Естественные и технические науки, № 6, 2015
Пантелеева Я. С. Гульшин И.А., зав. лабораторией (Московский государственный строительный университет)
К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
БИОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
В статье авторами приведен краткий обзор современных технологий глубокой биологической очистки сточных вод с применением различных технических и технологических решений.
Ключевые слова: очистка, сточные воды, биологические методы, азот, аэротенк, биофильтр.
EFFICIENCY RISE OF WASTE WATER TREATMENT BY MEANS OF BIOLOGICAL METHODS
Authors of the article made a review of up-to-date methods of integrated biological treatment of waste water in aeration facilities using various technical and technological solutions.
Key words: treatment, waste water, biological methods, nitrogen, phosphorus, aeration tank, biofilter.
Серьезной проблемой для многих стран мира является дефицит запасов питьевой воды. Для нашей страны, возможно, эта проблема пока не приобрела настолько критичный характер, однако водопотребление увеличивается гораздо быстрее восполнения запасов. Кроме того, вслед за вопросом количества встает вопрос качества воды, что требует решения целого комплекса различных задач в области водопользования, что требует особого внимания к водоснабжению и канализованию, к водоподготовке и очистке образующихся сточных вод. Такая оптимизация водного хозяйства, что важно, окажет благоприятное воздействие на общее состояние окружающей среды. Проблема комплексная и решать ее надо комплексно, одиночными усилиями в том или ином направлении ограничиться не получится. В конечном итоге, решения этих задач уже не ограничиваются только рамками водопользования - это глобальная задача общества.
В данной статье предлагается к рассмотрению одна грань этой многогранной задачи -оптимизация процессов очистки сточных вод, поскольку в конечном итоге сточные воды после обработки поступают в водоем. Следовательно, качество очистки сточных вод напрямую влияет на качество воды в водоеме. Зарастание поверхностных источников водоснабжения, вызванное избыточным содержанием азот- и фосфоросодержащих соединений, является серьезной проблемой. Возникающий дефицит растворенного кислорода благоприятен для фауны водоема, но крайне вреден для его фауны. При этом важно учесть, что азот и фосфор -биогенные элементы - в том или ином виде попадают в водоем вместе с очищенными (а вернее плохо очищенными) стоками, то есть состояние водоема напрямую зависит от эффективности очистки сточных вод.
Исследования на предмет биологических методов удаления соединений азота из сточных вод - нитрификации и денитрификации - ведутся учеными разных стран уже долгое время, что позволило определить основные особенности и закономерности указанных процессов и влияние на них внешних факторов. Кроме того, разработаны различные варианты технических, технологических и конструктивных решений для очистных сооружений на базе аэро-тенков и биофильтров. Стоит добавить, что несмотря на относительную изученность процессов, возможности повышения эффективности указанных процессов не исчерпаны.
Как российскими, так и зарубежными учеными отмечается, что иммобилизация биоценоза активного ила на загрузочном материале (плавающем или фиксированном) является весьма интересным и перспективным с точки зрения интенсификации процессов нитри-де-нитрификации. На настоящий момент известны и разработаны различные варианты как непосредственно типов загрузочных материалов (по форме и характеристикам), так и вари-
Естественные и технические науки, № 6, 2015
антов их применения в технологиях очистки, при этом смысл их применения не меняется -собрирование и аккумулирование на развитой поверхности микроорганизмов для осуществления очистки от органических загрязнений и биолгенных элементов. Отмечается, что полимерные материалы обладают рядом достоинств, свидетельствующих в пользу перспективности их применения. Это прежде всего относительно небольшой вес модулей загрузочного материала, развитая поверхность, возможность различной компоновки отдельных модулей, что позволяет добиться наилучших показателей очистки, а также сократить затраты на эксплуатацию.
Так, например, российскими учеными получен патент на изобретение - способ биологической очистки сточных вод, которые содержат аммонийный азот в высоких концентрациях, которые проходят очистку в аэрационном сооружении, где находится бактериальный ил на основе нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий. При этом в системе предусмотрена рециркуляция бактериального ила, а водородный показатель среды рН должен составлять не менее 7,0. Скорость движения сточных вод в аэротенке такова, чтобы нагрузка по азоту аммонийному составляла 0,03-0,4 кг на 1 м3 полезного объема аэротенка в сутки при условии постоянной аэрации иловой смеси воды во всем объеме аэротенка. Данный способ позволяет увеличить степень изьятия соединений азота из сточных вод, упростить технологическую схему за счет проведения очистки в однокамерном аэротенке, а также сократить энергопотребление. Американскими учеными предложено другое изобретение. Сточные воды, которые содержать твердые взвеси, аммонийный азот, фосфаты и органические разлагаемые вещества, проходят последовательно через зоны биологического окисления в аэробных условиях, промежуточной седиментации, анаэробную зону, аэробную/смесительную и зону окончательного отстаивания, где происходит отделение биологически очищенной воды от активного ила. Часть ила после отстаивания второй ступени рециркулируется в анаэробную зону, куда также подается летучая кислота для выделения фосфата. Кроме того, часть ила направляется на ферментацию для образования летучей кислоты зону. Применение данного способа позволить улучшить осаждение взвешенных частиц, снизить концентрацию БПК в очищенных стоках, а также повысить эффективность удаления из сточной воды азота и фосфора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Макиша Н.А., Смирнов Д.Г. Глубокое удаление аммонийного азота из сточных вод с применением плавающего загрузочного материала // Интернет-Вестник ВолгГАСУ. 2012. № 3 (23). С. 2.
2. Гогина Е.С., Гульшин И.А. Опыт эксплуатации одноиловой системы денитри-нитрифика-ции в аэротенках // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 10. С. 65-68.
3. Nikolay Makisha, Olga Yantsen. Laboratory modeling and research of waste water treatment processes in biofilters with polymer feed // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vols. 587589, pp.640-643.
4. E.S. Gogina, I.A. Gulshin. The single-sludge denitri-nitrification system in reconstruction of wastewater treatment plants in the Russian Federation. Applied Mechanics and Materials. 2014. Vols. 580-583, pp. 2367-2369
5. Nikolay Makisha, Elena Gogina. Floating feed in ammonium removal // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 361-363, pp. 632-635.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.