С блоком нитрификации-денитрификации.

СО – сырой осадок, ЦАИ – циркуляционный активный ил, ИИ – избыточный ил, О₂ – воздух, Cl – хлорсодержащий реагент, СH₃OH – метанол.

Рис.7.3

На рис.7.3 представлена принципиальная (основная) схема с блоком глубокой биологической очистки. Аэротенк, нитрификатор и денитрификатор разделены отстойниками. Очистка сточных вод в каждом сооружении происходит специфическими илами, поэтому процесс протекает глубоко и полно, характеризуется высокой скоростью химических реакций; этой схемой легко управлять. Несложно осуществить реконструкцию существующей станции, работающей на полную биологическую очистку, дополнив ее блоком нитрификации-денитрификации. Тем не менее схема в таком виде используется крайне редко, т.к. требует значительных капитальных и эксплуатационных затрат: она на порядок дороже схемы на полную биологическую очистку.

Для уменьшения стоимости очистки предложена схема, по которой биохимическая очистка сточных вод от органических соединений, нитрификация и денитрификация проходят в одном объеме, без разделения отстойниками (рис.7.4). Другим отличием данного варианта от основного является использование в качестве органической добавки в денитрификатор сточных вод после первичного осветления. Такая схема дешевле, поэтому она получила большее распространение.

Процесс полной биологической очистки, нитрификации-денитрификации, обеспечиваемый сочетанием аэробных и анаэробных процессов в разных коридорах одного аэротенка.

Q – расход очищаемых сточных вод.

Рис. 7.4

По схеме работает смешанная популяция микроорганизмов, что позволяет значительно уменьшить прирост активного ила, обеспечить нитрифицирующие микроорганизмы неорганическим углеродом, поскольку при очистке сточных вод от органических веществ выделяется углекислый газ СО₂. Не требуется подачи специальных реагентов в денитрификатор, поскольку в качестве органической добавки в схеме используются осветленные сточные воды.

В то же время переход от аэробных условий к анаэробным и наоборот является для активного ила сложным, стрессовым; и это отрицательно складывается на эффекте очистки. Возможен проскок неокисленных форм углерода и азота в очищенную воду, поскольку зона постаэрации невелика, а в денитрификатор, минуя аэротенк-нитрификатор, подаются сточные воды, прошедшие только стадию осветления. Несовершенство схемы становится еще яснее, когда уточняется количество осветленных сточных вод, которое необходимо подавать в денитрификатор – 30-50% от общего количества очищаемых сточных вод.

По этим причинам со временем было принято конструктивное решение разместить зону денитрификации перед аэротенком-нитрификатором (рис.7.5). Это решение является именно конструктивным, а не принципиальным, т.к. денитрификация не может проходить раньше нитрификации. Для реализации процесса в схеме предусмотрена циркуляция смеси сточных вод и активного ила с большой степенью циркуляции R_wi=3-5 (для сравнения: в аэротенке на полную биологическую очистку степень рециркуляции активного ила R_i=0,3-0,6). Степень рециркуляции R_wi назначается в зависимости от требуемых концентраций на выходе и из условия достаточности органических соединений в зоне денитрификации.

В первой, анаэробной, зоне начинается расщепление сложных органических соединений, завершается аммонизация органического азота, который поступает с исходными сточными водами, и осуществляется денитрификация – восстановление азота нитритов и нитратов, которые поступают в зону с циркулирующей смесью сточных вод и ила, до молекулярного азота. Во второй, аэробной, зоне протекает несколько процессов: окисление органических примесей, нитрификация – окисление аммонийного азота до нитритов и нитратов, отдув свободного (молекулярного) азота в атмосферу.

Схема очистки сточных вод с размещением

анаэробной зоны перед аэробной и с циркуляцией

в одно – иловой смеси

Рис.7.5

Такое конструктивное решение позволило улучшить работу системы сразу по нескольким показателям:

• полностью используется восстановительный потенциал сточных вод, т.к. весь объем исходной воды используется на подпитку зоны денитрификации органическими соединениями;

• наличие мощной аэробной зоны в конце схемы позволяет избежать проскока неокисленных органических соединений и аммонийного азота в очищенную воду;

• в анаэробной зоне полностью завершается аммонизация органического азота, что особенно важно для малых населенных пунктов с короткими канализационными сетями;

• по этой схеме активизируются процессы удаления фосфора;

• количество емкостных сооружений уменьшается в два раза по сравнению с основной (принципиальной) схемой: с шести до трех.

Если перед очистной станцией стоит задача удаления только азота, то такая схема позволяет полностью ее решить, сточные воды соответствуют требованиям сброса в водоем.

Тем не менее при сбросе сточных вод в водоемы рыбохозяйственного назначения нормируется также содержание фосфора.