Схеми очищення стічних вод з нітрифікація і денітрифікацією без дефосфатірованія
Глибоке видалення азоту і фосфору
З хімічної точки зору в процеси біологічної очистки стічних вод поділяють 2 фази - окислительную і відновну.
Відновлювальні процеси включають денітрифікацію і дефосфатірованіе. Ці процеси протікають при відсутності в очищується воді розчиненого кисню (тобто в анаеробних умовах), а також в аноксидних умовах. Дихання мікроорганізмів з використанням хімічно пов'язаного кисню характерно для 70-80% гетеротрофних бактерій активного мулу. В умовах, коли в очищується воді відсутні кисень аніони, в т.ч. сульфати, і бактерії активного мулу використовують ненасичені органічні кислоти, відбувається інтенсивне виділення фосфатів з тіла клітин в воду. Ці процеси мають місце на початковій стадії метанового бродіння.
Перераховані вище процеси лежать в основі роботи реакторів для нітрифікації, денітрифікації та дефосфатірованія.
При впливі на активний мул важких металів, СПАР, нафтопродуктів, а також фенолів і амінів швидкість росту і функціонування нитрификаторов знижується. Так, при концентрації в стічній воді одного з металів (хрому, нікелю, міді або цинку) вище 1 мг / л швидкість нітрифікації знижується.
Великий вплив на життєдіяльність бактерій-нитрификаторов надає температура води. При температурі 5-6 0 С вони інгібіровані, активність нітріфікатіров проявляється при 10-25 0 С.
Тривалість нітрифікації залежить від концентрації амонійного азоту в очищується воді і від вимог до очищеної води. Досягнення концентрації амонійного азоту менше 1 мг / л вимагає значного збільшення тривалості аерації і зниження навантаження на мул до 0,07-0,09 кг БСК5 на кг мулу на добу.
Денітрифікація заснована на здатності мікроорганізмів активного мулу в анаеробних умовах використовувати в якості джерела кисню нітритний і нітратний кисень. Для відновлення азоту необхідна наявність легкоокислюваних органічних речовин (наприклад, етанолу, нижчих кислот жирного ряду). В ході реакцій відновлення азоту відбувається приріст маси активного мулу і збільшення кількості бікарбонат-аніону НСО. Підвищення карбонатної лужності води позитивно впливає на хід процесу нітрифікації, коли в технологічній схемі денітрифікатор розміщений перед нитрификаторов.
Денітрифікація може здійснюватися за рахунок накопичення забруднень у активному мулі, домішок в освітлених або неосвітлений стічних водах, органічних кислот (в результаті кислотного бродіння осаду). Швидкість денитрификации підвищується при наявності даних джерел вуглецю і при збільшенні концентрації доданого субстрату.
В активному мулі переважають бактерії групи Pseudomonas. із загальної маси активного мулу 70-80% мікроорганізмів здатні використовувати для дихання кисень з'єднання азоту. Постійне повторення циклу знаходження мулу в аноксидних умовах призводить до накопичення і посилення спільноти денитрифицирующих мікроорганізмів.
На зростання гетеротрофних денитрифицирующих організмів впливає кількість засвоюваних органічних речовин і забезпеченість нітратних азотом. Амонійних азот в міських стічних водах міститься у великій кількості і суттєво не впливає на процес денітрифікації. Пригнічує денітрифікацію розчинений кисень, тому в зоні денітрифікації концентрацію розчиненого кисню необхідно знижувати до мінімально можливого рівня. Швидкість денітрифікації залежить також від температури і карбонатної лужності води.
Деякі мікроорганізми природних мікробіоценозів здатні накопичувати фосфор. Надмірна кількість фосфору в клітці (тобто більше, ніж його необхідно для розмноження бактерій) спостерігається при чергуванні аеробних і анаеробних умов при переміщенні активного мулу по аеротенках.
У аноксидних умовах, коли в мулової суміші немає розчиненого і хімічно пов'язаного кисню (в формі нітритів і нітратів), мікроорганізми активного мулу пристосовуються до таких умов і включають в систему дихання процеси трансформації форфора. Бактерії виводять фосфор у вигляді ортофосфатов і продукують нижчі кислоти жирного ряду. Цей процес характерний для кислого бродіння органічних забруднень стічних вод в анаеробних умовах.
В аеробних умовах мікроорганізми активно поглинають і накопичують фосфати у вигляді поліфосфатів.
Таким чином, чергування анаеробних і аеробних умов викликає міграцію фосфору з клітин в воду і назад.
Якщо виводити активний мул з системи в момент найбільшого поглинання фосфору (в кінці аеробного зони), то можна видалити його з системи, не порушуючи баланс приросту і виведення біомаси нитрифицирующих бактерій.
Тривалість перебування активного мулу в анаеробних умовах коливається від 0,5 години до 2-3 годин. Бажано подавати в анаеробну зону активний мул, який не містить нітрити та нітрати (щоб запобігти денітрифікацію).
Видалення азоту і фосфору взаємопов'язані. Глибоке видалення азоту, можливе при зниженні навантаження на активний мул, знижує приріст мулу і сприяє витісненню фосфору з клітин. З іншого боку, підвищення навантаження на мул інтенсифікує видалення фосфору.
Тому, вибираючи режим роботи аеротенків, слід визначати найбільш пріоритетний вид видаляється забруднення (азот або фосфор) в очищеній воді з урахуванням досягнутого рівня очищення.
Схеми очищення стічних вод з нітрифікація і денітрифікацією без дефосфатірованія
Послідовна вуглець-азотна схема очищення - витратна технологія, оскільки доводиться безповоротно витрачати кисень на окислення обох компонентів. Раціонально проводити окислення вуглецевмісних домішок в режимі денітрифікації, а раніше витрачений кисень нітратів буде використаний на окислення органічних сполук. Стадія окислення вуглецю може протікати:
- в режимі денітріфікатори в класичному вигляді (тобто без наявності кисню);
- в режимі змішаного типу, коли в рідини будуть присутні розчинений кисень в невеликій кількості і нітрати. В цьому випадку аноксидних умови будуть створюватися не в обсязі води, а всередині пластівців активного мулу, коли недолік кисню змусить клітини бактерій всередині пластівців використовувати хемоавтотрофні механізм дихання.
Схеми роботи аеротенків в такому режимі представлені на рис. 1-3.
У першій схемі (рис. 1) встановлюється аерація з нестачею кисню на перших по ходу ділянках аеротенках. На початковій ділянці аерація мінімальна (за умовами перемішування мулу). Повернення активного мулу, що містить нітрати, компенсує недолік кисню всередині пластівців мулу. При денитрификации знову використовується частина витраченого кисню і витрачається енергія на процеси відновлення азоту. Рециркуляція зворотного мулу повинна бути ув'язана в режимом аерації. Тому в середній частині аеротенках при інтенсивній аерації доокісляются органічні забруднення, а на виході з аеротенках відбувається інтенсивна нітрифікація.
У другій схемі (рис. 2) аерація в денітріфікатори відсутня. Иловая суміш перемішується мішалками, подача нітратів регулюється за допомогою рециркуляції мулу. Недоліком схеми є певний перевитрата енергії за рахунок циркуляції мулу, оскільки натиск насосів станції рециркуляції мулу досить високий.
У третій схемі (рис. 3) зниження енерговитрат досягається шляхом установки низьконапірного насоса і включення лінії рециркуляції нітратосодержащей мулової суміші з кінця аеротенках в денітрифікатор.
Технологія очищення з денітрифікацією і дефосфатірованіем (ДЕНІФО) включає 3 основних елементи в биоблоками:
- зону анаеробної обробки суміші мулу і стічних вод;
- аноксидних зону для денітрифікації;
- аеробне зону для проведення нітрифікації.
Кожна частина блоку біологічного очищення може складатися з декількох відсіків з різним оснащенням. В силу досить жорстких вимог щодо змісту фосфору в очищеній воді пріоритетним стає видалення фосфору.