Перспективные методы биологической очистки сточных вод

Эксперименты, проведенные на пилотном оборудовании, реализующем удаление биогенных веществ с мембранным разделением активного ила, показали следующие результаты. Мембранные технологии в биологической очистке позволяют сократить размеры оборудования на 20-25% и достичь качественных показателей очистки воды:

• по аммонийному азоту – до 0,1 мг/л;
• по фосфору (фосфатам) – до 0,1–0,2 мг/л;
• по взвешенным веществам — практически до 0.

Традиционные технологии с гравитационным разделением ила позволяют удалить из сточной воды биогенный азот и фосфор (до нормируемых пределов) при условии поддержания определенного возраста активного ила. Правильное сочетание процессов нитрификации и дефосфатизации возможно только при оптимальных значениях возраста ила. На практике в процессе эксплуатации оборудования эти параметры часто нарушаются.

Плавающая загрузка позволяет устранить недостатки классических технологий, и стабилизируют протекание процессов нитрификации, а значит — дает стабильные результаты биологической очистки. При сохранении необходимых показателей очистки от аммонийных соединений, одновременно протекают процессы удаления фосфатов, а возраст активного ила сокращается.

Удаление из воды азотных и фосфорных соединений в метантенках должно проходить при строгом соблюдении требований к возвратным потокам от участков, где идет обработка осадка. Концентрация аммонийных и фосфат-ионов в возвратной воде может доходить до 20% от общего содержания загрязняющих веществ в обрабатываемой сточной воде.

Для создания в метантенках термофильных условий брожения осадка используют уплотнители осадка, что дает дополнительный вынос взвешенных веществ возвратными потоками воды.

Решение этой проблемы — очистка возвратных потоков от соединений азота на специально устроенных локальных очистных сооружениях. Традиционная нитри- денитрофикация здесь малоприменима из-за недостаточного количества органического субстрата и необходимости добавлять органический реагент.

Азотную очистку возвратной воды перспективно вести по анаммокс-технологии в две стадии: неполной нитрификации до нитрит-ионов и собственно анаммокс-процесса. На второй стадии аммонийные ионы окисляются до атмосферного азота бактериями порядка Planctomycetales.

Отношение концентраций аммонийных ионов и нитритов для лучшего протекания анаммокс-реакции составляет 1,3.

Если сравнить традиционные технологии очистки воды (нитри- денитритрификация) и анаммокс-процесс, то в результате окажется, что анаммокс –процесс более выгоден с энергетической точки зрения. На удаление 1 кг азота в процессе нитри- денитрификации требуется в 2,5 раза больше энергии, чем при анаммокс-реакции. При анаммокс-реакции к тому же нет необходимости добавлять органический субстрат и наращивать количество активного ила.

Недостаток процесса анаммокс — необходимость поддерживать возраст ила, исчисляемый несколькими десятками суток. Длительный запуск процесса, а также предварительное удаление из воды взвешенных веществ тоже относятся к особенностям этой технологии.

Эти ограничения позволяют использовать анаммокс-процесс для очистки фильтрата, но затрудняют его применение для очистки сливных потоков сброженного осадка.

Решить задачу очистки возвратных потоков можно еще одним путем — применяя метод аэробной биологической обработки сброженного осадка. В ходе процесса осаждение фосфатов и удаление из воды азотных соединений происходит непосредственно из иловой жидкости сброженного осадка.

Обработка ила в кислородной среде позволяет эффективно удалять из объема осадка сероводород — неизменный спутник бродильных процессов в бескислородных условиях. Осадок, обработанный в аэробных условиях, теряет специфический запах бескислородного разложения, приобретает удовлетворительные вид и консистенцию со слабым запахом активного ила.

Дальнейшая обработка и уплотнение осадка не требует нейтрализации неприятных запахов и дает возможность отказаться от практики перекрытия уплотнителей на очистных сооружениях. Это значительно удешевляет технологический процесс. Фактически, осадок в таких случаях представляет собой качественное ферментированное удобрение, которое можно сразу вносить в почву без дополнительных обработок.

В процессе биологической обработки в аэробных условиях из воды удаляются коллоидные вещества и образуются микробиологические флокулянты в виде внеклеточных полимеров. За счет этого улучшается качество сброженного осадка, исключается стадия промывки, снижается доза флокулянта. Вынос взвешенных веществ из реактора в ходе промывки не превышает 5% от нагрузочного расхода, в то время как при классической технологии он достигает 11%. Рациональность аэробной обработки осадка подтверждается опытными данными: сокращается время аэрации и уплотнения осадка, а потребность в аэрации сопоставима с технологией аммонийного окисления азота в аэротенках.

Дальнейшее изучение и внедрение передовых практик на основе биотехнологий позволит решить многие насущные задачи экологии и водопользования. Перспективные методы очистки воды с использованием биологических технологий смогут значительно уменьшить объемы очистных сооружений; повысить надежность и снизить стоимость обработки.