5. Ершовые фильтры (биореактор)

На ершовой загрузке используют и при биологической очистке для увеличений массы АИ и ускорения процесса изъятия загрязнений.

На ершовой загрузке накапливаются прикреплённые микроорганизмы, которые в отличие от свободно плавающего АИ, не перемещается в отстойник. Колонии прикрепленных организмов менее требовательны к концентрации кислорода, многие из них обитают внутри ерша, относятся к факультативным анаэробам.

В процессе изъятия загрязнений происходит частичное отмирание прикреплённых микроорганизмов, но они остаются на поверхности ершей. Для их удаления периодически под ершовую загрузку подают кислород.

При доочистке нагрузка не должна превышать 100-200 мг БПК/кг в час. Зольность ила -0,3. Потребность в ершах определяется массой снимаемых загрязнений с учётом окислительной мощности 1 кг микроорганизмов.

Как правило, доочитску СВ в биореакторе проводят ступенчато

1. С 15-10

2. С 10-7,5

3. 7,5-3

Такой приём обеспечивает уменьшение времени доочистки, так как скорость окисления при снижении до 10 мг/л будет существенно выше, чем при снижении органических загрязнений сразу до 3х.

21. Способы удаления азота и фосфора. Технологические схемы процесса.

Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов. Тради­ционная биологическая очистка позволяет изъять основную массу органически загрязняющих веществ, но не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и фосфора, а также органических веществ. В процессе очистки происходит 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.

Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванною эвтрофикацией, которая обуславливается наличием избыточного количества пита­тельных элементов в поверхностных слоях воды, что, в свою очередь, вызыва­ет усиленный рост водорослей и макрофитов. Водная растительность мешает прохождению света вглубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных орга­низмов и, таким образом, к исчезновению фауны водоемов.

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

Биологический метод удаления а юга.

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 денитрификация происходит окисление орга­нических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

Для денитрифицирующих бактерий характерной особенностью яв­ляется возможность использовать источники энергии или в присутствии кислорода или без него с восстановлением нитратов и образованием азота (N2).

NH4+O2 = NO2 +O2 = NO3 +O2 = NO2 =NO = N2

Биологические процессы глубокой очистки сточных вод от соедине­ний азота можно осуществить двумя способами:

– с использованием биомассы (активного ила), находящейся во взвешенном состоянии;

– с использованием прикрепленной активной биомассы.

В обоих способах могут быть использованы 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. Последовательность отдельных стадий процесса очистки может быть самая разнообразная.

Д енитрификатор/1отст. Аэрот нитриф 2 отстойник

Возвратный ил

Эта схема весьма распространенна, так как на существующих ОС всегда присутствует первичный отстойник, а необходимость в нем часто отсутствует.

СН₃ОН

Д енитриф Аэротенк Нитрификатор 2 отстойник

^{Возвратный ил}

О тстойник Аэротенк Нитриф денитриф постаэратор 2отстойник

Так же нитрификатор и денитрификатор могут быть встроены в аэротенк в виде коридоров.

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 загрязне­нии. В этом случае технологическая схема доочистки сточных вод преду­сматривает трехсекционный аэрируемый биопруд, где в первых двух сек­циях происходит доочистка сточных вод за счет развивающихся водорос­лей, а в третьей возможно наращивание зоопланктонных организмов, ути­лизирующих водоросли.

Введение в биологических прудах искусственной аэрации позволя­ет не только существенным образом повысить производительность этих сооружений, но и обеспечить в течение всею года стабильность качества очищенных вол и практически исключить влияние климатических условий на процессы очистки.

Физико-химические .методы удаления азота.

Хлорирование ак­тивным хлором

При добавлении хлора к воле образуются хлорноватистая и соляная кислоты. Аммиак реагирует с хлорноватистой кислотой, образуя хлорамины. Прибавление активного хлора превращает хлорамины в закись азота - нерастворимый газ.

Недостаток чрезмерною хлорирования состоит в том, что почти весь вводимый хлор восстанавливаем в ионы хлорида, что приводит к повышению концентрации растворенных солей в очищенной сточной воде.

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. Причем эффективного удаления аммиака можно достичь только при поддержании щелочной среды.

Метод отдувки аммиака.

Способ удаления аммиака основан на отдувке из раствора воздухом при рН —11. Сточная вода после обработки известью (для осаждения фосфора) насосами перекачивается в верхнюю часть охладительной башни и распределяется по загрузке колонны. 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 путём обработки сточной воды известью.

Ионный метод.

Эффек­тивность процесса ионообмена не зависит от температуры сточных вод, поступающих на очистку. К тому же эффективность удаления аммиака при ионообмене значительно выше, и этот процесс заслуживает внимания в тех случаях, когда требуется обеспечить очень низкую концентрацию азота в воде после очистки.

Ионы аммония и нитратов присутствуют в сточных водах в низких концентрациях и их трудно экстрагировать посредством ионного обмена. Для того, чтобы процесс денитрификации, проводимый путем ионного об­мена, был экономичным, необходимы материалы, обладающие высокой избирательной способностью по отношению к неорганическому азоту. Отработанный обменный материал регенерируется с помощью известково­го раствора, который затем подвергается отдувке воздухом с выделением аммиака в атмосферу.

Электрохимический метод.

Метод основан на электролизе мор­ской воды, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния всту­пает в реакцию с содержащимися в сточных водах ионами фосфора и ам­миаком с образованием нерастворимой комплексной соли. Одновременно из-за выделения на аноде Сl₂ происходит обеззараживание сточных вод и частичное окисление органических загрязнений. В качестве электродов для данного метода используются пластинчатый графит (анод) и нержавеющая сталь (катод). Установлено, что наиболее эффективная и стабильная очист­ка с удалением 80-85% аммонийного азота и до 90% ортофосфатов дости­гается при добавлении в обрабатываемую сточную воду 20% морской воды.

В большинстве случаев параллельно с очисткой сточных вол от соединений аммонийного азота происходит снижение концентрации соединений фос­фора.