Реализация трехстадийных схем требует наибольших капитальных вложений, но, однако, они имеют неоспоримые преимущества перед другими типами схем в плане надежности, стабильности и простоты эксплуатации. Также эти схемы обеспечивают последовательность реакций превращения азотистых соединений в газообразный азот, лучшее удаление углерода, высокую степень нитрификации и денитрификации, что определяется использованием изолированной иловой культуры на каждой ступени обработки сточной воды. Снижение содержания углерода с одновременной нитрификацией требует длительного периода аэрации, а это, в свою очередь, приводит к увеличению объема сооружений.

Процесс денитрификации может осуществляться в резервуарах с перемешивающими устройствами, фильтрах- денитрификаторах, пленочных денитрификаторах и др. Фильтры-денитрификаторы с загрузкой из гравия (крупность -2-4 мм) применяют в трехстадийных схемах (второй и третий варианты. При этом в некоторых случаях их устанавливают непосредственно после вторичных отстойников.

Пленочные денитрификаторы работают по принципу биофильтров. Их применяют для очистки сточных вод с широким диапазоном исходных концентраций азота нитратов. В зависимости от содержания нитратов в исходной воде используют:

-одноступенчатые схемы (при концентрациях нитратов до 500 мг/л);

-двухступенчатые схемы (при концентрациях нитратов 500 - 1000 мг/л).

Двухступенчатые схемы состоят из денитрификатора первой ступени, предназначенного для снижения азота нитратов до 350 -500 мг/л, и денитрификатора второй ступени, где концентрация азота снижается до требуемых значений. При этом для обеих ступеней могут быть использованы одинаковые сооружения. Продолжительность пребывания сточной воды на каждой ступени составляет 2-3 часа. В то же время для очистки, сточных вод с концентрацией нитратов 300 - 500 мг/л процесс денитрификации в этих сооружениях экономически целесообразно осуществлять с продолжительностью 6-8 часов, что позволяет обеспечить глубину очистки - 90%.

В качестве контактной среды для пленочных денитрификаторов используют пластмассовые рулонные материалы (пленки винипластовые перфорированные, гофрированные и т. д.). Основным преимуществом этих материалов является возможность их установки в аппаратах по направлению движения воды, что, в свою очередь, не препятствует нормальному росту денитрифицирующей биопленки и способствует смыву ее избыточного количества, исключая необходимость регенерации загрузки.

Пленочный денитрификатор 1 - трубопровод подачи исходной сточной воды; 2 - водораспределительная система; 3 - водослив; 4 - поливинилхлоридные пленки; 5 - зона осветления; 6 - отстойная зона; 7 - трубопровод выпуска осадка

9.4.2. Глубокая очистка сточных вод от соединений фосфора

Концентрация фосфора в воде водоема, при которой не наблюдается эвтрофикация, составляет менее 0,001 мг/л. Допустимая величина содержания фосфора в сточных водах определяется в зависимости от условий разбавления этих вод в водном объекте, от фоновой концентрации в нем фосфора и наличия прочих источников фосфатов.

Основным источником фосфора в сточных водах являются СПАВ. Его концентрация в сточных водах зависит от категории использования воды. При этом большая часть фосфора находится в растворенном состоянии.

Очистка от фосфора и его соединений может быть достигнута биохимическими и химическими, методами, или их сочетаниями, а также ионным обменом, гипер- и ультрафильтрацией, электролизом и др.

Наиболее часто растворенный фосфор удаляется из воды методом симультанного осаждения. Этот метод основан на химико-биологическом процессе очистки сточной воды с введением реагента (солей железа или алюминия) на ступени биологической очистки перед аэротенками, в циркулирующий активный ил, непосредственно в аэротенки или в поток иловой смеси, поступающей во вторичные отстойники. В этом случае удаление фосфора происходит в результате образования нерастворимых соединений и микробиальной ассимиляции с последующим соосаждением с активным илом и удалением вместе с избыточным активным илом.

Эффективность очистки зависит от дозы коагулянта, места его введения и нагрузки по БПК на активный ил. При одной и той же нагрузке допустимая доза коагулянта определяется местом его введения и составляет:

-при введении перед аэротенками: солей железа - 20 - 25 мг/л, солей алюминия - 30 мг/л;

-при введении перед вторичными отстойниками: солей железа - 10 - 15 мг/л, солей алюминия - 20 мг/л.

С технологической точки зрения ввод реагента в аэротенки предпочтительнее, так как при введении их перед вторичными отстойниками требуется предусматривать коагуляторы. Для предотвращения выноса мелких хлопьев осадка из вторичных отстойников допускается использование флокулянтов в дозах

-1 - 2 мг/л.