ГЛУБОКАЯ ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

В процессе очистки происходят трансформация и частичное (до 20—40%) изъятие аммонийного азота и фосфора. При этом в ходе очистки протекают процессы аммонификации и последующей нитрификации азота, а также гидролиз соединений фосфора. Соединения азота и фосфора, находящиеся в сточных водах, получили название биогенных элементов. Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванным эвтрофикацией, которая обусловливается наличием избыточного количества питательных элементов в поверхностных слоях воды, что вызывает усиленный рост водорослей и макрофитов, мешает прохождению света в глубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных организмов.

Среди методов очистки сточных вод от соединений азота известны следующие: биологические, физико-химические, электрохимические, методы отдувки, ионного обмена.

Биологический метод удаления азота. Биологический метод очистки сточных вод от соединений азота основан на процессах нитрификации и денитрификации. Процесс нитрификации представляет собой совокупность реакций биологического окисления аммонийного азота до нитритов и далее до нитратов. В ходе денитрификации происходит окисление органических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

Биологические процессы глубокой очистки сточных вод от соединений азота можно осуществить двумя способами: с использованием биомассы (активного ила), находящейся во взвешенном состоянии, и с использованием прикрепленной активной биомассы. В обоих способах могут применяться комбинированные и раздельные системы очистки. В комбинированных системах в одном сооружении предусматривается проведение нитрификации и денитрификации, а в раздельных — только нитрификации или денитрификации. В раздельных системах с использованием взвешенной культуры процессы очистки сточных вод от органических веществ, нитрификация и денитрификация осуществляются специфическими илами; после каждой ступени имеется свой вторичный отстойник. Более подробно системы биологического удаления азота рассмотрены в гл. 12.

Одним из возможных методов очистки сточных вод от азота является очистка в биологических прудах с массовым развитием водорослей. В результате жизнедеятельности зеленых водорослей в прудах осуществляется непосредственное потребление соединений азота из сточных вод, а также значительное снижение концентраций других остаточных загрязнений. Доочистка сточных вод достигается в трехсекционных аэрируемых биопрудах. В первых двух секциях происходит доочистка сточных вод за счет развивающихся водорослей, а в третьей возможно наращивание зоо-планктонных организмов, утилизирующих водоросли.

Физико-химические методы удаления азота. Хлорирование активным хлором. При добавлении хлора к воде образуются хлорноватистая и соляная кислоты. Аммиак реагирует с хлорноватистой кислотой, образуя хлорамины. Прибавление активного хлора превращает хлорамины в закись азота — нерастворимый газ.

Метод обратного осмоса. Применение полупроницаемых мембран позволяет достигать эффекта очистки от азотсодержащих соединений до 98,5%, но процесс, основанный на свободном пропуске молекул растворителя при фильтровании сквозь мембрану и задержке молекул или ионов растворенных веществ, требует тщательной предварительной очистки и умягчения воды.

Метод окисления озоном. Применение озонирования целесообразно лишь в случаях перехода аммонийного азота в нитратную форму. Аммиак полностью окисляется в нитрат, в результате устраняется расход кислорода на окисление азота в отходах. Эффективного удаления аммиака можно достигнуть только при поддержании щелочной среды.

Метод отдувки аммиака. Способ удаления аммиака основан на отдувке из раствора воздухом при pH = 11 в охладительной башне. Нагнетаемый воздух пропускают через загрузку для извлечения аммиака из капель воды. Простота этого процесса делает его наиболее дешевым методом денитрификации в тех случаях, когда предварительно удаляется фосфор путем обработки сточной воды известью.

Ионный метод. В отличие от процесса отгонки аммиака эффективность процесса ионообмена не зависит от температуры сточных вод, поступающих на очистку. Этот процесс заслуживает внимания в тех случаях, когда требуется обеспечить очень низкую концентрацию азота в воде после очистки. Чрезвычайно высокой избирательной способностью по отношению к иону аммония обладает клиноптилолит — естественный неорганический цеолитовый материал.

Электрохимический метод. Метод основан на электролизе морской воды с выделением на аноде С12, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния вступает в реакцию с содержащимися в сточных водах ионами фосфора и аммиаком с образованием нерастворимой комплексной соли. В качестве электродов для данного метода используются пластинчатый графит (анод) и нержавеющая сталь (катод). В большинстве случаев параллельно с очисткой сточных вод от соединений аммонийного азота происходит снижение концентрации соединений фосфора.

Методы удаления фосфора

Фосфаты удаляются химическими, физико-химическими и биологическими (за счет модификации биологического процесса включения фосфора в клеточное вещество) методами.

Физико-химические методы удаления фосфора. Адсорбционный метод. Фосфор поглощается поверхностью сорбента. Сорбент может быть приготовлен из гранулированной окиси алюминия, активированной окиси алюминия и сульфата алюминия, гидратированных диоксидом титана и другими материалами, нанесенными на волокнистый материал.

В магнитном поле. При этом способе фосфаты связывают реагентом в нерастворимые соединения, после чего вводят магнитный материал и воздействуют магнитным полем, в результате чего выделяется фосфатсодержащий осадок.

Электрокоагуляционно-флотационной метод. При осуществлении этого метода используются алюминиевые и железные электроды.

Метод кристаллизации. Этот метод основан на выращивании кристаллов фосфатов в сточных водах на центрах кристаллизации с последующим их удалением из системы. Кристаллизация осуществляется на фильтрах или во взвешенном слое. В качестве затравочного материала предлагается использовать минералы, содержащие фосфат кальция, костяной уголь, шлак доменных печей и др.

Химические методы. При применении химических методов обработки сточных вод ионы реагента взаимодействуют с растворимыми солями ортофосфорной кислоты, вследствие чего происходит образование мелкодисперсного коллоидного осадка фосфата. В качестве реагентов используют соли двух- и трехвалентных металлов. В практике очистки сточных вод широко применяют такие коагулянты, как соли алюминия и железа, реже — известь.

Биологические методы удаления фосфора. На современном этапе большее распространение получают биологические методы удаления фосфора. При правильном проведении процесса возможно эффективное изъятие фосфатов из сточной жидкости. Однако в большинстве случаев не удается добиться стабильного удаления фосфатов из сточной жидкости до нормативных требований.

К настоящему времени в зарубежной практике разработан целый ряд технологий биологической очистки от фосфора: технология «Phoredox», «Phostrip», A/О (Anaerobic-Oxic), EASC (Extended Anaerobic Sludge Contact process), технология МЕСТ, приведенные на рис. 19.6—19.8

Основным методом биологического изъятия фосфора является метод с анаэробной обработкой возвратного рециркулирующего активного ила (см. рис. 19.6); применение такой технологии позволяет извлекать фосфаты с эффективностью ~ 90%. В данной системе удаление фосфора происходит с избыточным ИЛОМ И ИЛО-

Метод биологического изъятия фосфора

Рис. 19.6. Метод биологического изъятия фосфора:

1 — аэротенк; 2 — отстойник; 3 — сооружения для анаэробной обработки

Метод биологического изъятия фосфора А/О [АпаегоЫс~Ох'1с)

Рис. 19.7. Метод биологического изъятия фосфора А/О [АпаегоЫс~Ох'1с): 1 — анаэробная зона; 2 — аэробная зона; 3 — вторичный отстойник

Метод биологического изъятия фосфора Рбогес/ох

Рис. 19.8. Метод биологического изъятия фосфора Рбогес/ох:

  • 1 — анаэробная зона; 2 — аноксидная зона; 3 — аэробная зона;
  • 4 — вторичный отстойник

вой водой, образующейся в сооружении для анаэробной обработки ила.

В технологии А/О (рис. 19.7) эффект изъятия соединений фосфора достигает = 70%. При использовании такой схемы поочередной аэробной и анаэробной обработке подвергается смесь сточной жидкости и активного ила, а фосфор из системы выводится с избыточным илом. В технологии РИогес1ох (см. рис. 19.8) активный ил из вторичного отстойника направляется в анаэробную зону, а иловая смесь из аэробной зоны, как и в предыдущей схеме, возвращается в первую зону — анаэробную.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >