش - - 1، محاسبه شده که نمونه آن در پژوهشهای مذکور وجود ندارد.
.3 مواد و روشها
-مواد
در این پژوهش از کلریدفریک برای حذف شیمیایی فسفات و از پلی الکترولیت کاتیونی تولیدی شرکت BESFLOC برای ترسیب بهتر استفاده شد. جدول 1 مواد مورد استفاده در پژوهش را نشان میدهد.
