Очистка сточных вод от азота и фосфора

Многократный выпуск в водоемы рыбохозяйственного назначения загрязненных вод, содержащих биогенные элементы – азот и фосфор, в количествах превышающих установленные нормативные сбросы (ПДК) – аммонийный ион – 0,5 мг/л, нитратный ион – 40,0 мг/л, нитритный ион – 0,08 мг/л, фосфат ион – 0,61 мг/л, ведет к систематическому накоплению в них данных химических соединений, т.к. микрофлора водных объектов не в состоянии все переработать. Поэтому в них начинают с большой скоростью размножаться цианобактерии, приводя природные бассейны к «цветению». В результате разрастания сине-зеленых водорослей, проникновение солнечных лучей вглубь пруда сильно сокращается, это, в свою очередь, вызывает отсутствие фотосинтеза в надонных растениях, а, значит, и кислорода воздуха для дыхания рыб. В период «цветения» цианобактерии выделяют, в результате своей жизнедеятельности, разнообразные яды, нейротоксины, гепатоксины, микроцистис, которые приводят к губительным последствиям для функционирования природных акваторий, вымиранию рыб и других гидробионтов.

Особенно эвтрофикации способствуют: повышенная температура окружающей среды и присутствие застойных зон.

"Эвтрофикация

Для предотвращения зарастания акваторий, необходимо свести к минимуму сод-ние N и Р в сбрасываемых стоках. Для этого крайне важно подобрать оптимальную, для каждого конкретного случая, технологическую схему очистных сооружений. Оборудование для снижения биогенных элементов подбирается с учетом типа и расхода сточных вод, а также содержания в них загрязняющих составляющих.

Наибольшее влияние на процесс "цветения" озера оказывают Р-РО4.

Методы удаления соединений фосфора из сточных вод

Поступление Р-РО4 в водные объекты с загрязненными хозяйственно-бытовыми и производственными сливами связано:

  • с использованием моющих средств, которые, как правило, изготавливаются на фосфорной основе – синтетических ПАВ
  • с продуктами жизнедеятельности людей
  •  с работой разнообразных промышленных производств, таких, например, как мясокомбинаты
Источники попадания фосфора в водные объекты
Производственные сливы в водоем

Фосфор попадает в природные акватории как в растворенной, так и в нерастворенной формах, в виде органических и неорганических составляющих.
Р-РО4 в труднорастворимой форме в виде взвешенных частиц удаляется из очищаемых стоков с помощью механических способов, например, отстаиванием

Результативность  составляет 8-10%.Осаждение также можно сочетать с обработкой сточных вод реагентами – коагулянтами, а, именно, сернокислым алюминием или железосодержащим препаратом. При этом эффект удаления от Р- элементов повышается до 60-70%. Выбор применения того  или иного коаг-та зависит от рН и температуры поступающих на обработку стоков. В диапазоне рН-среды от 4,5 до 8,0 предпочтительней  использование АL-реагентов. Спектр работы Fe-содержащих веществ находится в более широких пределах 4-6, 8,5-10,5. Если не соблюдать данные рекомендации, в очищенной СВ  будет наблюдаться увеличенное остаточное  содержание металлов. При химической обработке происходит уменьшение фосфатсодержащих веществ, находящихся в стоках не только во взвешенном, но и в коллоидном и растворенном состояниях. Принцип химического удаления фосфора состоит в образовании нерастворимых фосфатно-реагентных комплексов, выпадающих в осадок., а также благодаря сорбции сложных и нерастворимых форм Р хлопьями гидроокисей.

Реакции взаимодействия фосфатов с солями алюминия и железа:

Al2(SO4)3.18H2O + 2H3(PO4) = 2Al(PO4) + 3H2SO4 + 18H2O

FeCl3 + H3PO4 = Fe(PO4) + 3HCl

При вводе в обрабатываемые стоки AL2(SO4)3 или Fe2(SO4)3 щелочность среды понижается, т.к. согласно химической реакции в воду при этом выделяется кислота, которая нейтрализуется щелочностью самой воды. В результате чего рН падает. Поэтому зачастую  стоит применять коррекцию среды, путем введения небольших количеств щелочных реагентов, например, кальцинированную соду.

Доза коагулянта зависит от места, куда он дозируется и от требований, предъявляемых к его концентрации в очищенной воде. Введение алюмо- или железосодержащего коагулянта возможно в различные точки технологической схемы:- перед первичным отстаиванием, - непосредственно в аэротенки, - перед вторичным отстойником. В каждом варианте доза рабочего раствора реагента меняется, в первое место - возрастает до 150 мг/л, во второе составляет до 80-90, в третье - снижается до 20-25. Отсюда, делается заключение, что наиболее предпочтительной точкой ввода являются ВО.

точки ввода коагулянта при реагентном удалении фосфора
Зависимость дозы реагента от исходной концентрации БПК в стоках

При биологическом методе  фосфаты потребляются микроорганизмами на прирост биомассы ила. Наибольшая часть малорастворимых форм Р сорбируется хлопьями активного ила. Таким образом, растворенные и взвешенные формы фосфорных соединений выводятся из биосистемы с избыточным илом. Но активный ил в обычных условиях не способен  потребить большое количество фосфора  из стоков, т.к., учитывая соотношение С:Р = 100:1 для нормальной жизнедеятельности бактерий,  углерода не достаточно  для потребления всех фосфатов в процессе развития. Эффективность  понижения содержания поли- и ортофосфатов достигает при этом на 30-50%. Причем, при выводе из системы увеличенного количества  ила, образующегося при создании высоких органических нагрузок, вместе с ним будут уходить и медленно растущие бактерии, осуществляющие нитрификацию N-NH4. Вследствие чего, очистка  от  азота сточных вод протекать не будет.

При создании определенных условий ведения биоочистки, с помощью чередования анаэробных и аэробных зон в реакторе, в составе  биомассы ила, РО4 может быть выведено  в значительных количествах. Результативность  при этом повышается до 80-90%.

сравнение классической  схемы биологической очистки
Вариант биодефосфотации

Таким образом, процесс биодефосфотации (улучшенного изъятия Р) основывается на том, что при переменном создании анаэробно-аэробных  условий, некоторые микроорганизмы биоценоза способны накапливать в своих клетках фосфор. Эти микроорганизмы носят название фосфатаккумулирующих. ФАО могут запасать до 10% Р по сухому веществу по сравнению с обычными  бактериями, которые потребляют лишь до 3% фосфора. В анаэробных сооружениях бактерии выводят  фосфор в виде ортофосфатов,  в аэробных – активно поглощают и накапливают его в виде полифосфатов. Вывод ила  из конца аэробного участка способствует изъятию Р не нарушая при этом баланс прироста и вывода биомассы нитрифицирующих бактерий.

Анаэробные условия- выделение Р в воду
Аэробные условия – активное поглощение Р клетками ФАО

Рассмотрим две наиболее распространенные схемы  дефосфотации сточных вод:

  • Процесс А2О  характеризуется  низкими  капитальными и эксплуатационными затратами, в том числе минимальными  затратами  электроэнергии на рецирку-ляцию.  Данная схема лучше подходит для  высококонцентрированных стоков. Поскольку   возвратный ил, поступающий  в « голову» технологии,  содержит нитриты, что может блокировать улучшенное  потребление фосфора  активным илом на низкоконцентрированных водах.
  • Процесс MUCT представляет собой  последовательность анаэробной, двух аноксидных и аэробной зон. 1-я аноксидная зона предназначена для удаления азота нитратов из возвратного активного ила, 2-я аноксидная  – для удаления нитратов, поступающих с  иловой смесью  из аэробной зоны, анаэробная зона – для накопления ФАО. Преимущество данной технологии заключается  в защите анаэробного участка от попадания в нее нитратного рецикла.


В анаэробной зоне в результате  бактериального разложения органики образуются жирные кислоты, служащие субстратом для развития м/о, интенсивно потребляющих фосфаты на последующих стадиях очистки. Увеличить содержание  данных кислот возможно благодаря установки в начале технологической схемы отстойника-ацидофикатора. В нем протекает  сбраживание  осаждаемых взвесей.

схема очистки с включением процесса ацидофикации сырого осадка

 Применение ацидофикатора особенно необходимо при  низком  поступлении  органики с  исходными стоками. Чем  больше в анаэробных реакторах образовалось  жирных кислот, тем существенней удаляются фосфаты на последующей аэробной стадии.

К преимуществам данного метода относятся то, что:

  • дозирование  реагентов сведено к минимуму
  • нет повышенного остаточного содержания  солей металлов в очищенном стоке
  • количество сухого вещества активного ила не увеличивается

Недостатком данного метода считается, что при низком соотношении  легкоокисляемой органики к фосфат-ионам процесс биодефосфотации затормаживается.
При использовании  традиционных методов очистки, без создания оптимальных условий для протекания биологической дефосфотации, остаточное количество фосфатных соединений, на заключительной стадии после биологической обработки, необходимо удалить  на специальных фильтровальных сооружениях.  Для этих целей хорошо себя зарекомендовали скорые фильтры с зернистой загрузкой. Схемы с введением реагента перед вторичными отстойниками  в комплексе  с песчано-гравийными фильтрми  с восходящим потоком обеспечивают  удаление фосфора до 95%.

доочистка сточных вод от фосфора на песчаных фильтрах с реагентной обработкой

Методы удаления соединений азота из сточных вод

Азотные соединения поступают в сточные воды:

В СВ азот представлен в минеральной и органической  формах. Органический азот входит в состав таких соединений как белки, аминокислоты, пептиды и т.п.
Неорганические соединения N  это растворенный аммиак, соединения аммония,  нитриты, нитраты.

При нейтральной или кислой среде сточных вод азот преобладает в аммонийной форме, в щелочной – в аммиачной.

Коагулирование и отстаивание практически неэффективно в отношении NН4.
Для удаления из стоков N-NH4 наиболее эффективно применяется биологический метод- нитрификация, протекающий в аэрационном биореакторе, который осуществляют микроорганизмы-нитрификаторы.

N-NH4 под действием кислорода воздуха в таком сооружении окисляется до нитритов, а затем до нитратов.

Бактерии-автотрофы, ведущие окисление азота аммонийного до N-NO2 и N-NO3, используют в процессе своего жизненного цикла неорганический углерод и очень плохо переносят повышенное содержание в стоках БПК и ХПК. Т.к при избытке органики интенсивно развиваются бактерии другого вида – гетеротрофы, которые усиленно поглощают необходимый автотрофам кислород.
Поэтому  нитрификация протекает в аэротенках параллельно с окислением органических веществ с очень маленькой скоростью. В связи с чем, на сооружениях биологической очистки с нитрификацией необходимо  создать условия  для сохранения и накопления нитрифицирующих бактерий. Контроль за содержанием нитрифицирующих микроорганизмов  осуществляется по возрасту ила. В свою очередь, возраст связан с частотой удаления избыточной биомассы ила. Согласно СП 32.13330.2012 «Необходимо обеспечивать возраст ила, достаточный для надежного протекания процесса нитрификации. При расчетной концентрации азота аммонийного после аэротенков менее 0,5 мг/л аэробный возраст ила рекомендуется принимать не менее 8 сут».


При повышенных нагрузках БПК на беззольное вещество активного ила,  аммонийный азот снижается не более, чем на 35%, что не удовлетворяет нормам сброса загрязнителя в акватории. Поэтому еще одним путем интенсификации процесса нитрификации является  применение технологической загрузки в аэрационных сооружениях, которая способствует развитию прикрепленной микрофлоры ила. При увеличении дозы м/о, соответственно, увеличивается содержание в них нитрификаторов и скорость процесса повышается.

технологическая загрузка для интенсификации процесса нитрификации

Также на скорость процесса нитри-ии оказывает содержание растворенного кислорода в иловой смеси. Оптимальное его содержание 3,5 мг/л.
Температура для  удовлетворительного процесса нитрификации должна быть в пределах  15-35 0С. Причем с повышением температуры интенсивность ее растет. Угнетающее действие на нитрификаторы оказывает присутствие тяжелых металлов, жиров, фенолов, нефти, СПАВ.

Для очистки хоз-бытовых и производственных сливов от нитрат-ионов предусматривается специальное сооружение – денитрификатор, в котором происходит восстановление нитрат-иона до газообразного вида. Для  восстановления азота необходимо наличие органического субстрата, характеризующегося легкоокисляемыми органическими веществами (уксусная кислота и т.п.).  Для сокращения расхода внешнего субстрата зачастую целесообразно обеспечить перевод трудноокисляемой части в биодоступные формы органики путем анаэробной обработки. Продукты метаболизма анаэробной деструкции  являются питательной средой для нитроденитрифицирующих бактерий, что позволяет снизить дозировку субстрата.

В процессе биологического окисления 1 мг аммонийного азота уменьшение щелочности составляет 7,0 мг. При исчерпании ее процессы нитроденитрификации останавливаются. Оптимальным условием для данных процессов является рН среды в пределах 7,5-8,0. При этом наблюдаются максимальные скорости  роста микроорганизмов, ведущих процессы нитро-денитрификации. При высоких концентрациях солей аммонийного азота в поступающих стоках требуется дозирование щелочных растворов с целью поддержания рН биологически очищаемых сточных вод в оптимальных пределах.

процесс денитрификации

Наличие растворенного кислорода в сооружениях денитрификации затормаживает процесс. Для высококонцентрированных стоков его содержание в реакторе не должно превышать0,3 мг/л, а для среднеконцентрированных – 0,15 мг/л.

Зависимость процесса денитрификации от содержания растворенного кислорода
Зависимость процесса денитрификации от температуры

Существуют различные схемы очистки стоков от N. Подробнее рассмотрим двухступенчатые, с расположением денитрификатора в начале и в конце очистки от N. В первом варианте предусматривается рецикл иловой смеси после аэробной зоны в анаэробную. В данном случае эффективность процесса ограничена количеством нитратов, поступающих с возвратным потоком.

Усовершенствовать технологию возможно благодаря введению дополнительного нитратного рецикла. Это обеспечивает необходимое удаление из системы N до жестких норм сброса в водоем. Схема предусмотрена для очистки среднеконцентрированных сточных вод по орган-ому субстрату.

Схема очистки с постденитрификацией позволяет совершать очистку высококонцентрированных по углеродным соединениям и с низким содержанием аммоний-иона вод. В аэробной зоне окисляется только часть органических веществ, а оставшаяся задействована на процесс восстановления нитрат ионов до газообразного азота. В результате чего добавка внешнего субстрата исключается. Кроме того, достоинством данной технологии является отсутствие нитратного рецикла (сокращение электрозатрат, удобство в эксплуатации).

Кроме биологического метода очистки от азота, в некоторых случаях применяются:

  • отдувка аммиака воздухом
  • ионный обмен

При отдувке аммиака воздухом в очищаемую воду добавляют вначале  щелочной реагент с доведением рН до 11,5, что способствует переводу содержащихся в стоках ионов аммония в газообразное состояние. Далее обработанную таким образом воду направляют в градирни с подачей в них воздуха.

Увеличение площади аэрируемой поверхности контакта в градирнях достигается за счет установки в них насадок. Недостатками этой технологии являются:

  • значительный расход воздуха, что влечет за собой высокий кап.затраты
  • зависимость эффективности удаления NН3 от температуры, в зимнее время эффект очистки всего лишь 20-30%
  • необходимость предварительной глубокой очистки воды  от механических примесей для предотвращения забивки сопел
  • загрязнение атмосферы выбросами аммиака

Для осуществления процесса ионного обмена  используются природные ионообменные материалы - цеолиты. Использование такого метода нерентабельно, т.к. необходима частая регенерация загрузки фильтров и из-за высокой стоимости  самого фильтрующего материала.

схема ионообмена

Источники загрязнений сточных вод азотом и фосфором

Рассмотрим основные пути поступления соединений фосфат-иона в пруды и озера, негативные последствия влияния его на качество воды поверхностных водоемов, методы удаления фосфорсодержащих примесей. Предполагается, что биоизвлечение соединений фосфора из воды является наиболее рациональным по экономическим и экологическим критериям и нуждается в более интенсивной научной проработки. Попадание в водоемы Р-РО4 и N-NН4 приводит к их эвтрофированию. Антропогенный привнос этих биогенных элементов, постоянно увеличивающийся за последние десятилетия, является причиной негативных изменений структуры и функции пресноводных и морских экосистем. Источники поступления Р в водные бассейны очень разнообразны. Они проникают в природный источник либо с локальными сбросами промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод, либо рассредоточенными путями. В данных случаях это могут быть стоки с сельскохозяйственных угодий, смывы навозных отходов с животноводческих ферм, ливнестоки с территорий населенных мест, поступления из атмосферных осадков.

Поступление фосфора в водоемы с локальными выбросами от  промышленных предприятий
Поступление фосфора в водоемы со смывами навозных отходов животноводческих предприятий

Многие исследователи анализировали пути поступления фосфора и его содержание в поверхностных водоемах. Так, при изучении запасов и динамики концентрации Р в озере Донг Ху (Китай) в период с октября 1997 по сентябрь 1999 г. общее введение фосфора в озеро извне за указанный период составило от 3,1 до 3,2 г/м3 в один год. При этом 80 % фосфора поступило с канализационными стоками, а остальная часть - с атмосферными осадками.

Необходимо отметить, что неорганические соединения Р составляют лишь не более 10 % от общего количества фосфора, содержащегося в воде поверхностных водоемов, а основная часть его запасов находится в органической форме, например, в сестоне, и, естественно, оседает на дно.

Мощным источником поступления соединений Р являются также предприятия сельскохозяйственного назначения. Установлено, что наибольшее количество фосфора (80 - 90 %) выносится со сточными водами с обрабатываемой почвы сельскохозяйственных угодий, особенно осенью с распаханных под зябь полей.
Лабораторией по охране природы в Бристоле (Великобритания) выявлена причина повышенного содержания ортофосфатов в р. Темзу. Ею оказались смывы с сельскохозяйственных полей. Существенным источником поступления биогенных веществ в поверхностные водоемы могут быть и животноводческие комплексы. В одной тонне навоза содержится около 5 кг азота, 2,5 кг Р205 и 6 кг К20. Таким образом, значительное количество фосфора поступает в почву с навозом, а часть его вымывается поверхностным стоком с водосбора в водоем.

Гидробионты водоемов усваивают фосфор и оседают на дно. Таким образом фосфаты скапливаются в донных отложениях (бентос). Донные накопления имеют два слоя - верхний аэробный и нижний анаэробный. Высота каждого из них зависит от активности микроорганизмов. Например, зимой при понижении температуры воды и меньшем потреблении кислорода аэробный слой достаточно большой и фосфор находится в нем в связанном виде с гидроксидами железа. С повышением температуры воды и активности микроорганизмов концентрация кислорода в донных отложениях уменьшается и начинают преобладать анаэробные процессы. Железо трехвалентное переходит в двухвалентное, связь железа с фосфором утрачивается, и фосфор начинает интенсивно мигрировать в воду . Следовательно, в анаэробных условиях донные отложения могут быть значительным источником поступления в воду биогенных веществ . При этом выход из донных отложений фосфора увеличивает интенсивность "цветения" воды. Во многих водоемах содержание соединений фосфора превышает самоочищающую возможность водоемов.

Источники и пути миграции соединений фосфора в окружающей среде проанализированы в, что позволило предложить достаточно полную схему антропогенного кругооборота фосфора на Земле.

Применение фосфора в быту и промышленных предприятиях
Схема круговорота фосфора

Из предложенной схемы следует, что для уменьшения накопления фосфора в гидросфере необходимо:

  • уменьшить антропогенное поступление фосфора в водоемы с продуктами жизнедеятельности человека и животных, промышленными и бытовыми сточными водами (в том числе с содержащими фосфор моющими средствами)
  • снизить поступление фосфора в водоемы из почвы (главным образом с сельскохозяйственных угодий);-разработать и внедрить в практику экономически и экологически рациональные технологии извлечения соединений фосфора из воды поверхностных водоемов и возврата их в почву в качестве удобрений

Все это способствовало бы созданию более благоприятных условий для стабильности развития природных экосистем, существования человека и позволило бы уменьшить добычу и снизить производство удобрений, содержащих фосфор. Негативные последствия поступлений соединений фосфора в водоемы. Одним из негативных последствий загрязнения воды соединениями фосфора является антропогенное эвтрофирование природных поверхностных вод. Этот процесс развивается при обилии питательных веществ в воде и выражается ее "цветением", т.е. увеличением количества цианобактерий (сине-зеленых водорослей).

Интенсивное развитие цианобактерий начинается при концентрации фосфора 0,15 - 0,30 мг/дм3, а для нормального их развития обычно достаточно уже 0,03 мг/дм3 фосфора. Интенсивное "цветение " сопровождается снижением содержания в воде растворенного кислорода. При этом падает рыбопродуктивность водоемов, наблюдаются заморы рыбы, в том числе и зимой.

Гибель гидробионтов при «цветении» водоема

В процессе "цветения" водоемов цианобактерии выделяют в воду биологически активные вещества, в ряде случаев обладающие тератогенными, эмбриотоксическими, гонадотропными и иными свойствами по отношению к теплокровным животным и человеку, а также оказывают негативное влияние на другие гидробионты и организмы. В предельных случаях эвтрофирования водоемов при массовом развитии некоторых видов цианобактерий, реже пирофитовых водорослей и сопутствующих им бактерий, возникают токсические эффекты, приводящие к гаффской болезни. При контакте сельскохозяйственных животных с такой водой наблюдается их массовая гибель и резкое снижение показателей продуктивности животноводства.

Некоторые исследователи  связывают возникновение холеры с "цветением" воды именно в тех местах, где наблюдаются интенсивные процессы эвтрофирования. Объясняется это тем, что водоросли в процессе развития подщелачивают среду и создают условия для лучшей выживаемости патогенных микроорганизмов кишечной группы. При зарастании воды в результате отмирания размножившихся водорослей и развития сопутствующей микрофлоры ухудшается качество воды по санитарным и токсикологическим показателям, создаются существенные препятствия для централизованного водоснабжения.

Из-за повышенной опасности для здоровья людей загрязненной микроводорослями воды разработаны ПДК для альготоксинов в качестве показателей токсикологической безопасности питьевой воды. Таким образом, загрязнение поверхностных водоемов биогенными элементами приводит к ряду нежелательных процессов, нарушающих нормальное функционирование природных экосистем. В связи с этим встает необходимость научных исследований для разработки систем по удалению фосфора из воды и устранения, связанных с ним, негативных последствий.

Чаще всего эта необходимость возникает при разработке способов удаления фосфора из промышленных и бытовых сточных вод, поверхностного стока, атмосферных осадков и воды поверхностных водоемов.

Фосфор в воде находится в виде неорганических, органических, органоминеральных соединений, а также входит в состав клеток гидробионтов.

В частности, к первой группе (взвеси, содержащие фосфор) можно отнести гидробионты или фрагменты,  их деструкции микроскопического размера, присутствующие в сточной и природной водах. Ко второй группе (примеси коллоидной дисперсности) относятся нерастворимые в воде фосфаты, а также вирусы, высокомолекулярные вещества, обусловливающие цветность воды. К третьей группе относятся молекулярно-растворимые фосфаты, содержащиеся, например, в моющих средствах. К четвертой группе примесей принадлежат фосфорная кислота, ее соли и другие растворимые фосфорные соединения, диссоциирующие в воде на ионы. Столь разнообразная природа соединений фосфора в воде требует и различных технологий для извлечения их из воды.

Понятно, что если для удаления нерастворимых соединений фосфора из воды (первая, вторая и третья группы примесей) можно использовать физические методы (отстаивание, фильтрование и др.), то для удаления ионных примесей фосфора из воды (четвертая группа) необходимы, прежде всего, химическое связывание или биологическое извлечение.

Если систематизировать уже известные методы извлечения соединений фосфора из воды по принципу использования природы фактора воздействия, то можно выделить физические, физико-химические, химические, биологические методы, а также способы совместного их применения. Физические методы применяются чаще всего для извлечения из воды различных гидробионтов или крупнодисперсных частиц их деструкции и нерастворимых взвесей. В качестве примера следует упомянуть использование различных способов отстаивания воды, ее фильтрования или сепарирования примесей другими физическими методами. В частности, для извлечения из воды взвешенных примесей при помощи отстаивания можно использовать  отстойники.

Применяют фильтрование через слой песка и микропроцеживание через барабанные сетки, а также искусственную седиментацию при помощи центрифуг, сепараторов и гидроциклонов. А для предварительного сгущения сестона перед его извлечением используют различные способы флотирования. В случаях слабоминерализованной воды для изъятия примесей возможно электроудерживание. Описан метод удаления фосфора из сточных вод в процессе доочистки с использованием магнитного поля.

Причины неэффективности очистки сточных вод

Развитие городов предусматривает совершенствование и комплексное развитие систем их коммунальной инфраструктуры, в том числе и системы водоотведения. Прежде чем предложить пути развития системы водоотведения сточных вод, необходимо выполнить глубокий анализ существующих сетей, состояния очистных станций, выявить проблемные места в работе системы и причины низкой надёжности и эффективности работы комплекса водоотведения.

сточные воды
неэффективная работа очистных установок

Анализ работы очистных сооружений показывает, что практически все сооружения не обеспечивают проектной степени очистки сточных вод и, тем более, не отвечают современным требованиям, предъявляемым к сбросу сточных вод в водные источники. Сооружений для очистки сточных вод и обработки образующихся осадков, которые по определению являются природоохранными сооружениями, превратились в источник загрязнения окружающей среды.

Основные причины неэффективной работы очистных сооружений:

  • физический и моральный износ
  • большая неравномерность притока сточных вод на очистные сооружения, отсутствие учёта особенностей проектирования  и эксплуатации сооружений биологической очистки
  • отсутствие квалифицированного обслуживания очистных сооружений

Низкая эффективность очистки сточных вод преимущественно вызвана нарушением процессов биологической очистки сточных вод. Анализ состава очистных сооружений показал, что для биологической очистки чаще всего применяются аэротенки, реже капельные биофильтры. Для действующих очистных сооружений характерна большая неравномерность поступления сточных вод, значительные изменения концентраций загрязнений и температуры в течении суток. Температурный фактор имеет большое значение для поддержания оптимальных параметров работы особенно сооружений биологической очистки.

Обследование  работы станций аэрации традиционного исполнения  (механическая и полная биологическая очистка) показал невысокую эффективность удаления азота и фосфора из сточных вод, концентрации на выпуске превышают ПДК. При высокой степени извлечения аммонийного азота наблюдаются высокие концентрации азота нитратов в очищенной воде. Очистные сооружения после реконструкции с переходом в режим работы с глубоким удалением биогенных веществ обеспечивают высокую степень очистки по всем показателям, и в большинстве случаев очищенная вода соответствует ПДК. Как показывает практический опыт, изменение технологии в направлении перехода с традиционной биологической очистки на глубокую с нитри-денитрификацией дает положительный эффект по степени очистки от азотных соединений и экономический результат за счёт снижения энергозатрат и платы за сброс биогенных элементов в водоём.

Разброс возможных значений концентраций очищенных сточных вод для различных очистных сооружений с глубоким удалением биогенных веществ подтверждает целесообразность дифференцированного подхода при выборе технологии очистки сточных вод. Для соблюдения необходимых требований, предъявляемых к водоёмам рыбохозяйственной категории водопользования, необходимо детальное изучение технологических режимов работы сооружений очистки сточных вод с учётом местных условий и индивидуального состава и количества стоков. Результаты обследования действующих очистных сооружений свидетельствуют о том, что сооружения традиционной биологической очистки имеют некоторый резерв повышения эффективности очистки сточных вод. Однако его недостаточно для соблюдения современных требований, предъявляемых к качеству очищенных сточных вод, сбрасываемых в водоёмы рыбохозяйственной категории водопользования.

В результате проведённых обследований действующих очистных сооружений можно сделать следующие выводы:

  • современные нормативы допустимого воздействия на водные объекты, устанавливаемые на уровне ПДК водоёмов рыбохозяйственного назначения, требуют выявления резервов эффективности очистки сточных вод на действующих очистных сооружениях и поиска направлений модернизации и интенсификации технологических процессов. Для приведения технологий очистки сточных вод в соответствие с современными условиями выпуска требуются разработка и внедрение глубокой очистки хозяйственно-бытовых сточных вод для всех категорий водопользователей
  • статистический анализ и сравнительная оценка эффективности работы ряда канализационных очистных сооружений  с искусственной биологической очисткой и глубокой очисткой  от биогенных веществ показывают различия в режиме работы станций и необходимость экспериментального исследования и научного обоснования проектных решений  при модернизации очистных сооружений
Автор: ООО "НПО "Агростройсервис"
Дата публикации: 27.06.2016
Заказать обратный звонок

Введите свои контактные данные и наши менеджеры вам перезвонят!
Мы работаем в будни с 8.00 до 17.00.

Заказать оборудование

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время!

Отправить сообщение

Укажите свои контактные данные и предмет запроса, и наши специалисты свяжутся с Вами в ближайшее время.