Удаление азота

Глубокое удаление азота и фосфора

Сущность метода

С химической точки зрения в процессы биологической очистки сточных вод разделяют 2 фазы – окислительную и восстановительную.

В окислительной фазе происходят процессы окисления углерода и азота. Окисление органического углерода осуществляют гетеротрофные микроорганизмы (преимущественно группы Pseudomonas). Окисление аммонийных соединений азота осуществляют автотрофные микроорганизмы-нитрификаторы. Их содержание в активном иле составляет 10-15%. Поэтому при биологической очистке сточных вод очень важно создать условия для сохранения сообщества нитрифицирующих микроорганизмов и поддержания их активного функционирования.

Восстановительные процессы включают денитрификацию и дефосфатирование. Эти процессы протекают при отсутствии в очищаемой воде растворенного кислорода (т.е. в анаэробных условиях), а также в аноксидных условиях. Дыхание микроорганизмов с использованием химически связанного кислорода характерно для 70-80 % гетеротрофных бактерий активного ила. В условиях, когда в очищаемой воде отсутствуют кислородсодержащие анионы, в т.ч. сульфаты, и бактерии активного ила используют ненасыщенные органические кислоты, происходит интенсивное выделение фосфатов из тела клеток в воду. Эти процессы имеют место на начальной стадии метанового брожения.

Перечисленные выше процессы лежат в основе работы реакторов для нитрификации, денитрификации и дефосфатирования.

Удаление азота

Технология последовательного двухстадийного окисления азота (включает нитрификацию и денитрификацию) обусловлена условиями существования хемоавторофных бактерий-нитрификаторов (Nitrosomonas и Nitrobacter). Нитрификаторы окисляют аммонийных азот до нитритов, а затем – до нитратов. Эти бактерии не терпят присутствия в воде легкоокисляемых органических веществ. На стадии окисления углерода они ингибированы и включаются в активную деятельность только после окисления 60-70% органических загрязнений.

Нитрификация. Хемоавторофные бактерии-нитрификаторы размножаются значительно медленнее, чем преобладающие по численности гетеротрофные микроорганизмы. Вывод из системы избыточного активного ила, содержащего определенное количество бактерий-нитрификаторов, может вызвать обеднение их сообщества. Поэтому возраст активного ила выбирают, исходя из условий сохранения и накопления нитрифицирующих бактерий.

При воздействии на активный ил тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов, а также фенолов и аминов скорость роста и функционирования нитрификаторов снижается. Так, при концентрации в сточной воде одного из металлов (хрома, никеля, меди или цинка) выше 1 мг/л скорость нитрификации снижается.

Большое влияние на жизнедеятельность бактерий-нитрификаторов оказывает температура воды. При температуре 5-6⁰С они ингибированы, активность нитрификатиров проявляется при 10-25⁰С.

Длительность нитрификации зависит от концентрации аммонийного азота в очищаемой воде и от требований к очищенной воде. Достижение концентрации аммонийного азота менее 1 мг/л требует значительного увеличения длительности аэрации и снижения нагрузки на ил до 0,07-0,09 кг БПК₅ на кг ила в сутки.

Денитрификация основана на способности микроорганизмов активного ила в анаэробных условиях использовать в качестве источника кислорода нитритный и нитратный кислород. Для восстановления азота необходимо наличие легкоокисляемых органических веществ (например, этанола, низших кислот жирного ряда). В ходе реакций восстановления азота происходит прирост массы активного ила и увеличение количества бикарбонат-аниона НСО . Повышение карбонатной щелочности воды положительно влияет на ход процесса нитрификации, когда в технологической схеме денитрификатор размещен перед нитрификатором.

Денитрификация может осуществляться за счет накопления загрязнений в активном иле, примесей в осветленных или неосветленных сточных водах, органических кислот (в результате кислотного брожения осадка). Скорость денитрификации повышается при наличии данных источников углерода и при увеличении концентрации добавленного субстрата.

В активном иле преобладают бактерии группы Pseudomonas, из общей массы активного ила 70-80% микроорганизмов способны использовать для дыхания кислородсодержащие соединения азота. Постоянное повторение цикла нахождения ила в аноксидных условиях приводит к накоплению и усилению сообщества денитрифицирующих микроорганизмов.

На рост гетеротрофных денитрифицирующих организмов оказывает влияние количество усваиваемых органических веществ и обеспеченность нитратным азотом. Аммонийных азот в городских сточных водах содержится в большом количестве и существенно не воздействует на процесс денитрификации. Ингибирует денитрификацию растворенный кислород, поэтому в зоне денитрификации концентрацию растворенного кислорода необходимо снижать до минимально возможного уровня. Скорость денитрификации зависит также от температуры и карбонатной щелочности воды.

Дата добавления: 2015-08-09