Технология биологической очистки сточных вод: принципы и процессы
Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов активного ила использовать загрязняющие вещества в качестве источника питания. В зависимости от условий протекания процессов (наличие или отсутствие кислорода) выделяют несколько типов зон, каждая из которых выполняет строго определенную функцию в общем цикле очистки.
Микробиологические процессы в блоках очистки
В анаэробных зонах (без доступа кислорода) происходит гидролиз сложных органических соединений — белки, жиры и углеводы расщепляются на более простые компоненты, доступные для дальнейшей переработки микроорганизмами. Одновременно с этим в анаэробных условиях полифосфатные бактерии выделяют фосфор, создавая предпосылки для его последующего поглощения в аэробной зоне.
Аноксидные зоны характеризуются наличием связанного кислорода (в форме нитратов и нитритов) при отсутствии свободного растворенного кислорода. В этих условиях протекает процесс денитрификации — восстановление нитратов до газообразного азота, который удаляется в атмосферу. Для эффективного протекания процесса требуется присутствие легкоокисляемого органического субстрата, который поступает либо с исходной водой, либо возвращается в составе рециклов.
Аэробные зоны насыщаются кислородом через систему трубчатых или дисковых аэраторов. В присутствии растворенного кислорода происходит окисление органических загрязнений (снижение показателей БПК и ХПК) и нитрификация — последовательное окисление аммонийного азота до нитритов и нитратов. В этой же зоне активно размножаются микроорганизмы, накапливающие фосфор в своем составе.
Система рециклов как основа глубокой очистки
Современные блоки биологической очистки проектируются с многократной циркуляцией иловой смеси между зонами. Кейптаунский рецикл (возврат из аноксидной зоны в анаэробную) обеспечивает анаэробную зону необходимыми органическими кислотами и микроэлементами. Нитратный рецикл (возврат из аэробной зоны в аноксидную) доставляет нитраты для процесса денитрификации, что критически важно для удаления общего азота.
Факторы, влияющие на эффективность биологической очистки
На стабильность работы биоценоза активного ила влияют следующие параметры:
-
концентрация растворенного кислорода в аэробных зонах;
-
температура сточных вод (оптимальный диапазон 10–35°С);
-
наличие токсичных веществ и соединений, ингибирующих микроорганизмы;
-
соотношение органических загрязнений и биогенных элементов (БПК : N : P);
-
доза и возраст активного ила;
-
гидравлическая нагрузка на сооружения.
При недостатке органического субстрата или нарушении соотношения БПК/Азот требуется дополнительное введение питательных компонентов для поддержания жизнеспособности микроорганизмов и обеспечения нормативного качества очистки.
Способы удаления фосфора
Удаление фосфора из сточных вод может осуществляться биологическим или химическим методом. Биологическое удаление основано на способности фосфорных бактерий (Accumulibacter) накапливать фосфор в аэробных условиях сверх физиологической потребности с последующим удалением избыточного ила. Химический метод предполагает дозирование коагулянтов (солей алюминия или железа), которые связывают растворенные фосфаты в нерастворимые соединения, выпадающие в осадок.
Оборудование для биологической очистки: конструктивные особенности
Корпуса блоков биологической очистки изготавливаются из конструкционной стали с антикоррозионным покрытием либо из нержавеющей стали марок AISI 304, 316 и 321, что обеспечивает длительный срок эксплуатации в агрессивной среде. Внутренние элементы (перегородки, лотки, узлы переливов) выполняются из полимерных материалов, устойчивых к коррозии и биологическому обрастанию.
Для интенсификации осаждения активного ила вторичные отстойники оснащаются тонкослойными модулями, которые увеличивают площадь отстаивания и сокращают время пребывания воды в зоне сепарации. Доочистка на биофильтрах позволяет удалить остаточные взвешенные вещества и неосевшие хлопья ила.
Требования к размещению и эксплуатации
При проектировании блоков биологической очистки учитываются климатические условия региона — оборудование может размещаться как в отапливаемых павильонах, так и в утепленных корпусах с системой обогрева технологических трубопроводов. Необходимо предусмотреть резервирование насосного и воздуходувного оборудования для обеспечения бесперебойной работы при выводе агрегатов на техническое обслуживание.
Согласно СП 32.13330.2012 для сооружений биологической очистки производительностью свыше определенных значений требуется резервирование основных технологических линий или установка дополнительных емкостей для усреднения расхода и состава стоков.
