Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Биотехнологии, Химия, Экология
Размещена 23.09.2020. Последняя правка: 22.09.2020.
Просмотров - 204

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ДЕНИТРИФИКАЦИИ НА ЛОКАЛЬНЫХ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЯХ ХОЗЯЙСТВЕННО-БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Соломенникова Ксения Ивановна

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


Аннотация:
Описаны условия протекания процесса денитрификации на исследуемых локальных биологических очистных сооружениях хозяйственно-бытовых сточных вод. Определены причины низкой эффективности процесса денитрификации на исследуемых сооружениях. Предложены варианты интенсификации данного процесса.


Abstract:
This article describes the conditions for the denitrification process at the studied local biological purification plants for domestic wastewater. The reasons for the low efficiency of the denitrification process on the studied plants are determined. The options for intensifying this process are proposed.


Ключевые слова:
биологическая очистка хозяйственно-бытовых сточных вод; локальные очистные сооружения; денитрификация

Keywords:
biological treatment of domestic wastewater; local purification plants; denitrification


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.

Библиографический список:

1. Воропаева Н. Ю. Интенсификация процесса денитрификации при биологической очистке сточных вод / Н. Ю. Воропаева, И. Ю. Шлёкова // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ [Электронный ресурс]. – Электрон. версия журн. – 2018. – №2 (13) апрель - июнь. – Режим доступа: http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2018/2/00569.pdf. – ISSN 2413-4066.
2. Миргородский В. Л. Перспективная схема биологического удаления соединений фосфора и азота из сточных вод на очистных сооружениях города / В. Л. Миргородский, Ю. Е. Миллер, И. Ю. Шлёкова // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ [Электронный ресурс]. – Электрон. версия журн. – 2018. – №2 (13) апрель - июнь. – Режим доступа: http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2018/2/00582.pdf. – ISSN 2413-4066.
3. Дубовик О. С. Совершенствование биотехнологий удаления азота и фосфора из городских сточных вод / О. С. Дубовик, Р. М. Маркевич // Труды БГТУ. – 2016. – №4. – С. 232-238.
4. Биологическое удаление из сточных вод азота и фосфора в аэротенках Минской очистной станции аэрации / Р. М. Макаревич, М. В. Рымовская, О. И. Лазовская, Н. В. Холодинская // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. – 2009. – №4. – С. 242-246.




Рецензии:

25.09.2020, 9:22 Ощепкова Юлия Игоревна
Рецензия: Статья может быть рекомендована к публикации в журнале.

28.09.2020 5:05 Ответ на рецензию автора Соломенникова Ксения Ивановна:
Благодарю! Что для этого нужно сделать?

15.10.2020, 19:36 Гафурова Дилфуза Анваровна
Рецензия: Мысль замены крупнопузырчатых аэраторов на погружную мешалку не является новизной для научного сообщества, можно ее проследить даже здесь https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479719305195. Также идея сделать постоянный нитратный цикл тоже не вполне ясна, так как не видно разницы с прошлыми работами, например с https://doi.org/10.1080/09593338909384825, выполненной аж в 1989 году. Прошу пояснить. Хоть и не являюсь специалистом в данной области, могу указать, что видимо литература по теме недостаточно изучена. После разъяснения вышеуказанных неточностей статью можно рекомендовать к публикации.
16.10.2020 18:18 Ответ на рецензию автора Соломенникова Ксения Ивановна:
Благодарю!



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх