يعد الفوسفور الكلي مؤشرا هاما لجودة المياه، وله تأثير كبير على البيئة البيئية للمسطحات المائية وصحة الإنسان. يعتبر الفوسفور الكلي أحد العناصر الغذائية الضرورية لنمو النباتات والطحالب، ولكن إذا كان إجمالي الفوسفور في الماء مرتفعًا جدًا، فسيؤدي إلى إثراء الجسم المائي، وتسريع تكاثر الطحالب والبكتيريا، ويسبب ازدهار الطحالب، وتؤثر بشكل خطير على البيئة البيئية للمسطح المائي. وفي بعض الحالات، مثل مياه الشرب ومياه حمامات السباحة، فإن ارتفاع مستويات الفوسفور الكلي قد يسبب ضررا على صحة الإنسان، وخاصة الرضع والحوامل.
مصادر الفسفور الكلي في الماء
(1) التلوث الزراعي
ويعود التلوث الزراعي بشكل رئيسي إلى الاستخدام المكثف للأسمدة الكيماوية، ويتدفق الفوسفور الموجود في الأسمدة الكيماوية إلى المسطحات المائية عن طريق مياه الأمطار أو الري الزراعي. عادة، يمكن للنباتات استخدام 10%-25% فقط من الأسمدة، ويترك الباقي 75%-90% في التربة. وبحسب نتائج الأبحاث السابقة، فإن 24% - 71% من الفسفور في الماء يأتي من الأسمدة الزراعية، لذا فإن تلوث الفسفور في الماء يرجع بشكل أساسي إلى هجرة الفسفور الموجود في التربة إلى الماء. وفقا للإحصائيات، معدل استخدام الأسمدة الفوسفاتية عموما هو فقط 10%-20%. إن الاستخدام المفرط للأسمدة الفوسفاتية لا يؤدي إلى إهدار الموارد فحسب، بل يتسبب أيضًا في تلويث الأسمدة الفوسفاتية الزائدة لمصادر المياه من خلال الجريان السطحي.
(2) الصرف الصحي المنزلي
تشمل مياه الصرف الصحي المنزلية مياه الصرف الصحي للمباني العامة، ومياه الصرف الصحي المنزلية السكنية، ومياه الصرف الصحي الصناعية التي يتم تصريفها في المجاري. المصدر الرئيسي للفوسفور في مياه الصرف الصحي المنزلية هو استخدام منتجات الغسيل التي تحتوي على الفوسفور، والبراز البشري، والقمامة المنزلية. تستخدم منتجات الغسيل بشكل أساسي فوسفات الصوديوم وفوسفات متعدد الصوديوم، ويتدفق الفوسفور الموجود في المنظفات إلى المسطح المائي مع مياه الصرف الصحي.
(3) مياه الصرف الصناعي
تعتبر مياه الصرف الصناعي أحد العوامل الرئيسية المسببة لزيادة الفوسفور في المسطحات المائية. تتميز مياه الصرف الصناعي بخصائص التركيز العالي للملوثات، وأنواع عديدة من الملوثات، وصعوبة التحلل، والمكونات المعقدة. إذا تم تصريف مياه الصرف الصناعي مباشرة دون معالجة، فسوف يسبب ذلك تأثيراً كبيراً على المسطحات المائية. الآثار الضارة على البيئة وصحة السكان.
طريقة إزالة الفوسفور من مياه الصرف الصحي
(1) التحليل الكهربائي
من خلال مبدأ التحليل الكهربائي، تخضع المواد الضارة الموجودة في مياه الصرف الصحي لتفاعل اختزال وتفاعل أكسدة عند القطبين السالب والموجب على التوالي، ويتم تحويل المواد الضارة إلى مواد غير ضارة لتحقيق غرض تنقية المياه. تتميز عملية التحليل الكهربائي بمزايا الكفاءة العالية، والمعدات البسيطة، وسهولة التشغيل، وكفاءة الإزالة العالية، وتصنيع المعدات؛ فهو لا يحتاج إلى إضافة مواد التخثر ومواد التنظيف والمواد الكيميائية الأخرى، ويتجنب التأثير على البيئة الطبيعية، ويقلل التكاليف في نفس الوقت. سيتم إنتاج كمية صغيرة من الحمأة. ومع ذلك، فإن طريقة التحليل الكهربائي تحتاج إلى استهلاك الطاقة الكهربائية والمواد الفولاذية، وتكلفة التشغيل مرتفعة، والصيانة والإدارة معقدة، ومشكلة الاستخدام الشامل للرواسب تحتاج إلى مزيد من البحث والحل.
(2) التحليل الكهربائي
في طريقة التحليل الكهربائي، من خلال عمل مجال كهربائي خارجي، تنتقل الأنيونات والكاتيونات الموجودة في المحلول المائي إلى الأنود والكاثود على التوالي، بحيث يتم تقليل تركيز الأيونات في منتصف القطب بشكل كبير، وتركيز الأيونات يتم زيادة بالقرب من القطب. إذا تمت إضافة غشاء التبادل الأيوني في منتصف القطب، يمكن تحقيق الفصل والتركيز. هدف. الفرق بين التحليل الكهربائي والتحليل الكهربائي هو أنه على الرغم من أن جهد التحليل الكهربائي مرتفع، إلا أن التيار ليس كبيرًا، مما لا يمكنه الحفاظ على تفاعل الأكسدة والاختزال المستمر المطلوب، في حين أن التحليل الكهربائي هو عكس ذلك تمامًا. تتميز تقنية التحليل الكهربائي بمزايا عدم الحاجة إلى أي مواد كيميائية، والمعدات البسيطة وعملية التجميع، والتشغيل المريح. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض العيوب التي تحد من تطبيقه على نطاق واسع، مثل الاستهلاك العالي للطاقة، والمتطلبات العالية للمعالجة المسبقة للمياه الخام، وضعف استقرار المعالجة.
(3) طريقة الامتزاز
طريقة الامتزاز هي طريقة يتم فيها امتصاص بعض الملوثات في الماء وتثبيتها بواسطة مواد صلبة مسامية (الممتزات) لإزالة الملوثات في الماء. بشكل عام، تنقسم طريقة الامتزاز إلى ثلاث خطوات. أولاً، تكون المادة الممتزة على اتصال كامل بمياه الصرف الصحي بحيث يتم امتصاص الملوثات؛ ثانيا، فصل الممتزات والمياه العادمة؛ ثالثا، تجديد أو تجديد الممتزات. بالإضافة إلى الكربون المنشط المستخدم على نطاق واسع كمادة ماصة، يتم أيضًا استخدام راتنجات الامتزاز الكبيرة المسامية الاصطناعية على نطاق واسع في امتصاص معالجة المياه. تتميز طريقة الامتزاز بمزايا التشغيل البسيط وتأثير العلاج الجيد والعلاج السريع. ومع ذلك، فإن التكلفة مرتفعة، وسوف ينخفض تأثير تشبع الامتزاز. إذا تم استخدام امتزاز الراتينج، فإن التحليل مطلوب بعد تشبع الامتزاز، ومن الصعب التعامل مع نفايات سائل التحليل.
(4) طريقة التبادل الأيوني
تخضع طريقة التبادل الأيوني لعملية التبادل الأيوني، حيث يتم استبدال الأيونات الموجودة في الماء بالفوسفور في المادة الصلبة، ويتم إزالة الفوسفور بواسطة راتنج التبادل الأنيوني، والذي يمكنه إزالة الفوسفور بسرعة وله كفاءة عالية في إزالة الفوسفور. ومع ذلك، فإن راتنج التبادل له مساوئ التسمم السهل وصعوبة التجديد.
(5) طريقة التبلور
تتمثل إزالة الفوسفور عن طريق التبلور في إضافة مادة مشابهة لسطح وبنية الفوسفات غير القابل للذوبان إلى مياه الصرف الصحي، وتدمير الحالة شبه المستقرة للأيونات في مياه الصرف الصحي، وترسيب بلورات الفوسفات على سطح عامل التبلور كنواة بلورية، ومن ثم فصل وإزالة الفوسفور. يمكن استخدام المواد المعدنية المحتوية على الكالسيوم كعوامل تبلور، مثل صخور الفوسفات، وفحم العظام، والخبث، وما إلى ذلك، ومن بينها صخور الفوسفات وفحم العظام أكثر فعالية. إنه يوفر مساحة الأرضية ويسهل التحكم فيه، ولكنه يتطلب درجة حموضة عالية وتركيز معين من أيونات الكالسيوم.
(6) الأراضي الرطبة الاصطناعية
تجمع عملية إزالة الفوسفور في الأراضي الرطبة بين مزايا إزالة الفوسفور البيولوجي، وإزالة الفوسفور بالترسيب الكيميائي، وإزالة الفوسفور بالامتصاص. فهو يقلل من محتوى الفوسفور من خلال الامتصاص البيولوجي والاستيعاب، وامتزاز الركيزة. تتم إزالة الفوسفور بشكل رئيسي من خلال امتصاص الفسفور من الركيزة.
باختصار، يمكن للطرق المذكورة أعلاه إزالة الفوسفور من مياه الصرف الصحي بسهولة وبسرعة، ولكن جميعها لها عيوب معينة. إذا تم استخدام إحدى الطرق بمفردها، فقد يواجه التطبيق الفعلي المزيد من المشاكل. تعتبر الطرق المذكورة أعلاه أكثر ملاءمة للمعالجة المسبقة أو المعالجة المتقدمة لإزالة الفوسفور، وقد يؤدي دمجها مع إزالة الفسفور البيولوجي إلى تحقيق نتائج أفضل.
طريقة تحديد إجمالي الفوسفور
1. القياس الطيفي المضاد للموليبدينوم والأنتيمون: مبدأ تحليل وتحديد القياس الطيفي المضاد للموليبدينوم والأنتيمون هو: في ظل الظروف الحمضية، يمكن أن يتفاعل الفوسفور في عينات الماء مع حمض الموليبدينوم وطرطرات البوتاسيوم الأنتيمون في شكل أيونات لتكوين الموليبدينوم الحمضي المجمعات. متعدد الأحماض، ويمكن اختزال هذه المادة بواسطة عامل الاختزال حمض الأسكوربيك لتكوين مركب أزرق، وهو ما نسميه الموليبدينوم الأزرق. عند استخدام هذه الطريقة لتحليل عينات المياه، يجب استخدام طرق هضم مختلفة حسب درجة تلوث المياه. ويهدف هضم فوق كبريتات البوتاسيوم بشكل عام إلى عينات المياه ذات درجة التلوث المنخفضة، وإذا كانت عينة المياه شديدة التلوث، فسوف تظهر بشكل عام على شكل نسبة منخفضة من الأكسجين وأملاح معدنية عالية ومواد عضوية. في هذا الوقت، نحن بحاجة إلى استخدام المؤكسد أقوى كاشف الهضم. بعد التحسين المستمر والكمال، فإن استخدام هذه الطريقة لتحديد محتوى الفسفور في عينات المياه لا يؤدي فقط إلى تقصير وقت المراقبة، ولكن أيضًا الحصول على دقة عالية وحساسية جيدة وحد كشف منخفض. ومن خلال المقارنة الشاملة، فهذه هي أفضل طريقة للكشف.
2. طريقة اختزال كلوريد الحديدوز: تخلط عينة الماء مع حامض الكبريتيك وتسخينها حتى الغليان، ثم يضاف كلوريد الحديدوز وحامض الكبريتيك لاختزال الفسفور الكلي إلى أيون الفوسفات. ثم استخدم موليبدات الأمونيوم لتفاعل اللون، واستخدم قياس الألوان أو القياس الطيفي لقياس الامتصاصية لحساب تركيز الفسفور الإجمالي.
3. القياس الطيفي للهضم عند درجة حرارة عالية: تهضم عينة الماء عند درجة حرارة عالية لتحويل الفوسفور الكلي إلى أيونات فوسفور غير عضوية. ثم استخدم محلول ثاني كرومات البوتاسيوم الحمضي لاختزال أيون الفوسفات وثنائي كرومات البوتاسيوم في الظروف الحمضية لإنتاج Cr(III) والفوسفات. تم قياس قيمة الامتصاص لـ Cr(III)، وتم حساب محتوى الفوسفور بواسطة المنحنى القياسي.
4. طريقة التألق الذري: يتم أولاً تحويل إجمالي الفسفور في عينة الماء إلى شكل فسفور غير عضوي، ثم يتم تحليله بواسطة محلل التألق الذري لتحديد محتواه.
5. كروماتوغرافيا الغاز: يتم فصل إجمالي الفوسفور في عينة الماء والكشف عنه بواسطة كروماتوغرافيا الغاز. تمت معالجة عينة الماء أولاً لاستخلاص أيونات الفوسفات، ثم تم استخدام خليط أسيتونيتريل-ماء (9: 1) كمذيب لاشتقاق ما قبل العمود، وأخيراً تم تحديد محتوى الفسفور الإجمالي بواسطة كروماتوجرافيا الغاز.
6. قياس التعكر متساوي الحرارة: تحويل إجمالي الفسفور في عينة الماء إلى أيونات فوسفات، ثم إضافة المخزن المؤقت وكاشف حمض الموليبدوفانادوفوسفوريك (MVPA) للتفاعل لتكوين مركب أصفر، وقياس قيمة الامتصاصية بمقياس الألوان، ثم تم استخدام منحنى المعايرة لحساب محتوى الفوسفور الكلي.
وقت النشر: 06 يوليو 2023
