Реконструкция системы очистных сооружений города с числом жителей 150000 человек, страница 23

В настоящее время изменились приоритеты в технологии очистки сточных вод, направленные в первую очередь, на глубокое удаление биогенных элементов. Данный факт связан, в первую очередь, с интенсивно развивающимися процессами эвтрофикации поверхностных водоемов.

Биогенные элементы – химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и обеспечивающие определенные биологические функции. К биогенным элементам относят:

– кислород (около 70 % массы организмов);

– углерод (18%);

– водород (10%);

– азот;

– фосфор;

– железо;

– кальций;

– натрий и др.

Наиболее существенное значение в процессах очистки сточных вод имеют соединения азота и фосфора. Данные элементы вызывают:

– эвтрофикацию водоемов;

– ухудшение кислородного режима водоемов;

– повышенный рост водорослей;

– угнетение жизни рыб;

– непригодность воды для питья.

Следует отметить, что согласно действующему СНиПу 2.04.03.85, очистка сточных вод ориентирована, прежде всего, на удаление  загрязнений  ор-

ганического характера (БПК) и взвешенных веществ. В данном документе биогенные элементы (соединения азота и фосфора) являются не загрязнителями, а необходимыми элементами для обеспечения нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила. Для этого соотношение БПК:N:P на входе в блок биологической очистки сточных вод должно быть в пределах 100:5:1, и следует предусматривать добавки биогенных элементов в аэротенки [9].

Однако, соединения азота и фосфора, в избытке попадая в поверхностные водоемы, вызывают бурный прирост водорослей, резкое снижение растворенного кислорода в водоеме, угнетение жизни рыб и так называемое «цветение воды». Такие водоемы не пригодны для купания и забора воды для питьевых целей.

6.2 Общие закономерности удаления биогенных элементов  из  сточных вод

6.2.1 Биологическое удаление азота

Сущность биологического метода удаления азота состоит в трансформации азота из связанного состояние в газообразное при помощи микроорганизмов активного ила.

Обычно в городских сточных водах содержится 20-50 мг/дм³ соединений азота, в основном в виде аммиака или производных аммония (NH₄ и NH₃), и таких органических веществ, которые в процессе обработки легко превращаются в аммоний [10].

Процесс биологической трансформации азота протекает в две стадии. Первая стадия заключается в превращении соединений азота аммонийного в нитриты, а затем в нитраты. Данный процесс называется нитрификацией и протекает по следующему уравнению

,

.

Процесс нитрификации осуществляется группами бактерий – хемоавтотрофов: Nitrosomonas и Nitrobacter. В активном иле их количество колеблется в пределах до 10% от общей биомассы.

Контроль за содержанием нитрифицирующих бактерий в активном иле осуществляется по возрасту ила. Автотрофные нитрификаторы размножаются значительно медленнее, чем преобладающие по численности гетеротрофные микроорганизмы. Вывод из системы избыточного ила, содержащего определенное количество  автотрофов - нитрификаторов,  может  вызвать  обед-

нение их сообщества. Поэтому возраст ила выбирают исходя из условий сохранения и накопления нитрифицирующих бактерий.

На процесс нитрификации оказывают влияние следующие факторы:

– температура;

– рН;

– щелочность;

– концентрация питательного субстрата.

– концентрация растворенного кислорода;

– характеристики активного ила;

– ингибиторы нитрификации;

Зависимость скорости нитрификации от температуры отражена на рисунке 12.

Рисунок 12 – Зависимость скорости нитрификации от температуры

Как видно из рисунка оптимальный диапазон температуры находится в интервале от 25 до 35 °С. Нитрифицирующие бактерии особенно чувствительны к резким изменениям температуры.

Оптимальный диапазон значений рН находится в интервале 8 -9 единиц. Процесс нитрификации сам влияет на рН среды, т.е. повышает щелочность воды. Большинство городских сточных вод, поступающих на очистку, имеет показатель рН в диапазоне 7 - 9 единиц.