กำจัดฟอสฟอรัสด้วย PAC: คำนวณจากอัตราส่วนโมล Al:P

สองกลไกที่เกิดพร้อมกัน

เมื่อเติม PAC ลงในน้ำที่มีฟอสเฟต อะลูมิเนียมจะตกตะกอนเป็น AlPO4 และสร้างฟล็อก Al(OH)3 ที่ดูดซับฟอสเฟตไว้บนผิว กลไกที่สองเป็นตัวหลักเมื่อปริมาณยาสูง และนี่คือเหตุผลที่ปริมาณยาจริงมักสูงกว่าที่คำนวณตามทฤษฎี

AlPO4 ละลายน้ำได้น้อยแต่ไม่ใช่ศูนย์ การจะดึงฟอสฟอรัสรวมให้ต่ำกว่า 0.5 มก./ล. มักต้องยอมใช้อัตราส่วนโมล Al:P เกิน 2

สูตรและตัวอย่างเต็ม

โมล P เท่ากับมวล P หาร 31 โมล Al เท่ากับโมล P คูณอัตราส่วน Al:P มวล Al2O3 เท่ากับโมล Al คูณ 51 เพราะ Al2O3 หนึ่งโมเลกุลมีอะลูมิเนียมสองอะตอม มวล PAC เท่ากับ Al2O3 หารด้วยเกรด คือ 0.28 สำหรับเกรด 28%

ตัวอย่าง อัตราการไหล 1,000 ลบ.ม./วัน ฟอสฟอรัสรวมขาเข้า 3.0 มก./ล. เป้าหมาย 0.8 มก./ล. เลือก Al:P เท่ากับ 2.0

P ที่ต้องกำจัด = (3.0 − 0.8) × 1,000 / 1,000 = 2.2 กก./วัน โมล P = 2.2 / 31 = 0.071 kmol โมล Al = 0.142 kmol หรือ 3.83 กก. Al คิดเป็น Al2O3 = 3.83 × 51 / 27 = 7.2 กก. PAC 28% = 7.2 / 0.28 = 26 กก./วัน หรือ 26 มก./ล.

ตัวเลขนี้เป็นจุดเริ่มต้นของบีกเกอร์ ในทางปฏิบัติมักบวกเพิ่ม 20–30% เพราะฟอสฟอรัสอินทรีย์และพอลิฟอสเฟตต้องใช้เวลาย่อยสลายก่อนจึงจะทำปฏิกิริยาได้

pH มีผลกว่าปริมาณยา

ช่วง pH 6.0–7.0 ให้ประสิทธิภาพกำจัดฟอสฟอรัสดีที่สุด ต่ำกว่า 5.5 ตะกอน AlPO4 เริ่มละลายกลับ สูงกว่า 8.0 อะลูมิเนียมเปลี่ยนเป็นอะลูมิเนตและหมดความสามารถในการตกตะกอน

ถ้าน้ำเสียมีความเป็นด่างต่ำ การเติม PAC ปริมาณมากจะดึง pH ลงเข้าช่วงที่ได้ผลเอง ถ้าความเป็นด่างสูง ต้องปรับ pH ด้วยกรดก่อน ไม่เช่นนั้นอะลูมิเนียมส่วนใหญ่จะถูกใช้ไปกับปฏิกิริยากับด่าง

ใช้ร่วมกับเกลือเหล็ก

เกลือเหล็ก(III) ให้ตะกอน FePO4 ที่เสถียรกว่าที่ pH ต่ำ สำหรับน้ำเสียอุตสาหกรรมที่ pH 5.0–6.0 การใช้ PAC ร่วมกับ FeCl3 มักคุ้มกว่าการเพิ่ม PAC อย่างเดียว

ถ้ากำลังชั่งน้ำหนักระหว่างเพิ่มสารเคมีกับการขยายถังชีวภาพ ดูเพิ่มเติมที่ กรณีน้ำเสียโรงงานน้ำมันปาล์ม ซึ่งมีตัวอย่างการเทียบต้นทุนบนเป้าหมายเดียวกัน

ข้อจำกัดของวิธีนี้

PAC กำจัดฟอสฟอรัสอินทรีย์ที่ยังไม่ย่อยสลายและฟอสฟอรัสในมวลชีวภาพไม่ได้ ในระบบที่มีถังชีวภาพ ฟอสฟอรัสถูกดึงออกไปกับตะกอนทิ้ง ถ้าระบายตะกอนไม่ตรงจังหวะ ฟอสฟอรัสจะไหลกลับมาที่น้ำออกและค่าจะสูงขึ้นทั้งที่ปริมาณ PAC ไม่เปลี่ยน

ตะกอนเคมีเพิ่มขึ้น 20–40% เมื่อเทียบกับการบำบัดชีวภาพอย่างเดียว ควรคิดค่ากำจัดตะกอนประกอบการเลือกปริมาณยา ไม่ใช่คิดแต่ค่าสารเคมี