Какие формы азота присутствуют в сточных водах, какие изменения происходят с ними в аэротенках? Что такое нитрификация, и какими факторами определяется ее глубина? Каковы условия денитрификации?

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 14Следующая ⇒

В городских сточных водах, поступающих на очистные сооружения, азот содержится обычно в двух формах - органический и минеральный (азот аммонийных солей). Источником азота в сточных водах, как правило, являются белковые соединения и продукты их распада. Иногда в небольшом количестве в поступающей воде присутствуют нитраты.

Процессы биологического окисления органических соединений сопровождаются изменением первоначальных форм азота, содержащихся в стоках. Важным показателем, характеризующим окислительные процессы, является нитрификация.

Нитрификация - это процесс биологического окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитратов и нитритов, осуществляемый нитрифицирующими микроорганизмами.

Глубина нитрификации зависит, прежде всего, от величины нагрузки по БПК на активный ил, от длительности аэрации, возраста активного ила. Чем ниже нагрузка, тем активнее идут процессы нитрификации. Если при нагрузках 400-500 мг БПК₅ на г ила в сутки нитрификация практически не идет, то при их снижении до 100-150 мг/г сут большая часть азота переходит в нитраты.

Важным условием нитрификации является обеспечение процесса необходимым количеством кислорода, т.к. увеличение интенсивности окисления аммонийных соединений требует дополнительных количеств кислорода. Правда, такое увеличение вызвано не только нитрификацией, но в большей мере развитием процессов эндогенного окисления ила, происходящем при снижении нагрузки органических веществ на ил.

Существенное влияние на ход нитрификации оказывает температура сточных вод. В летний период нитрификация развивается значительно лучше, зимой она замедляется, что объясняется изменением ферментативной активности ила в зависимости от температурных условий.

С промышленными сточными водами на аэротенки могут поступать примеси, отрицательно влияющие на жизнедеятельность нитрифицирующих организмов, что приводит к торможению процессов нитрификации.

Одновременно с нитрификацией в аэротенках в той или иной степени могут развиваться и процессы денитрификации.

Под денитрификацией понимают процесс восстановления нитритов и нитратов до свободного азота, который в виде газа выделяется их жидкости в атмосферу.

Наиболее интенсивно денитрификация протекает в зонах аэротенков, где отсутствует растворенный кислород или его дефицит очень высок (так называемые «мертвые зоны»).

Явления денитрификации могут протекать в бескислородных условиях во вторичных отстойниках, илоуплотнителях, в камерах, каналах, резервуарах, трубопроводах, если в них поступает нитрифицированный активный ил.

Механизм превращения форм азота в аэрационной системе можно в целом представить таким образом. Общий азот, поступающий в аэротенки, состоит из азота органического и аммонийного.

В аэротенках аммонийный азот окисляется до нитритов и нитратов, поэтому его количество уменьшается. Часть нитратов подвергается денитрификации, из них образуется азот в газообразной форме, выделяющийся в атмосферу. Органический азот в очищенной воде практически отсутствует или содержится в небольших количествах. В то же время большая часть органического азота усваивается активным илом, превращаясь в органический азот активного ила, увеличивая его прирост. Поэтому эту форму называют иногда азотом органического активного ила.

Уравнение азотного баланса можно записать в общем виде:

[5.1]

где: - общий азот в исходной воде;

- азот органический в исходной воде;

- азот аммонийный в исходной воде;

- азот нитритов в очищенной воде;

- азот нитратов в очищенной воде;

- газообразный азот, образующийся в результате денитрификации;

- азот органический избыточного ила;

- коэффициент, учитывающий уменьшение количества органического азота в процессе биологического окисления;

- коэффициент, учитывающий уменьшение количества аммонийного азота

5.8. Какие элементы называют биогенными? Как нормируется содержание биогенных элементов во входном и выходном потоках?

Элементы, необходимые для синтеза клеточного вещества активного ила, а следовательно, для эффективного процесса биологической очистки сточной жидкости, называются биогенными. В построении клетки участвуют 5 элементов - углерод, кислород, водород, азот и фосфор. В самых незначительных количествах необходимы и другие элементы. Их называют микроэлементами. Это - кальций, калий, магний, железо, цинк, медь, марганец и др.

Содержание всех указанных макро - и микроэлементов в природных водах, из которых затем образуются сточные, обычно достаточно для обеспечения синтеза биологически активного ила. Недостает иногда двух биогенных элементов - азота и фосфора. Дефицит этих элементов нередко имеет место при очистке промышленных сточных вод методами биологической очистки. Поэтому необходимо проверять достаточность элементов питания активного ила с помощью соотношения БПК_ПОЛН: N: P (азот аммонийных солей или белковый и фосфор в виде растворенных фосфатов). Согласно проектным нормативам СНиП 2.04.03.-85 содержание биогенных элементов не должно быть менее 5 мг/л азота и 1 мг/л фосфора на каждые 100 мг/л БПК_ПОЛН.

В городских сточных водах биогенных веществ содержится намного больше, чем необходимо по нормам, вследствие чего целесообразна совместная биологическая очистка бытовых и промышленных сточных вод.

Если же осуществляется локальная очистка производственных сточных вод, то потребное количество биогенных веществ в каждом конкретном случае устанавливать экспериментально.

Продолжительный недостаток азота и фосфора при очистке сточных вод приводит к торможению окислительных процессов и вызывает образование ила, который плохо оседает.

В таких случаях следует добавлять биогенные вещества искусственно в виде азотных и фосфорных удобрений, если не имеется в достаточном количестве на промышленном предприятии хозяйственно-бытовых сточных вод, являющихся наиболее дешевым источником биогенных элементов.

Расчетную концентрацию биогенных элементов в хозяйственно-бытовых сточных водах определяют, исходя из физиологической нормы биогенных элементов для одного жителя в г/сут и удельного водоотведения на одного жителя.

Количество азота аммонийных солей на одного жителя составляет 8 г/сут, фосфатов P₂O₅ - 3, 3 г/сут (в т.ч. от моющих веществ - 1, 6 г/сут).

В зависимости от удельного водопотребления, концентрация азота аммонийного в городском стоке находится в пределах от 15 до 50 мг/л, фосфатов от 7 до 20 мг/л.

При поступлении в водоем с биологически очищенной сточной водой биогенных веществ наблюдается явление эвтрофикации - интенсивный рост биологической растительности. Происходящее в дальнейшем отмирание этой растительности приводит к ухудшению органических свойств воды и нарушению жизнедеятельности водной фауны. Возникает вторичное загрязнение водоема.

Поэтому количество биогенных веществ в воде, отводимой в водоем, должно быть нормировано.

Согласно современным воззрениям, главенствующая роль в развитии эвтрофикации принадлежит фосфору, поэтому его необходимо удалять в первую очередь.

Вопрос удаления соединений азота связан не только с процессом эвтрофикации, они оказывают неблагоприятное воздействие на развитие рыб. В питьевой воде повышенное содержание нитратов (более 45 мг/л) приводит к заболеванию крови.

В соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами» для соединений азота установлены следующие предельно-допустимые концентрации (ПДК):

- для водных объектов рыбохозяйственного назначения:

аммоний солевой - 0, 5 мг/л (0, 39 мг/л N);

нитрат-ион - 40 мг/л (9, 1 мг/л N);

нитрит-ион - 0, 08 мг/л (0, 02 мг/л N);

аммиак - 0, 05 мг/л.

- для водных объектов хозяйственно-питьевого и коммунально-бытового водопользования:

азот аммонийных солей - 2 мг/л;

нитрат-ион - 45 мг/л (10 мг/л N).

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 9 10 111213 14 Следующая ⇒