Процесс обработки основного потока сточных вод
В настоящее время полномасштабная реализация процесса анаммокс на муниципальных очистных сооружениях связана с удалением азота из возвратных потоков анаэробного сбраживания осадка сточных вод. Параметры возвратного потока обеспечивают приемлемые условия для роста АОБ и анаммокс-бактерий наряду с подавлением НОБ и гетеротрофных денитрифицирующих бактерий.
Низкое значение соотношения C/N препятствует высоким скоростям гетеротрофной денитрификации, сравнительно высокая температура (около 30°С) позволяет обеспечивать эффективное преимущество АОБ перед НОБ путем регулирования концентрации растворенного кислорода и увеличивает как скорость удаления азота, так и автотрофного роста (благоприятного при запуске). В возвратном потоке обычно содержится достаточное количество бикарбонатной щелочности для поддержания оптимального значения рН.
В итоге с учетом производства биогаза и снижения энергозатрат в основном процессе (за счет локальной обработки возвратных потоков) очистные сооружения, работающие по данной схеме, могут сменить статус энергопотребителя на статус производителя энергии [5].
Пути снижения энергозатрат
Исследователей, однако, не может не привлекать перспектива существенно большего снижения энергозатрат в случае обработки по схеме частичная нитрификация-анаммокс основного исходного потока сточных вод.
Принципиально выделяют два пути реализации такой стратегии:
- процесс с активным илом для удаления ХПК с последующей обработкой в процессе частичная нитрификация-анаммокс (исследования такой схемы ведутся на уровне лабораторных, пилотных и промышленных испытаний);
- комбинация процесса частичной нитрификации-анаммокс и анаэробного сбраживания (эта схема пока не вышла за пределы лабораторий) [5].
В обоих случаях требуется разрешение ряда технологических проблем, среди которых указывают:
- обеспечение высокой скорости и стабильности процесса при низкой температуре;
- подавление гетертрофных денитрифицирующих бактерий и НОБ при повышенных значениях соотношения C/N;
- низкие концентрации азота и низкие температуры;
- обеспечение эффективного и по возможности селективного удержания биомассы анаммокс-бактерий для компенсации низкой скорости роста [12].
Технические условия протекания процесса
Активность анаммокс-бактерий уменьшается с понижением температуры. При этом целый ряд исследователей считают, что проведение процесса возможно при умеренных и низких температурах при надлежащем строгом контроле процесса. В целом ряде лабораторных исследований удовлетворительные результаты получены в температурном интервале 10-30°С. Сообщается о пилотных испытаниях процесса в биопленочном мембранном биореакторе объемом 200 л. Исходная концентрация аммонийного азота составляла 715-837 мг/л, гидравлическое время пребывания - 1,7-4,1 сут. Стабильное удаление азота происходило в интервале температур 13-19°С. При 10°С процесс становился нестабильным [13].
В сравнении с обработкой возвратных потоков анаэробного сбраживания при обработке основного потока сточных вод превышение активности анаммокс-бактерий над НОБ и денитрифицирующими бактериями более проблематично.
В первом случае высокая концентрация свободного аммония и контроль концентрации растворенного кислорода благоприятны для ингибирования НОБ. Во втором случае концентрация аммония не столь велика, чтобы оказать влияние на рост НОБ. Низкие температуры также препятствуют подавлению НОБ. Более того, гетеротрофные денитрифицирующие бактерии конкурируют за взаимодействие с нитритами с анаммокс-бактериями, особенно при повышенных значениях соотношения C/N [14].
Несмотря на наличие целого ряда нерешенных проблем существует ряд примеров успешного внедрения и укрупненных испытаний процесса частичной нитрификации-анаммокс для обработки основного потока сточных вод. Среди них можно отметить процесс на очистных сооружениях в Сипнгапуре (Chanqi Water Reclamation Plant), где продемонстрирована возможность реализации полномасштабной схемы в тропических условиях без применения биоаугментации [15]. В ОАЭ, Швеции и Франции проходят испытания на пилотных установках с перспективой промышленной реализации процесса.
Автор статьи: Кофман Владимир Яковлевич
