УДК 628.356.31

ТЕХНОЛОГИЯ УДАЛЕНИЯ АЗОТА АММОНИЙНОГО ИЗ СТОЧНЫХ ВОД В АЭРОТЕНКАХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕЛКОПУЗЫРЧАТЫХ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ АЭРАТОРОВ НПФ "ЭКОПОЛИМЕР"

Вербицкий Т.П., Курнилович О.Б.
ПУВКХ, Кривой Рог, Украина

Описаны результаты реконструкции аэрационной системы аэротенков Северной станции аэрации г. Кривого Рога.
Использование аэраторов НПФ "Экополимер" совместно с оптимизацией технологического режима биологических процессов в аэротенках позволило уменьшить содержание аммонийного азота в биологически очищенной воде до уровня, отвечающего требованиям, предъявляемым к стокам, отводимым в рыбохозяйственные водоемы. При этом величина содержания нитратов не превышала установленных природоохранных норм.

Для удаления из сточных вод азотсодержащих соединений в мировой практике находят применение методы нитри-денитрификации, предусматривающие чередование аэробных и анаэробных зон в одном сооружении. Однако внедрение этих методов на действующих сооружениях затруднено из-за сложности их реконструкции с применением специального оборудования.

Исследования последних лет показывают принципиальную возможность осуществления одностадийного процесса нитри-денитрификации в обычных аэротенках. Доказано, что в частицах активного ила аэробные микроорганизмы экранируют анаэробные денитрификаторы от воздействия кислорода, поэтому оба процесса могут протекать параллельно [I].

Главное условие эффективности процессов нитри-денитрификации - повышение возраста активного ила до 20-30 суток. Удаление аммонийного азота при этом происходит на 97-98%. Показатель степени денитрификации возрастает до 50-65%.

При очистке слабоконцентрированных сточных вод необходимый возраст активного ила (исходя из условий обеспечения рыбохозяйственных требований) может быть меньшим и находится в пределах 10-15 суток.

Условия для обеспечения названных параметров сегодня имеются на многих действующих очистных сооружениях, что объясняется рядом причин:

1. Большинство ныне эксплуатируемых станций аэрации было запроектировано и построено до 1990 г. по проектным нормативам, созданным в 1974 г. (СНиП 11-32-74) и ранее и действовавшим до 1986 г., когда был введен в действие СНиП 2-04.03-85. А такие нормативы заведомо обеспечивали значительный запас объемов аэротенков, поскольку их расчет производился из низких рабочих доз активного ила - 1,5 мг/л в аэротенке, 4,0 г/л в регенераторе.

2. Ряд сооружений в настоящее время принимает сточные воды в объемах и с концентрацией загрязнений значительно меньшими, нежели предусматривалось проектом. При поступлении слабоконцентрированных сточных вод с БПКпол не выше 150 мг/л регенераторы не предусматривались и не предусматриваются ныне действующими нормативами.

В этом случае появляется возможность, как правило, накопить биомассу активного ила в аэротенках путем наращивания средней его дозы до 4-5 г/л и увеличить возраст ила до 12-15 суток и выше. Тем самым создаются условия для процессов нитри-денитрификации в аэротенках. Прирост ила в них и его избыточная масса также меньше проектной.

Очень важно отметить, что для обеспечения этих процессов требуется увеличение расхода воздуха по сравнению с процессами полной биологической очистки. Однако только в последние годы появились методики расчета воздуха с учетом окисления азотсодержащих соединений [2ЦЗ].

Кислородный режим играет важнейшую роль в обеспечении процессов нитри-денитрификации, дефицит кислорода ограничивает развитие этих процессов. Для эффективного и экономичного использования кислорода необходимо применение современных модификаций аэротенков. Традиционные керамические фильтросные пластины, по сей день широко применяющиеся, сами по себе имеют высокие диффузионные характеристики, однако эффективно использовать их в практических условиях очень сложно. В процессе эксплуатации образуются интенсивные утечки воздуха из-за неплотностей между пластинами и их частого разрушения. Аэрационные системы с фильтросами отличаются большой неравномерностью аэрации по длине аэротенка, повышенным сопротивлением и засоряемостью пылью, продуктами коррозии, биологическими отложениями.

Среди современных типов аэраторов к наиболее совершенным следует отнести отечественные трубчатые полиэтиленовые аэраторы Харьковской научно-производственной фирмы "Экополимер", в значительной степени лишенные указанных недостатков, отличающиеся высокой прочностью, удобством в монтаже и эксплуатации, обеспечивающие высокие экономические показатели.

Учитывая, что на Северной станции аэрации г. Кривого Рога сложилась типовая ситуация, аналогичная тем, которые описаны выше, было принято решение - при расширении и реконструкции станции использовать аэраторы НПФ "Экополимер", а после введения аэротенков в эксплуатацию с целью удаления азотсодержащих соединений осуществить оптимизацию технологических режимов, обеспечив параметры процессов нитри-денитрификации.

На Северную станцию аэрации поступают сточные воды с БПК₅, - 117 мг/л (БПК₅ - 154 мг/л), содержание аммонийного азота составляет 16 мг/л.

Величина притока сточных вод в настоящее время находится в пределах проектной производительности станции - 44 тыс.м ³/сут.

До выполнения работ по расширению и реконструкции качество очистки по БПК₅ составляло 8,9 мг/л, содержание азота аммонийного в очищенной воде - 4,6 мг/л, азота нитратов - 2,8 мг/л. Доза активного ила в аэротенках поддерживалась не выше 1,0-1,5 г/л, возраст ила не превышал 4-6 суток. В качестве аэраторов использовались фильтросные пластины.

В старом четырехкоридорном аэротенке сохранены фильтросные плиты. Блок из трех секций трехкоридорных аэротенков был остановлен на капитальный ремонт.

В двух новых четырехкоридорных аэротенках размером 48*36*3,2 м были смонтированы полиэтиленовые аэраторы НПФ "Экополимер" (по два ряда в первых двух коридорах, по одному в третьем и четвертом коридорах).

Учитывая невысокую концентрацию органических загрязнений в сточных водах, возраст ила порядка 10-12 суток и выше удавалось обеспечивать при невысокой средней дозе активного ила - не более 2,5-3,0 г/л. Объем регенератора был принят равным 25% (в данном случае коридор с повышенной концентрацией активного ила называют регенератором условно, по традиции). Нагрузка по БПК5 на единицу биомассы активного ила составляла 100-120 мг/г сут.

Освоенный режим позволил снизить содержание аммонийного азота в биологически очищенной воде до 1,0 мг/л, а азота нитратов - до 2,2 мг/л.

В сточных водах после аэротенков, оснащенных полиэтиленовыми мелкопузырчатыми аэраторами, содержание аммонийного азота составляло 0,3-0,5 мг/л, что соответствует требованиям рыбохозяйственных водоемов.

Таким образом, после применения на Северной станции аэрации г. Кривого Рога полиэтиленовых аэраторов и освоения технологии с увеличением возраста активного ила до 10-12 суток и выше, эффективность удаления азота аммонийных солей из сточных вод возросла с 71,2% до 93,7%, а суммарное снижение содержания неорганических азотсодержащих веществ увеличилось с 53% до 80%. Повысился и эффект очистки по БПК₅. Величина БПК₅ составляет 6,5 мг/л против 8,9 мг/л, достигаемой ранее.

Важно, что для достижения таких результатов не требовалось увеличения расхода подаваемого в аэротенки воздуха, но даже появилась возможность снижения его на 10-15%. Снизился и прирост активного ила.

Опыт Северной станции аэрации г. Кривого Рога хорошо согласуется с результатами, полученными на других аналогичных очистных сооружениях городской канализации. Он подтверждает возможность совмещения процессов нитрификации и денитрификации в обычных аэротенках с обеспечением удаления из воды соединений азота до показателей рыбохозяйственных водоемов [4].

ЛИТЕРАТУРА:

1. Шеломков А.С., Захватаева Н.В. Технология одностадийного процесса нитри-денитрификации// Водоснабжение и санитарная техника.- 1996. - №8. - С. 17-18.
2. Яковлев С. В., Швецов В.Н., Скирдов И. В., Бондарев А.А. Технологический расчет современных сооружений биологической очистки сточных вод// Водоснабжение и санитарная техника. - 1994. - №2.- С. 2-5.
3. Мешенгиссер Ю.М., Галич Р.А., Щетинин А.И., Марченко Ю.Г. Особенности расчета системы аэрации "Экополимер"// Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации: Сб. докл. Междунар. конгр.(Ялта, 15-19 апр. 1997г.). - X.: Кн. ф-ка "Глобус", 1997. - СЛ 5-76.
4. Смирнов В. Б., Гецина Г. И. Интенсификация работы аэротенков на станции биологической очистки// Водоснабжение и санитарная техника.-1995.- Nsl2.- С. 24-25.