Многократный выпуск в водоемы  рыбохозяйственного назначения загрязненных вод, содержащих такие элементы, как азот и фосфор, в количествах, превышающих установленные нормативные  сбросы (пдк), ведет к систематическому  накоплению их.

Начинают с  большой скоростью размножаться определенного вида бактерии, которые  приводят природные бассейны к «цветению». В результате разрастания сине-зеленых водорослей, ограничивается прохождение солнечных лучей вглубь пруда. Это, в свою очередь, вызывает отсутствие выделения кислорода в надонных растениях, который используется для дыхания рыб.  Особенно эвтрофикации способствуют: повышенная температура окружающей среды  и присутствие застойных зон. 

Для предотвращения зарастания акваторий, следует свести к минимуму содержание N и Р при сбросе их в водоем.

Для этого крайне важно подобрать оптимальную для каждого конкретного случая ТС очистной установки. Оборудование для снижения выше перечисленных элементов подбирается с учетом типа и расхода стоков, а также присутствия в них загрязняющих составляющих. Наибольшее влияние на "цветения" озера оказывает Р-РО4. Методы выделения фосфорного элемента из сточных сливов рассмотрим далее.

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ФОСФОРНОГО ЭЛЕМЕНТА ИЗ СТОЧНЫХ СЛИВОВ

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

- с использованием в настоящее время больших количеств разнообразных моющих средств, которые, как правило, изготавливаются на фосфорной основе; - с фекалиями людей и животных; - с работой промышленных производств, таких, например, как мясокомбинаты.

Фосфор попадает в природные акватории как в однородной смеси с водой, так и в нерастворенной формах, в виде органических и неорганических составляющих. Р-РО4 в труднорастворимом содержании в биореакциях в аэрационных блоках не участвует. Взвешенные частицы его удаляются из очищаемых сбросов с помощью механических способов, например, отстаиванием. Результативность составляет 8-10%. Осаждение также можно сочетать с обработкой сливов реагентами, а, именно, сернокислым алюминием или железосодержащим препаратом.

При этом эффект удаления от Р- элементов повышается до 60-70%. В диапазоне рН- среды от 4,5 до 8,0 предпочтительней использование АL-коагулянтов. Спектр работы Fe-содержащих веществ находится в более широких пределах 4-6, 8,5- 10,5. Если не соблюдать выше перечисленные рекомендации, в очищенной СВ будет наблюдаться увеличенное остаточное присутствие металлов.

Принцип химической обработки Р состоит в образовании нерастворимых фосфатно-реагентных комплексов, выпадающих в осадок, а также благодаря сорбции нерастворимых соед-ий Р хлопьями гидроокисей.

При вводе в очищаемые сбросы AL2(SO4)3 или Fe2(SO4)3 щелочность понижается, т.к., согласно химреакции, при этом выделяется кислота, которая нейтрализуется щелочностью самой жидкости, в результате чего рН падает. Поэтому, зачастую, стоит применять коррекцию кислотности, путем введения небольших величин щелочных препаратов, например, кальцинированной соды. Доза коагулянта зависит от места, куда он дозируется и от требований, предъявляемых к его концентрации в очищенных массах.

Введение алюмо- или железосодержащего коагулянта возможно в различные точки ТС:- перед первичным отстаиванием 150 мг/л, - непосредственно в аэротенки 80-90, - перед вторичным отстойником 20-25.

При биологическом способе фосфаты потребляются микроорганизмами на прирост своих клеток. Наибольшая часть малорастворимого Р сорбируется хлопьями активной биофлоры.

Таким образом, растворенные и взвешенные фосфорные соединения выводятся из биосистемы с избыточным биоценозом бактерий. Но м/о в обычных условиях потребляют ф/группы исходя из соотношения С:Р = 100:1, что недостаточно для потребления всех форм Р, содержащихся в сточной воде. Эффект снижения составляет ориентировочно 30- 50%.

Для полноты выделения соединений из стоков необходимо создание особенного режима работы ОС. Он основан на длительном пребывании микроорганизмов биомассы в анаэробных условиях с последующей обработкой в оксидных. Механизм заключается в следующем: В аэротенке развиваются специальные фосфат-аккумулирующие бактерии, накапливающие в своих клетках орто- и полифосфаты. Благодаря этим накоплениям выделяется энергия, способствующая потреблению в анаэробных средах легкоокисляемой органики, которая и вытесняет в водную субстанцию, содержащийся в клетках Р. Чем больше его выделяется в Н2O в бескислородной ступени, тем больше поглощается в оксидной. Результативность при этом повышается до 80- 90%.

При технологической разработке, с улучшенным биоудалением Р, важное значение имеет отсутствие РК и нитратных групп в потоке загрязненных масс и возвратном иле. Т.к. N-NO3 содержат в своем составе химически связанный О2, который будет приводить к окислению органического субстрата, столь нужного для нормального протекания дефосфотации.

Для снижения концентрации N-NO3, следует поток рециркулирующей микрофлоры направить в отдельную емкость, так называемую, аноксидную. Более подробно функцию этой емкости рассмотрим позже. Негативная сторона заключается в его обратном выделении при механическом обезвоживании осадка. При длительном гравитационном уплотнении шлама в специальных сооружениях происходит распад клеток и, как следствие, выделение Р.

Технолог, разрабатывающий ТС, должен принимать меры по снижению времени пребывания осадка в илоуплотнителях и ВО, по рекомендации нормативных документов - не более трех часов, предусматривать на этапе мехобезвоживания ввод реагентов для связывания фосфатов в нерастворимые формы. Поэтому при использовании биодефосфотации на заключительном этапе применяют 2 отделения отстойников с тонкослойными модулями: 1 – для освобождения водицы от ила (зона отстаивания); 2 - для отделения от осадка, образующегося при введении в него небольшой дозы препарата (зона доочистки). Ступень отстаивания характеризуется тем, что ил, образующийся в оксидной секции биореактора, направляется в начало ТС, т.е. в аноксидную, во-первых, для освобождения от N-NO3, во-вторых -  для поддержания оптимальной дозы биоценоза в системе. На этой ступени лучше не предусматривать реагентное добавление, т.к. снижение рН-среды и выделение Ме может отрицательно повлиять на ход биореакций.

При превышении образования биофлоры над оптимальным его количеством, избыток его отводится на мех.обезвоживание. Перед установкой биомасса подвергается обработке флокулянтом, на образующихся хлопьях происходит адсорбция фосфора. Зона доочистки целенаправленно устанавливается для изъятия остаточных взвешенных форм, в т.ч. и Р. Водная часть при этом смешивается с коагулянтом и флокулянтом. Осадок с помощью насосного или эрлифтного оборудования отводится на установку обезвоживания.

При поступлении разбавленных сбросов с нехваткой органосубстрата, в схему задействуются первичные отстойники - сбраживатели образующегося осадка. Метод является эффективным с технологической точки зрения. Он позволяет помимо насыщения сливов органикой, восстанавливать седиментационные, флокулообразующие свойства активного сообщества микроорганизмов при их нарушении.

Сущность ацидофикации заключается в длительном пребывании осадка при отсутствии O2 воздуха, что способствует разложению углеродной составляющей органики и жиров до низкомолекулярных легкоусваиваемых кислот и спиртов. Важными факторами для сбраживания являются температура (не менее 15 0С) и рН диапазон- 6,2-7,6. Пополнение запасов ОВ в стоках может быть организовано путем применения добавки, к, примеру, уксусной кислоты. Но при ее использовании нужно осуществлять автоматизацию контроля достаточности для процесса и дозирования. Кроме того, уксусная кислота обладает токсичными свойствами, важно ее разбавление до безопасной концентрации. Для работы с ней желательно иметь отдельное помещение с хорошей кратностью воздухообмена.

Ниже изображены иллюстрации "Анаэробные условия выделение Р в воду" и "Аэробные условия – активное поглощение Р клетками ФАО"

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

При использовании традиционных МО, без создания оптимальных условий для протекания БД, остаточное присутствие фосфатных соединений, на заключительной стадии после биодеструкции компонентов, необходимо удалять на специальных фильтровальных сооружениях. Для этих целей хорошо себя зарекомендовали скорые фильтры с зернистой загрузкой. При введении флокулянта перед ВО в комплексе с песчанно-гравийными фильтрами с восходящим потоком обеспечивается изъятие Р до 95%.

МЕТОДЫ УДАЛЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА ИЗ СТОЧНЫХ ВОД

Азотные соединения поступают в сточные сливы: - вместе с продуктами жизнедеятельности людей; - в результате работы предприятий пищевой промышленности (мясокомбинатов, молокозаводов); - в связи с работой химических комбинатов (по производству карбамидов).

В СВ N представлен в минеральной и органической формах.

Органический азот входит в состав таких компонентов как белки, аминокислоты, пептиды и т.п. Неорганические соединения N - это растворенный аммиак, соединения аммония, нитриты, нитраты.

При нейтральной или кислой среде N преобладает в виде аммония, в щелочной – в аммиачной. Коагулирование и отстаивание практически неэффективно в отношении NН4. Для удаления из стоков N-NH4 наиболее эффективно применяется - нитрификация, протекающая в аэрационном биореакторе, которую осуществляют микроорганизмы- нитрификаторы. N-NH4 под действием кислорода воздуха в таком сооружении окисляется до нитритов, а затем до N-NO3.

Процесс окисления N-NН4 протекает в специальных сооружениях – аэротенках, параллельно с распадом ОС.

При приеме высококонцентрированных стоков, скорость окисления N-NН4 замедляется. Рассмотрим эту ситуацию по-подробнее. В активном иле развиваются различные виды бактерий, из которых можно выделить 2 основные группы: гетеротрофные и автотрофные. Первая характеризуется высокой способностью к размножению и интенсивному потреблению РК. Вторая – наоборот, слабым увеличением численности общей массы. ОВ окисляются гетеротрофными микроорганизмами, а аммоний – авторофными. Когда присутствует много водорастворимой органики, практически весь кислород используется 1 видом м/о для ее окисления. И для автотрофов создаются неблагоприятные условия.

При подборе необходимой секции аэрации, достаточной для обоих процессов, технологом должны быть проведены специальные расчеты на определение скоростей БО как для органических веществ, так и для солей аммония. А затем полученные данные сравниваются, объем считается по наиболее продолжительному процессу. Нитрифицирующую биомассу можно сохранить в системе только если тщательно контролировать их величину. Контроль может осуществляться не только практическим образом, при эксплуатации ОС, но и теоретически, путем проведения расчетов по возрасту биоценоза. Согласно нормативной документации, он должен составлять не менее 8 суток. При наладке ОС выгрузку избыточного ила из секций вторичного отстаивания не рекомендуется осуществлять слишком часто. Иначе медленно растущие нитрификаторы просто перестанут образовываться. А также это плохо сказывается на седиментационных свойствах ила, потому как в биосистеме будет присутствовать только «молодой». А «старый» же, который отвечает за нормальное осаждение, - в очень малых количествах.

Это может привести к увеличению проскока взвесей в ОЖ. При повышенных нагрузках БПК на беззольное вещество биомассы, аммонийный азот снижается не более, чем на 35%. Поэтому еще одним путем интенсификации нитрификации является применение технологической загрузки в аэрационных сооружениях, которая способствует развитию прикрепленной микрофлоры ила. При увеличении дозы м/о, соответственно, увеличивается доля в них нитрификаторов и скорость повышается. Кроме того, выделение биогенных форм характеризуется достаточно высоким временем пребывания стоков в биореакторах. Применение же загрузки повышает эффективность очистки без расширения объемов. Сочетание взвешенной и иммобилизованной позволяет: увеличить возраст активной биомассы; проводить в одном блоке как биодеструкцию, так и Н/Д и БД; минимизировать «вспухание».

Также на скорость нитри-ии оказывает влияние:

  1. Доля растворенного О2 в иловой смеси. Оптимальное его присутствие 3,5 мг/л. Воздух необходим для реализации нескольких функций – перемешивания иловой смеси и дыхания.
  2. Тем-ра для удовлетворительной Н находится в пределах от 10 до 35 0С. При Т свыше 35 0С белок коагулируется, что ведет к прекращению обмена веществ и клетки отмирают.

Для очистки хоз-бытовых и производственных сливов от N предусматривается специальное сооружение – денитрификатор, в котором нитратные группы переходят в газообразное состояние.

Для этого необходимо наличие достаточного количества ОС. Для сокращения расхода, зачастую, целесообразно обеспечить перевод трудноокисляемой части в биодоступные формы органики путем АО. Продукты метаболизма деструкции являются питательной средой для нитроденитрифицирующих бактерий, что позволяет снизить дозировку субстрата. В биореакторах-денитрификаторах создаются особые аноксидные условия, которые заключаются в следующем:

  • Минимальное содержание РК ориентировочно 0,15-0,3 мг/л.
  • Наличие химически связанного. Для нормального функционирования АБ в таких сооружениях д/б установлены погружные мешалки. Оптимальный диапазон рН- среды лежит в пределах 7,5-8,0. Для успешной организации анаэробно- оксидных ступеней нужно строгое разграничение этих зон, например, путем устройства перегородок в аэротенке. Для образования микрофлоры, развивающейся в конкретных условиях, лучше всего разделять их между собой путем установки для каждой из них своего отстойника.

Существуют различные варианты очистки стоков от N. Подробнее рассмотрим двухступенчатые, с расположением денитрификатора в начале и в конце ТС. В первом варианте предусматривается рецикл иловой смеси после аэробной ступени. В этом случае эффективность ограничена количеством N-NO3, 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.

Технология предусмотрена для приема среднеконцентрированных стоков по орган-ому субстрату. Вариант с постденитрификацией позволяет совершать обработку высококонцентрированных по углеродным соединениям и с низким количеством аммоний-иона вод. В аэрационном отсеке окисляется только часть ОВ, а оставшаяся задействована на восстановления N-NO3 до газообразного азота. В результате чего добавка внешнего препарата исключается. Кроме того, достоинством является отсутствие НР (сокращение электрозатрат, удобство в эксплуатации).

Другие статьи