I. Kirish
Uzoq vaqt qidirib, nima haqida yozishni bilmay qoldim. Oldingi maqolalarimga nazar tashlab, fosforni yoritmaganimni angladim, shuning uchun bugungi mavzu. Fosfor oqava suvlarda keng tarqalgan ifloslantiruvchi moddalar bo'lib, asosan ikki toifaga bo'linadi: "organik fosfor va noorganik fosfor". Atrof-muhitni muhofaza qilish sohasida ishlaydiganlar bu ko'rsatkich bilan yaxshi tanish. Fosfor oddiy ko'rinadi, ammo ba'zi oqava suvlarda u hali ham qiyin bo'lishi mumkin.
II. Fosforning shakllari va xususiyatlari
Fosfor oqava suvlarda organik va noorganik fosfor shaklida mavjud. Noorganik fosfor yana ortofosfat va metafosfatga bo'linadi. Fosforni yakuniy olib tashlash ortofosfatga o'tishni talab qiladi.
Ortofosfat (noorganik fosfor): PO₄³⁻, HPO₄²⁻ kabi. Eng keng tarqalgan shakl, u yaxshi eruvchanlikka ega va organizmlar tomonidan bevosita ishlatilishi mumkin. Uni to'g'ridan-to'g'ri fizik-kimyoviy usullar bilan olib tashlash mumkin.
Metafosfat (noorganik fosfor): masalan, pirofosfat, tripolifosfat (yuvish vositalaridan), suvda asta-sekin ortofosfatga gidrolizlanadi.
Organik fosfor: pestitsidlar va fosforkreatin kabi. Ko'pchilik organik ifloslantiruvchi moddalarda topiladi va ularni samarali ravishda olib tashlashdan oldin ortofosfatga gidrolizlanishi kerak.
III. Fosforni olib tashlash strategiyalari
Fosforni olib tashlash yo'li odatda uni ortofosfatga aylantirishni, so'ngra biologik yoki kimyoviy olib tashlash usullarini ko'rib chiqishni o'z ichiga oladi. Fosforni biologik yo'qotish cheklangan samaradorlikka ega, odatda maishiy chiqindi suvdagi fosfor bilan cheklangan va kontsentratsiya juda yuqori bo'lsa, uni kimyoviy fosfordan tozalash bilan to'ldirish kerak. Kimyoviy fosforni olib tashlash eng yaxshi usuldir, lekin u faollashtirilgan loy jarayonlarida foydalanish uchun mos emas, chunki fosforni yo'qotish vositalari mikroorganizmlarning rivojlanishiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Organik fosforning noorganik fosforga (ortofosfat) aylanishining yadrosi mineralizatsiya jarayoni, asosan organik funktsional guruhlarning parchalanishi, fosforning PO₄³⁻ ga oksidlanishidir. Bu jarayonda yagona qat'iy tenglama mavjud emas; reaktsiya sharoitlariga qarab, u asosan quyidagi uchta tipik yo'lga tushadi:
① Biodegradatsiya (eng keng tarqalgan): Fosfatazalar (masalan, ishqoriy fosfataza) tomonidan katalizlangan organik fosforning C-O-P yoki C{2}}P aloqalari buziladi. Misol tariqasida fosfat monoesterlarini olish:
R-O-PO₃²⁻ + H₂O → R-OH + HPO₄²⁻ (yoki PO₄³⁻)
Xususiyatlari: Oddiy harorat va bosim, yashil va tejamkor. Shahar oqava suvlari asosan bu usulga tayanadi, ammo reaksiya tezligi mikrob faolligi va haroratga bog'liq.
② Kimyoviy oksidlanish usuli (sanoat chuqur tozalash): Organofosfatlarni to'liq oksidlash uchun kuchli oksidlovchi (masalan, Fenton reagenti · OH) qo'shish. Misol tariqasida organofosfat pestitsidlarini (masalan, malation) olish:
(C₁₀H₁₉O₆PS₂) + 21·OH → 10CO₂ + 14H₂O + SO₄²⁻ + H₂PO₄⁻
Xususiyatlari: Tez reaksiya va chuqur mineralizatsiya. Yomon biologik parchalanish qobiliyatiga ega bo'lgan sanoat oqava suvlari uchun javob beradi, ammo foydalanish narxi nisbatan yuqori.
③ Yuqori-haroratda yondirish (loy/qattiq chiqindilar): kislorodga boy sharoitda isitish-organik fosforni toʻgʻridan-toʻgʻri barqaror noorganik fosfat qoldigʻiga aylantiradi, koʻpincha kulda metafosfat yoki pirofosfat shaklida mustahkamlanadi. Tarkibida yuqori-konsentratsiyali fosfor-bo‘lgan xavfli chiqindilar uchun javob beradi.
Haqiqiy oqava suvlarni tozalashda "organik fosforning noorganik fosforga" aylanishining katta qismi biologik ferment-katalizlangan gidrolizga tayanadi. Reaktsiya har doim H₂O ni o'z ichiga oladi va yakuniy mahsulot deyarli har doim ortofosfat (PO₄³⁻ yoki HPO₄²⁻) bo'lib, fosforni cho'ktirish va olib tashlash uchun fosforni keyingi kimyoviy olib tashlash (alyuminiy/temir tuzlarini qo'shish) uchun zaruriy shartdir.
IV. Fosforni biologik olib tashlash
Printsip: Polifosfat{0}}to‘plovchi organizmlarning (PAO) xususiyatlaridan foydalanib, anaerob zonada fosforni chiqaradi va aerob zonada fosforni haddan tashqari o‘zlashtiradi, fosfor nihoyatda fosforni chiqarib tashlash orqali chiqariladi{{1}.
Asosiy jarayonlar: A²/O (anaerob-anoksik-aerob) va uning variantlari (masalan, oksidlanish kanallari, SBR). Bu jarayon bir vaqtning o'zida azot va fosforni olib tashlashi mumkin, bu esa umumiy fosforni taxminan 60% olib tashlash tezligiga erishadi.
Asosiy: iqtisodiy-samarali va organofosfatlarni davolashga qodir (ularni so‘rilishidan oldin ortofosfatga aylantiradi), lekin oqava suv konsentratsiyasi o‘ta qattiq bo‘lganda barqarorlikka ega emas (masalan,<0.5 mg/L).
V. Fosforni kimyoviy yo‘l bilan olib tashlash
Printsip: alyuminiy tuzlari (masalan, alyuminiy sulfat) yoki temir tuzlari (masalan, temir xlorid) qo'shilishi fosfat ionlari bilan reaksiyaga kirishib, erimaydigan cho'kmalarni (masalan, AlPO₄, FePO₄) hosil qiladi.
Optimal pH: alyuminiy tuzlari taxminan 6-7, temir tuzlari taxminan 5-5,5; ehtiyotkorlik bilan nazorat qilish zarur.
Strategiya: Odatda biologik tozalash idishidan keyin chuqur tozalash bosqichi sifatida qo'shiladi yoki suv sifati barqarorligini ta'minlash uchun ma'lum vaqtlarda u bilan birga qo'shiladi.
Yuqori-konsentratsiyali yoki qayta tiklanmaydigan sanoat organofosfatli oqava suvlar uchun yuqori oqimda oldindan tozalash uchun ilg'or oksidlanish (masalan, Fenton jarayoni) talab qilinadi; agar kerak bo'lsa, metafosfat keyingi olib tashlash uchun ilg'or oksidlanish orqali ortofosfatga aylantirilishi kerak.