Usuwanie wapna i fosforu
Usuwanie fosforu wapnem polega na dodaniu wapna, które reaguje z fosforanami, tworząc osad hydroksyapatytu.
Ponieważ wapno reaguje najpierw z zasadowością wody, tworząc osad węglanu wapnia, tylko nadmiar jonów wapnia reaguje z fosforanami, tworząc osad hydroksyapatytu. Dlatego też ilość potrzebnego wapna zależy przede wszystkim od zasadowości ścieków, a nie od zawartości fosforanów.
Dodatkowo twardość magnezowa ścieków wpływa również na usuwanie wapna i fosforu. Przy wysokim pH powstający osad Mg(OH)₂ jest osadem koloidalnym, który nie tylko zużywa wapno, ale także utrudnia odwadnianie osadów.
Odczyn pH ma istotny wpływ na usuwanie wapna z fosforu. Wraz ze wzrostem pH rozpuszczalność hydroksyapatytu gwałtownie maleje, co oznacza wzrost szybkości usuwania fosforu. Powyżej pH 9,5 wszystkie fosforany w wodzie stają się nierozpuszczalnymi osadami. Ogólnie rzecz biorąc, utrzymanie pH pomiędzy 9,5 a 10 daje najlepszy efekt usuwania fosforu.
Ilość wapna dodanego do różnych typów ścieków należy ustalić eksperymentalnie.
Istnieją trzy specyficzne metody usuwania fosforu wapiennego. Istnieją trzy główne metody usuwania fosforu: 1) Dodawanie wapna przed osadnikiem wstępnym w oczyszczalni ścieków; 2) Dodawanie wapna po oczyszczalni biologicznej w osadniku wtórnym; oraz 3) Dodanie wapna po systemie oczyszczania biologicznego i zastosowanie systemu rekarbonatyzacji.
Usuwanie fosforu z soli glinu
Typowymi środkami do usuwania soli glinu i fosforu są siarczan glinu i glinian sodu. Różnica polega na tym, że dodatek siarczanu glinu obniża pH ścieków, natomiast dodatek glinianu sodu podnosi pH. Dlatego siarczan glinu i glinian sodu nadają się do oczyszczania odpowiednio zasadowych i kwaśnych ścieków.
Dodatek soli glinu jest stosunkowo elastyczny. Można je dodawać przed osadnikiem pierwotnym, w zbiorniku napowietrzającym lub pomiędzy zbiornikiem napowietrzającym a osadnikiem wtórnym. Chemiczne usuwanie fosforu można również oddzielić od biologicznego systemu oczyszczania, wykorzystując ścieki z osadnika wtórnego jako wodę surową do filtracji koagulacyjnej lub dodając sól glinową przed filtrem w celu filtracji mikro-flokulacyjnej.
Dodanie soli glinu przed osadnikiem głównym może poprawić szybkość usuwania materii organicznej i zawiesin (SS) w osadniku głównym. Dodanie ich pomiędzy zbiornikiem napowietrzającym a osadnikiem wtórnym, gdzie turbulencje w kanałach lub rurach pomagają poprawić efekt mieszania odczynników, lub dodanie ich po systemie oczyszczania biologicznego, ponieważ hydroliza fosforu w procesie oczyszczania biologicznego może dodatkowo zwiększyć usuwanie fosforu.
Ze względu na wpływ zasadowości ścieków i substancji organicznych reakcja chemiczna usuwania fosforu jest procesem złożonym. Dlatego optymalnej dawki soli glinu nie można określić metodą obliczeniową i należy ją ustalić eksperymentalnie.
Usuwanie fosforu z soli żelazowej
Do usuwania fosforu można stosować chlorek żelazawy, chlorek żelazawy, siarczan żelazawy i siarczan żelazawy, przy czym najczęściej stosowany jest chlorek żelazowy.
Podobnie jak w przypadku soli glinu, duża ilość chlorku żelaza musi reagować z zasadowością, aby wytworzyć Fe(OH)3, ułatwiając w ten sposób wytrącanie i oddzielanie koloidalnego fosforanu żelaza. Optymalny zakres pH do wytrącania fosforanu żelaza to 4,5–5,0. W praktycznych zastosowaniach pH około 7 lub nawet wyższe zapewnia dobre wyniki usuwania fosforu.
Dodanie około 45–90 mg/l chlorku żelaza do ścieków miejskich może usunąć 85–90% fosforu. Podobnie jak sole glinu, sole żelaza można dodawać na etapach obróbki wstępnej, wtórnej lub trzeciorzędowej.