Биореактор с контактной стабилизацией
Метод контактной стабилизации наиболее эффективен для удаления из воды азотных соединений и гораздо менее эффективен для очистки от соединений фосфора. Биореактор, в котором реализован принцип контактной стабилизации, в ходе работы реализует сразу пять последовательно протекающих реакций:
- бескислородное окисление органических веществ;
- доокисление органики в аэробных условиях;
- окисление ионов аммония до нитрит- и нитрат-ионов;
- осаждение илового осадка;
- выпуск осветленной воды из биореактора.
Режим работы биореактора — периодический, рециркуляция активного ила в стадии нитрификации не предусмотрена. Полный цикл очистки реализуется 1-2 раза в сутки.
1). Когда свежий объем очищаемой воды поступает в биореактор, начинается процесс бескислородного окисления органических веществ — денитрификация. Активный ил подается и поддерживается воздушными потоками в пульсирующем режиме, благодаря чему активный ил находится во всем объеме очищаемой воды в виде взвеси, и не требует дополнительного перемешивания.
Режим работы воздуходувки — 10 секунд работы через каждые 10-15 минут. Общая продолжительность периода с импульсной подачей воздуха — от 3 до 6 часов.
Микроорганизмы, населяющие поверхность активного ила, в зависимости от кислотности среды используют для дыхания кислород, который выделяется в процессах восстановления нитритов и нитратов до газообразного азота N2 и моноксида азота NO. Содержание растворенного кислорода в биореакторе при этом процессе составляет 0-0,1 мг/л.
2). Следующий этап — доокисление органических веществ, незадействованных на стадии денитрификации. На этой стадии воздух в биореактор подается в непрерывном режиме, а содержание растворенного кислорода достигает 2–2,5 мг/л. В зависимости от условий внутри биореактора (исходного значения БПКполн, температуры воды, количества активного ила), доокисление органики на этом этапе может продолжаться от 30 минут до 1 часа.
3). Когда значение БПКполн достигает 20-30 мг/л, внутри реактора начинает реализовываться процесс кислородного окисления азотных соединений до нитритов и нитратов — нитрификация. Период полного окисления ионов аммония до нитритов и нитратов продолжается в течение 3-4 часов.
4). По окончании периода нитрификации концентрацию растворенного кислорода в биореакторе регулируют до значения 6-8 мг/л. Это необходимо, чтобы на этапе осаждения активного ила не происходило его всплытия из-за стихийного процесса денитрификации.
Одна из существенных проблем этого способа биологической очистки воды — невозможность повысить содержание растворенного кислорода в очищаемой воде в летнее время. Высокая температура иловой смеси и высокая скорость потребления кислорода делают практически невозможным повышение значение БПК даже до 6 мг/л.
В жаркие дни обычным явлением считается всплытие активного ила в периоде пульсирующей продувки и в периоде осаждения ила. Явление сопровождается образованием пенного слоя высотой от 5 до 15 см.
5). Период отстаивания иловой взвеси в сточной воде.
Очищенная сточная вода имеет следующие химические показатели:
- БПКполн — 5-7 мг/л;
- взвешенные вещества — 4-6 мг/л;
- аммонийный азот — 0,1-0,2 мг/л;
- нитриты — 0,05-0,1 мг/л;
- нитраты — 7-9,5 мг/л;
Содержание фосфора в сточной воде практически не снижается, а в некоторых случаях даже может произойти увеличение его концентрации до 2 мг/л. Увеличение содержания фосфора можно объяснить тем, что в бескислородные и аэробные периоды работы биореактора очищаемая вода обогащается фосфором. В кислой среде этот процесс интенсифицируется (при снижении показателя pH активного ила на 0,4 и более единиц).
Преимущества метода контактной стабилизации — высокие показатели очистки сточной воды по большинству биогенных элементов, кроме фосфора.
Недостатки этого способа очистки — необходимость организации сложного в техническом отношении пульсирующего режима продува аэротенков, что не всегда возможно в условиях крупных очистных сооружений.
