Élimination du phosphore à la chaux
L'élimination du phosphore de la chaux consiste à ajouter de la chaux pour réagir avec les phosphates, formant ainsi un précipité d'hydroxyapatite.
Étant donné que la chaux réagit d’abord avec l’alcalinité de l’eau pour former un précipité de carbonate de calcium, seuls les ions calcium en excès réagissent avec les phosphates pour former un précipité d’hydroxyapatite. Par conséquent, la quantité de chaux nécessaire dépend principalement de l’alcalinité des eaux usées et non de leur teneur en phosphate.
De plus, la dureté magnésienne des eaux usées affecte également l’élimination du phosphore calcaire. À des niveaux de pH élevés, le précipité de Mg(OH)₂ formé est un précipité colloïdal qui non seulement consomme de la chaux mais gêne également la déshydratation des boues.
Le pH a un impact significatif sur l’élimination du phosphore de la chaux. À mesure que le pH augmente, la solubilité de l’hydroxyapatite diminue fortement, ce qui signifie que le taux d’élimination du phosphore augmente. Au-dessus d'un pH de 9,5, tous les phosphates présents dans l'eau deviennent des précipités insolubles. Généralement, le maintien d’un pH entre 9,5 et 10 donne le meilleur effet d’élimination du phosphore.
La quantité de chaux à ajouter pour différents types d’eaux usées doit être déterminée expérimentalement.
Il existe trois méthodes spécifiques pour éliminer le phosphore de la chaux. Il existe trois méthodes principales d'élimination du phosphore : 1) Ajout de chaux avant le bassin de décantation primaire dans une station d'épuration des eaux usées ; 2) Ajout de chaux après le bassin de traitement biologique dans le bassin de décantation secondaire ; et 3) Ajout de chaux après le système de traitement biologique et utilisation d'un système de recarbonatation.
Élimination du phosphore au sel d'aluminium
Les agents courants pour l’élimination du phosphore du sel d’aluminium sont le sulfate d’aluminium et l’aluminate de sodium. La différence est que l’ajout de sulfate d’aluminium abaisse le pH des eaux usées, tandis que l’ajout d’aluminate de sodium augmente le pH. Par conséquent, le sulfate d’aluminium et l’aluminate de sodium conviennent respectivement au traitement des eaux usées alcalines et acides.
L'ajout de sels d'aluminium est relativement souple. Ils peuvent être ajoutés avant le bassin de décantation primaire, dans le bassin d'aération ou entre le bassin d'aération et le bassin de décantation secondaire. L'élimination chimique du phosphore peut également être séparée du système de traitement biologique, en utilisant l'effluent du bassin de décantation secondaire comme eau brute pour la filtration par coagulation, ou en ajoutant du sel d'aluminium avant le filtre pour la filtration par micro-floculation.
L'ajout de sels d'aluminium avant le bassin de décantation primaire peut améliorer le taux d'élimination des matières organiques et des matières en suspension (SS) dans le bassin de décantation primaire. En les ajoutant entre le bassin d'aération et le bassin de décantation secondaire, où les turbulences dans les canaux ou les tuyaux contribuent à améliorer l'effet de mélange des réactifs, ou en les ajoutant après le système de traitement biologique, car l'hydrolyse du phosphore par le traitement biologique peut améliorer encore l'élimination du phosphore.
En raison de l’influence de l’alcalinité des eaux usées et de la matière organique, la réaction chimique d’élimination du phosphore est un processus complexe. Par conséquent, le dosage optimal des sels d’aluminium ne peut pas être déterminé par calcul et doit être déterminé expérimentalement.
Élimination du phosphore par le sel ferrique
Le chlorure ferrique, le chlorure ferreux, le sulfate ferreux et le sulfate ferrique peuvent tous être utilisés pour éliminer le phosphore, le chlorure ferrique étant le plus couramment utilisé.
Semblable aux sels d'aluminium, une grande quantité de chlorure ferrique doit réagir avec l'alcalinité pour générer du Fe(OH)3, favorisant ainsi la précipitation et la séparation du phosphate ferrique colloïdal. La plage de pH optimale pour la précipitation du phosphate ferrique est comprise entre 4,5 et 5,0. Dans les applications pratiques, un pH d’environ 7, voire plus, donne de bons résultats d’élimination du phosphore.
L'ajout d'environ 45 à 90 mg/L de chlorure ferrique aux eaux usées urbaines peut éliminer 85 à 90 % du phosphore. Semblables aux sels d'aluminium, les sels ferriques peuvent être ajoutés aux étapes de prétraitement, de traitement secondaire ou de traitement tertiaire.