Какие формы азота присутствуют в сточных водах, какие изменения происходят с ними в аэротенках? Что такое нитрификация, и какими факторами определяется ее глубина? Каковы условия денитрификации?
В городских сточных водах, поступающих на очистные сооружения, азот содержится обычно в двух формах - органический и минеральный (азот аммонийных солей). Источником азота в сточных водах, как правило, являются белковые соединения и продукты их распада. Иногда в небольшом количестве в поступающей воде присутствуют нитраты.
Процессы биологического окисления органических соединений сопровождаются изменением первоначальных форм азота, содержащихся в стоках. Важным показателем, характеризующим окислительные процессы, является нитрификация.
Нитрификация - это процесс биологического окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитратов и нитритов, осуществляемый нитрифицирующими микроорганизмами.
Глубина нитрификации зависит, прежде всего, от величины нагрузки по БПК на активный ил, от длительности аэрации, возраста активного ила. Чем ниже нагрузка, тем активнее идут процессы нитрификации. Если при нагрузках 400-500 мг БПК5 на г ила в сутки нитрификация практически не идет, то при их снижении до 100-150 мг/г сут большая часть азота переходит в нитраты.
Важным условием нитрификации является обеспечение процесса необходимым количеством кислорода, т.к. увеличение интенсивности окисления аммонийных соединений требует дополнительных количеств кислорода. Правда, такое увеличение вызвано не только нитрификацией, но в большей мере развитием процессов эндогенного окисления ила, происходящем при снижении нагрузки органических веществ на ил.
Существенное влияние на ход нитрификации оказывает температура сточных вод. В летний период нитрификация развивается значительно лучше, зимой она замедляется, что объясняется изменением ферментативной активности ила в зависимости от температурных условий.
С промышленными сточными водами на аэротенки могут поступать примеси, отрицательно влияющие на жизнедеятельность нитрифицирующих организмов, что приводит к торможению процессов нитрификации.
Одновременно с нитрификацией в аэротенках в той или иной степени могут развиваться и процессы денитрификации.
Под денитрификацией понимают процесс восстановления нитритов и нитратов до свободного азота, который в виде газа выделяется их жидкости в атмосферу.
Наиболее интенсивно денитрификация протекает в зонах аэротенков, где отсутствует растворенный кислород или его дефицит очень высок (так называемые «мертвые зоны»).
Явления денитрификации могут протекать в бескислородных условиях во вторичных отстойниках, илоуплотнителях, в камерах, каналах, резервуарах, трубопроводах, если в них поступает нитрифицированный активный ил.
Механизм превращения форм азота в аэрационной системе можно в целом представить таким образом. Общий азот, поступающий в аэротенки, состоит из азота органического и аммонийного.
В аэротенках аммонийный азот окисляется до нитритов и нитратов, поэтому его количество уменьшается. Часть нитратов подвергается денитрификации, из них образуется азот в газообразной форме, выделяющийся в атмосферу. Органический азот в очищенной воде практически отсутствует или содержится в небольших количествах. В то же время большая часть органического азота усваивается активным илом, превращаясь в органический азот активного ила, увеличивая его прирост. Поэтому эту форму называют иногда азотом органического активного ила.
Уравнение азотного баланса можно записать в общем виде:
[5.1]
где:
-
общий азот в исходной воде;
-
азот органический в исходной воде;
-
азот аммонийный в исходной воде;
-
азот нитритов в очищенной воде;
-
азот нитратов в очищенной воде;
-
газообразный азот, образующийся в
результате денитрификации;
-
азот органический избыточного ила;
-
коэффициент, учитывающий уменьшение
количества органического азота в
процессе биологического окисления;
-
коэффициент, учитывающий уменьшение
количества аммонийного азота