การกำจัดฟอสฟอรัสด้วยสารเคมี: ขนาดโดส Fe/Al ปริมาณตะกอน และความต้องการด่าง

กลุ่มเป้าหมาย: วิศวกรออกแบบโรงงานบำบัดน้ำเสีย (เทศบาลและอุตสาหกรรม) ในเวียดนาม อินโดนีเซีย มาเลเซีย และประเทศไทย เวลาอ่าน: ~8 นาที เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง: ขนาดโดส P ด้วยสารเคมี · คู่มือการออกแบบ

หลักการ

การกำจัดฟอสฟอรัส (TP) ให้เหลือ <0.5 mg/L แทบทุกกรณีต้องใช้สารตกตะกอนโลหะ: อาลูมิเนียม (Al), เหล็ก(III) คลอไรด์ (FeCl₃) หรือ เหล็ก(II) ซัลเฟต (FeSO₄) โลหะเกิดตะกอนไฮดรอกไซด์ที่ยึด P ตัวเลขสองตัวที่กำหนดการออกแบบคือ อัตราส่วนโมลโลหะต่อ P (MeP) และ สัดส่วนโลหะออกฤทธิ์ในผลิตภัณฑ์ (frac) บทความนี้คำนวณขนาดโดสผลิตภัณฑ์ ปริมาณตะกอนแห้ง และความต้องการด่าง (NaOH)

สูตรพื้นฐาน

molP = Q×(TP_in−TP_out)/M_P (M_P=30.97 ก./โมล; โมล/วัน) · โลหะ_mol = molP×MeP×ferCorr (ferCorr=1.0 Al; 1.5 เมื่อ Fe²⁺ ต้องถูกออกซิไดซ์เป็น Fe³⁺) · มวลโลหะ = โลหะ_mol×AW/1000 (กก./วัน; AW Al=26.98, Fe=55.85) · ผลิตภัณฑ์ = มวลโลหะ/1000/frac (กก. ผลิตภัณฑ์/วัน; frac = สัดส่วนโลหะออกฤทธิ์) · ขนาดโดส = ผลิตภัณฑ์×1000/Q (mg/L) · ตะกอน = มวลโลหะ/1000×(hyd/AW) (กก. ของแข็ง/วัน; hyd = น้ำหนักโมเลกุลไฮดรอกไซด์) · ด่างที่ใช้ = alkFac×โลหะ_mol/1000 (กก. CaCO₃/วัน; alkFac≈50 Al) · NaOH = max(0; ค่าความด่างสุทธิ)×NAOH_FAC (เมื่อติดลบ) · คาร์บอน (ไท้เดนิไตร): nDen=Q×(TKN−nAssim−TN_out)/1000 (กก. N/วัน); nAssim=0.05×(BOD_in−BOD_out) หรือ 0.124×yObs; COD=nDen×2.86 (กก./วัน); มวล_{คาร์บอน}=COD/ceq (ceq ของเมทานอล≈1.5); ปั๊ม=มวล_{คาร์บอน}/cden/24 (ลิตร/ชม.)

MeP ทั่วไป: 1.0–1.5 โมล/โมล สำหรับ Al, 1.0 สำหรับ Fe (สัดส่วนตามสตีโอคีเมทรี + ส่วนเกิน) frac ของอาลูมิเนียมเชิงค้าประมาณ 0.09 (≈17 % Al₂O₃), เหล็ก(III) คลอไรด์ ≈0.34 (≈34 % Fe) hyd Al(OH)₃≈78, Fe(OH)₃≈107 การตกตะกอนใช้ความด่าง ~0.4–0.6 mol CaCO₃ ต่อโมลโลหะ

ตัวอย่าง

Q = 20000 m³/วัน, TP_in = 8, TP_out = 0.5 mg/L, MeP = 1.5, อาลูมิเนียม (AW=27, frac=0.09, hyd=78, alkFac=50), ferCorr=1: molP = 20000×7.5/30.97 = 4843; โลหะ_mol = 4843×1.5 = 7265; มวลโลหะ = 7265×27/1000 = 196 กก. Al/วัน; ผลิตภัณฑ์ = 196/0.09 = 2178 กก. อาลูมิเนียม/วัน; ขนาดโดส = 2178×1000/20000 = 108.9 mg/L; ตะกอน = 196×(78/27) = 566 กก. ของแข็ง/วัน; ด่างที่ใช้ = 50×7265/1000 = 363 กก. CaCO₃/วัน หากความด่างขาเข้า 100 mg/L (=2000 กก. CaCO₃/วัน) สุทธิเป็นบวก → ไม่ต้องเติม NaOH หากความด่างขาเข้า <18 mg/L สุทธิติดลบ → เติม NaOH

5 ข้อผิดพลาดในการออกแบบ

1. MeP ต่ำเกินไป: P หลุดรอด → เพิ่มเป็น 1.2–1.5 (Al) หรือให้แน่ใจว่า Fe²⁺ ถูกออกซิไดซ์ (ferCorr 1.5)
2. ลืมคิดความด่าง: การตกตะกอนกินด่าง → pH ลด ฟล็อกแตก; เตรียม NaOH เมื่อความด่าง <30 mg/L
3. frac ของผลิตภัณฑ์ผิด: ขนาดโดสคลาดเคลื่อน 3 เท่าเมื่อใช้ %Al₂O₃ ทับ %Al → ใช้ frac โลหะออกฤทธิ์
4. ไม่คำนวณตะกอน: ตะกอนแข็ง 500+ กก./วัน ต้องอบแห้ง → ตรวจสอบความจุเครื่องเข้มตะกอน
5. FeSO₄ ไม่มีการออกซิไดซ์: Fe²⁺ ตกตะกอนช้า → ใช้ ferCorr 1.5 หรือฆ่าเชื้อก่อน

เคล็ดลับการเดินระบบ

ใช้ เครื่องคำนวณขนาดโดส P จากอัตราการไหล TP เข้า/ออก และชนิดสารตกตะกอน เพื่อหาขนาดโดส ตะกอน และ NaOH ให้เทียบกับ การออกแบบ A²/O (bio-P ถูกกว่า ทำก่อน) และ เคลริฟิเยอร์รยอง (ตกตะกอนฟล็อก) ติดตั้งเครื่องวัดปริมาณจ่ายสารออนไลน์, pH/ORP และ flow meter ปั๊มจ่าย

สรุป

ขนาดโดส P ด้วยสารเคมี: ผลิตภัณฑ์ = Q×(TP_in−TP_out)×AW/(30.97×1000×frac) จากนั้นตรวจสอบ ความด่าง (เติม NaOH เมื่อติดลบ) และ ตะกอนแข็ง Fe²⁺ ต้องใช้ ferCorr 1.5; Al ต้องใช้ alkFac≈50 bio-P ใน A²/O ถูกกว่า — ใช้สารเคมีเฉพาะส่วนที่เหลือ