С одновременной дефосфотацией биологическим методом

(данные в числителе), а также биологическим методом

с реагентной обработкой (данные в знаменателе)

 

Загрязняющие вещества	Рекомендации Хель-синской комиссии для стран региона Балтийского моря	Хельсин­ки, БОС города 1998 г.	Таллинн, БОС города 1998 г.	Москва, Южное Бутово 1999 г.	Санкт-Петербург, Красносельская СА опытно-пром. установка
	Содержание в биологически очищенных сточных водах, мг/дм"
Азот общий	10, 0	/15, 0	/14, 0	/3, 4	12, 0/
Аммонийный азот		/2, 9	/0, 4	/0, 22
IГитраты					менее 1, 0/
Фосфаты		-		/0, 53
Фосфор общий	1, 5	/0, 5	/1, 3	/0, 64	1, 0/

В мировой практике существует несколько традиционных схем сочетания анаэроб­ных и аэробных стадий, предложенных для глубокого удаления биогенных элементов из сточных вод разного состава.

1. Наиболее простая схема разработана в США для одновременного удаления со­единений азота и фосфора (в наибольшей степени фосфора) из сточных вод на вы-соконагружаемых очистных сооружениях (соотношение ВПК: Р не менее 10: 1). Она получила название А/О (анаэробно-оксидного) процесса (см. рис. 2.41).

Осветленные сточные воды

Поступающие сточные воды

Сырой осадок

ооо

Возвратный активный ил Рис. 2.41. Анаэробно-оксидный (А/О) процесс очистки сточных вод

Очищенные сточные йоды

Избыточный ил

 

тещ*

По этой схеме возвратный ил перемешивается с поступающими сточными водами и подается в анаэробный реактор, затем сточные воды проходят аэробную очистку и поступают во вторичные отстойники. Это наиболее простая и дешевая схема удале­ния соединений азота и фосфора, но ее применение возможно только для сточных вод промышленного состава с высокими нагрузками на активный ил по углеродсодержа-щей органике, умеренной нитрификации и при содержании больших концентраций

238

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

фосфорсодержащих соединений. Для низконагружаемых сооружений устраивается дополнительная аноксидная стадия с целью более эффективного удаления азота нит­ратов и нитритов.

2. Наиболее известная, широко применяемая в Европе, схема очистки, позволяю­щая эффективно удалять соединения азота и фосфора на низконагружаемых соору­жениях, получила название Bardenpho процесс (Ваг — в честь разработчика Barnarda (1975), den — денитрификация, pho — фосфор извлечение).

В этой схеме очистка сточных вод начинается с аноксидной стадии, в которой осу­ществляется денитрификация (рис. 2.42). В эту зону подаются сточные воды, исполь­зуемые для денитрификации как источник углерода, и иловая смесь после нитрифи-катора, которая содержит нитриты и нитраты. Затем следует аэробная стадия, где про­исходит снижение содержания органических загрязняющих веществ в очищаемых сточных водах и нитрификация. Смесь ила из этой зоны, содержащая нитраты, пода­стся в следующую аноксидную зону денитрификации и одновременно в предыдущую аноксидную зону денитрификации. Процесс заканчивается аэробной зоной, в кото­рой осуществляется нитрификация и частичная дефосфотация.

Поступающие сточные воды

Сырой осадок

Осветленные сточные воды

Возвратный активный ил

 

 

Очищенные сточные воды

Избыточный и.1

Рис. 2.42. Процесс Bardenpho (приводится по U.S.ЕРА, 1975)

3. Phoredox (pho — фосфор, red (reduction) — снижение, ox — оксидация) процесс представляет собой модификацию Bardenpho (иятистадийный Bardenpho), предложил Barnard в 1976 г., добавив дополнительную анаэробную стадию с коротким периодом пребывания сточных вод (1-3 ч), в которой обеспечивается рост и функционирова­ние фосфорнакапливающих бактерий и стимулируется «жадное» потребление фосфо­ра в последующей аэробной стадии (рис. 2.43). Изъятие общего фосфора может дос­тигать до 95 %.

Поступающие с гочные воды

Сырой

осадок

Осветленные

 

 

 

		Ф			1
	->		->
ооо		ооо		1	1	I

Возвратный активный ил

Очищенные сточные воды

Избы [очный ил

Рис. 2.43. Phoredox процесс удаления биогенных элементов

2.4.1. Соединения азота и фосфора

239

4. UCT процесс (University of Cape Town) был предложен в Университете Кейпта­уна в 1984 г. и представляет модификацию Phoredox процесса с тремя рециркулиру-ющими потоками, (а не с двумя, как в предыдущих процессах) (рис. 2.44). Эффектив­ность удаления органических загрязняющих веществ, характеризуемых показателем БПК₅, составляет в этой схеме 95 %, общего азота — 80 %, общего фосфора — до 70 %. Общее время пребывания сточных вод в сооружениях биологической очистки — 15-20 часов.

Поступающие Осветленные сючные воды сточные воды

ооо

 

Сырой осадок

Ооо

Нозврашый акшвпый mji

Очищенные сточные воды

Избыточный ил

Рис. 2.44. UCT процесс

5. В Европейских странах широкое использование получили оксидационные кана­лы, в которых сточные воды приводятся в движение по кругу с помощью аэраторов, создающих поток сточных вод. Наиболее распространены оксидационные каналы, в которых аэраторы установлены равномерно по всей окружности сооружения. Про­дленная аэрация и глубокая нитрификация достигается непрерывной циркуляцией и большим временем пребывания сточных вод (может достигать несколько суток). Для обеспечения глубокого удаления соединений азота и фосфора оксидационный канал делится на зоны с разной аэробностью: в аэробной зоне иловая смесь насыщается кис­лородом при помощи аэратора, в аноксидной аэратор не устанавливается и туда по­дается осветленная вода из первичных отстойников. Поток сточных вод во вторич­ные отстойники подается из аэробной зоны, как показано на рисунке 2.45.

Осветленные сточные воды

] возвратный активный ил

Поступающие сточные воды

Вторичный отстойник

Аэратор, формирующий поток

Избыточный ил Рис. 2.45 Оксидационный капал, предназначенный для глубокого удаления биогенных элементов

6. Phostrip процесс (изъятие фосфора). В этом процессе кроме биологического уда­ления азота и фосфора используется дополнительное изъятие фосфора (до 95 %) с по­мощью химических реагентов (рис. 2.46).

На практике для надежного обеспечения глубокого удаления из сточных вод

240

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

биогенных элементов, как правило, предлагается традиционную схему биологической очистки дополнять реагентным хозяйством — емкостями для приготовления и пода­чи растворов реагента. В качестве реагента используются разнообразные соединения железа и алюминия. Одна молекула POf требует на осаждение 1, 5 молекулы А1³⁺ или Fe³⁺.

Избыточный ил

Возвратный активный ил

Возвратный активный ил

Вошратный активный ил

Реагентная обработка

Очищенные сточные воды

Поступающие сточные воды после первичного отстаивания

Очищенные с i очные воды

Рис. 2.46. Phostrip процесс

Исследования на лабораторных установках схем биохимической очистки городс­ких сточных вод с введением реагента в аэротенк (Zaletova, Razumovsky, 1990) пока­зали, что эффективность изъятия фосфатов обусловлена дозой вводимого реагента и его видом (рис. 2.47).

Качество очищенных вод по общему фосфору, помимо дозы реагента и его вида, за­висит от содержания взвешенных веществ в очищенных водах. Так, при введении 20-25 мг/дм³ Fe₂O₃, либо 15-17 мг/дм³ А1₂О₃ после вторичных отстойников достигает­ся удаление общего фосфора 75-80 % при остаточном содержании взвешенных ве­ществ 10-15 мг/дм³. Более высокие концентрации взвешенных веществ в очищенной воде порядка 30-36 мг/дм³ обусловливают снижение эффективности удаления обще­го фосфора до 55-60 % при тех же дозах реагента. Фильтрование же сточной воды, прошедшей биохимическую очистку с указанными дозами реагента, приводит к по­вышению эффективности удаления общего фосфора в целом до 90 %.

Заметное влияние взвешенных веществ, содержащихся в очищаемых сточных во­дах, на эффективность удаления фосфора связано со значительным содержанием фос­фора во взвешенных веществах (в активном иле).

Весьма эффективное реагентное удаление фосфора, как показано в приведенных экспериментальных исследованиях, представляется не столь удачным при практичес­ком применении на действующих сооружениях большой производительности,

2.4.1. Соединения азота и фосфора

241

поскольку на эффективность процесса влияет гораздо больше факторов, чем учиты­вается в экспериментах и, кроме того, нельзя признать процесс реагентного удаления фосфора (без комбинирования с биохимическим) экономически оправданным. Рас­ход реагента, его доставка, эксплуатация реагентного хозяйства по материальным зат­ратам несопоставимы с получаемым результатом. Такие затраты в нашей стране в

Вариант 1

Первичный отстойник

Неочищенные

сточные

воды

FeSO₄

50 мг/дм³

Аэротенк

Вторичный отстойник

Песчаный фильтр

Очищенные

воды

Параметры, мг/дм3	Сточные воды	После вторичного отстойника	После песчаного фильтра
ВПК	150	10-15	3.5
Взвешенные вещества	120	10	2.0
Общий фосфор	6	0, 8	0, 6
Орто фосфаты-Р	3	0, 1	0, 1

D

Первичный отстойник

Неочищенные^

сточные

воды

Вариант 2

Аэротенк

Fe₂(SO₄)₃

40 мг/дм³ Вторичный отстойник

Песчаный фильтр

Очищенные воды

Параметры, мг/дм3	После вторичного отстойника	После песчаного фильтра
ВПК	10	2, 5
Взвешенные вещества	10-20	2, 0
Общий фосфор	1, 0	0, 7
Ортофосфаты-Р	0, 3	0, 3

Первичный отстойник

Неочищенные^

сточные

воды

Вариант 3

Аэротенк

Вторичный отстойник

30 мг/дм³

Песчаный фильтр

Очищенные воды

Параметры, мг/дм3	После вторичного отстойника	После песчаного фильтра
ВПК	10	1, 0-1, 5
Взвешенные вещества	10-15	< 10
Общий фосфор	2, 5-3, 0	0, 5
Ортофосфаты-Р	2	0, 2-0, 3

Рис. 2.47. Реагентное удаление соединений фосфора (приводится по Zaletova, Razumovsky, 1990)

242

Контролируемые гидрохимические показатели качества сточных вод

Глава 2

настоящее время могут себе позволить лишь немногие организации, эксплуатирую­щие очистные сооружения. Отсутствует также и общая экономическая мотивация для подобных затрат. Главный недостаток этой технологии — экологическая опасность применяющихся реагентов, солей железа и алюминия, неизбежно попадающих в объекты окружающей среды. Кроме того, при любой схеме использования реагентов, они накапливаются в активном иле, изменяя его состояние и свойства и порождая другие проблемы при эксплуатации сооружений.

Технология «выхватывания» загрязняющих веществ из сточных вод с помощью ре­агентов хороша только для небольших объемов вод и особо опасных химических ве­ществ на локальных потоках сточных вод при сбросе их в канализацию. На сооруже­ниях городской канализации предпочтительны технологии биологической очистки, позволяющие разложить сложные загрязняющие вещества на более простые состав­ляющие (СО₂ и Н₂О).

Размещение на полигонах для утилизации отходов избыточного активного ила, сорбировавшего и накопившего реагент, сопряжено с опасностью загрязнения почв и подземных вод солями железа и алюминия. Вышеперечисленные причины объясня­ют необходимость реализации стратегии, при которой использование реагентов для целей очистки воды сводится к минимуму, а при возможности применяется схема глубокого удаления азота и фосфора биологическим методом с чередованием аэроб­ных и анаэробных зон. Однако, в настоящее время человечество пошло по более про­стому, на первый взгляд, но экологически опасному пути. Даже в таких развитых стра­нах, как Швеция и Швейцария наиболее распространенная технология удаления со­единений фосфора из сточных вод — реагентная обработка солями алюминия или железа (Корбридж, 1982). В г. Москве (Зеленоградская станция аэрации) сооружения биологической очистки с доочисткой на кварцевом песке были заменены на новые, европейские, с использованием реагентов.

Таблица 2.49

Содержание металлов в возвратном иле БОС г. Сундсвалл (Швеция), 1999 г.

 

Определяемые ингредиенты	Содержание в возвратном иле, мг/кг сухой массы	Определяемые ингредиенты	Содержание в возвратном иле, мг/кг сухой массы
Р Н	7, 7	Алюминий	50000
Цинк	590	Марганец	640
Медь	550	Олово	Отс.
Хром	36	Стронций	То же
Никель	18	Титан	-" -
Свинец	44	Кобальт	-" -
Кадмий	0, 97	Серебро	-" -
Ртуть	0, 96	Железо (общ.)	32, 0

В табл. 2.49 представлены данные по накоплению металлов в активном иле на очи­стных сооружениях, очищающих сточные воды небольшого города Сундсвалл (Sundsvall, Швеция), в котором незначительно развито промышленное производство. В качестве метода очистки применяется биологическая в аэротенках с обработкой

2.4.1. Соединения азота и фосфора

243

сточных вод сернокислым алюминием после вторичного отстаивания. Накопление алюминия в возвратном иле, как видно из таблицы, составляет при этом 50000 мг/кг сухой массы, что сопровождается периодическим вспуханием активного ила в аэро-тенках. Возникающее при этом ухудшение качества очищенных сточных вод (повы­шенный вынос взвешенных веществ из вторичных отстойников) побуждает к еще большему расходу реагента и вспухание ила усугубляется. Проблема вспухания ила практически постоянно сопровождает технологию реагентной обработки сточных вод.

2.4.1.3.2. Особенности анаэробных и полуанаэробных микробных процессов очистки сточных вод. Анаэробные процессы в традиционной биологической очистке до пос­леднего десятилетия использовались в основном для анаэробной стабилизации осад­ков (в двухъярусных отстойниках, септиках, метантенках). Однако, в последние годы биологическая обработка сточных вод в анаэробных условиях, как дополнительная стадия очистки при глубоком удалении соединений азота и фосфора, широко приме­няется в мире и наблюдается тенденция расширения этой практики. Объясняется это не только тем, что получены положительные результаты при использовании данной технологии, но также тем, что анаэробная очистка сточных вод имеет ряд преиму­ществ перед аэробной, и при ее применении решается часть проблем, которые не име­ют положительного решения при использовании аэробных организмов ила при очи­стке сточных вод определенного состава (табл. 2.50).

Облигатные (строгие) анаэробы, по-видимому, являются представителями наибо­лее ранних форм жизни на земле, когда условия обитания для микроорганизмов были значительно более сложные, что и объясняет особенности их метаболизма и устойчи­вость к неблагоприятным факторам внешней среды.

Таблица 2.50

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться: