Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Аспирант
Научный руководитель: Рудакова Лариса Васильевна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой (кафедра охраны окружающей среды), Пермский национальный исследовательский политехнический университет
УДК 628.35
Введение. В современных условиях активного развития промышленности и сельского хозяйства все большее внимание уделяется проблеме загрязнения объектов гидросферы. Основными источниками загрязнения природных водоемов являются неочищенные или ненормативно очищенные сточные воды. В связи с постоянным ужесточением нормативов допустимых сбросов и ростом размеров штрафов за нарушение природоохранного законодательства все большее распространение получают локальные биологические очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод для малых населенных пунктов и производственных площадок, удаленных от городской сети канализации. Хозяйственно-бытовые сточные воды являются источником большого количества биогенных элементов (соединений азота и фосфора), которые, попадая в водоем, вызывают его эвтрофикацию. Для очистки сточных вод от соединений фосфора применяют физико-химические методы очистки с использованием коагулянтов и флокулянтов. Биологические методы очистки в основном применяют для удаления из сточных вод соединений азота. В настоящее время разработан ряд традиционных схем сочетания анаэробных и аэробных стадий биологической очистки, предложенных для глубокого удаления соединений азота из сточных вод. Однако реализация данного процесса на локальных очистных сооружениях требует дальнейшего изучения.
Основная часть. Объектом исследования были выбраны локальные биологические очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод с проектной производительностью 50 м3/сут. при фактическом поступлении сточных вод 30 м3/сут.
Предметом исследования являлись способы интенсификации процесса денитрификации на исследуемых локальных биологических очистных сооружениях.
Цель исследования: предложить варианты интенсификации процесса денитрификации на исследуемых очистных сооружениях.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проанализировать условия протекания процесса денитрификации на исследуемых сооружениях.
2. Определить причины низкой эффективности процесса денитрификации.
3. Разработать мероприятия, направленные на повышение эффективности процесса денитрификации.
На исследуемых локальных биологических очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод реализована схема с предвключенной денитрификацией.
Сточные воды из приемной емкости, выполняющей функцию усреднителя, при помощи насоса подаются в денитрификатор (аноксидную зону) с расходом 1,5 – 2 м3/ч. Поступающие сточные воды являются углеродным субстратом для реализации процесса денитрификации. Нитрат-ионы поступают в денитрификатор с возвратным активным илом из вторичного отстойника (нитратный рецикл), возвратный ил подается в денитрификатор периодически 2-3 раза в смену. В емкости денитрификатора для перемешивания иловой смеси установлены крупнопузырчатые аэраторы. После денитрификатора сточные воды поступают в аэробную зону (аэротенк-вытеснитель), где протекает процесс нитрификации. Диапазоны концентраций загрязняющих веществ на входе и на выходе денитрификатора, а также содержания растворенного кислорода в денитрификаторе приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Концентрации загрязняющих веществ на входе и на выходе из денитрификатора и содержание растворенного кислорода в денитрификаторе
№ п/п Наименование показателя, единицы измерения Значение на входе в денитрификатор Значение на выходе из денитрификатора
1. ХПК, мг/дм3 129,2 - 166,94 68,7 - 119,2
2. БПК5, мгО2/дм3 35,7 - 88,3 38,2 - 91,0
3. Ионы аммония, мг/дм3 36,6 - 49,8 20,0 - 37,7
4. Нитрит-ионы, мг/дм3 0,48 - 1,80 0,32 - 1,75
5. Нитрат-ионы, мг/дм3 0,55 - 5,67 0,93 - 7,63
6. Растворенный кислород в денитрификаторе, мг/дм3 4,84 - 8,74
Анализ результатов лабораторных исследований сточных вод на входе и на выходе из денитрификатора и анализ способа организации процесса денитрификации на исследуемых сооружениях позволяют выделить несколько основных причин низкой эффективности очистки от соединений азота.
Во-первых, в денитрификатор поступают сточные воды с низким содержанием биоразлагаемых органических веществ (с низким содержанием БПК5, п. 2 таблицы 1).
Во-вторых, перемешивание иловой смеси в денитрификаторе происходит при помощи крупнопузырчатых аэраторов, которые согласно значениям концентраций растворенного кислорода (п. 6 таблицы 1) не обеспечивают требуемых аноксидных условий (оптимальное содержание кислорода не более 0,5 мг/дм3).
И наконец, возвратный активный ил, обеспечивающий поступление нитрат-ионов, подается в денитрификатор периодически (2-3 раза в смену), следовательно, не обеспечивается устойчивое значение денитрификационного потенциала.
Для повышения эффективности процесса денитрификации на исследуемых очистных сооружениях можно предложить следующие варианты решения проблемы:
1. Заменить в денитрификаторе крупнопузырчатые аэраторы на погружную мешалку для обеспечения требуемых аноксидных условий при перемешивании иловой смеси.
2. Обеспечить постоянную подачу возвратного активного ила в денитрификатор (устойчивый нитратный рецикл).
3. Экспериментальным путем определить оптимальный расход возвратного активного ила для обеспечения значения денитрификационный потенциала, требуемого для эффективного протекания процесса денитрификации.
4. Определить необходимость внесения внешнего источника биоразлагаемых органических веществ для эффективного протекания процесса денитрификации, подобрать реагент и определить его оптимальную дозировку.
Заключение. На данный момент денитрификатор в составе исследуемых локальных биологических очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод не обеспечивает реализацию процесса денитрификации. Он работает как первая ступень аэробной очистки: обеспечивает значительное снижение концентрации органических веществ, характеризуемых показателем ХПК, незначительное увеличение показателя БПК5 (часть трудноокисляемых органических веществ переходит в биоразлагаемую форму), а также в небольшой степени реализацию процесса нитрификации (не значительно уменьшаются концентрации ионов аммония, нитрит-ионов и увеличивается концентрация нитрат-ионов).
Для интенсификации процесса денитрификации на исследуемых очистных сооружениях необходимо обеспечить аноксидные условия в денитрификаторе и добиться оптимального значения денитрификационнного потенциала в диапазоне 3,5-8.
Рецензии:
25.09.2020, 9:22 Ощепкова Юлия Игоревна
Рецензия: Статья может быть рекомендована к публикации в журнале.