Приведены схемы обработки и очистки хозяйственно-бытовых сточных вод по предлагаемой комбинированной технологии глубокого удаления аммонийного азота и органических примесей. Показаны результаты сравнительных производственных испытаний физико-химической и биологической очистки стоков от ионов аммония на городских канализационных очистных сооружениях.
Ключевые слова: хозяйственно-бытовые сточные воды, аммонийные формы азота, физико-химическая и биологическая очистка.
Глубокая очистка сточных вод от соединений азота требуется в настоящее время органами здравоохранения и комитетами природных ресурсов практически повсеместно, а для этого необходимы дополнительные огромные капитальные вложения, что обуславливает остроту проблемы и актуальность ее решения.
Большой интерес представляют комбинированные схемы очистки сточных вод от азотосодержащих соединений с использованием преимуществ физико-химических и биологических методов удаления различных форм азота.
В работе [1] были показаны преимущества способа окисления азота обработкой сточной воды хлором и кислородом при избыточном давлении. Авторами была исследована новая комбинированная технология удаления аммонийного азота из сточных вод с использованием физико-химических и биологических методов, заключающаяся в предварительном полном кислородонасыщении стоков под избыточным давлением, последующей обработке сточных вод хлорсодержащими реагентами и окончательной биологической очистке с активацией кислородонасыщенного возвратного ила постоянным электрическим током.
Производственные испытания комбинированной технологии с использованием физико-химического и биологического методов удаления ионов NH
из сточных вод производилось на канализационных очистных сооружениях (КОС) г. Заречный Пензенской области производительностью 35000 м3/сут.
В голове очистных сооружений КОС г. Заречный находится насосная станция перекачки городских стоков с установленными в ней двумя рабочими и одним резервным насосами марки ФГ 800/32 и приемная камера сточных вод емкостью 180 м3. Вода от насосной станции подается в камеру гашения напора по трубопроводу диаметром 400 мм, длиной 160 м и далее поступает на песколовки и первичные отстойники (рис.1).
В результате проведения реконструкции на одном из насосных агрегатов 2 была смонтирована байпасная линия 3 с эжектором 4.
Были проведены исследования по изучению влияния доз активного хлора и концентраций растворенного кислорода на эффективность удаления аммонийного азота из сточных вод при заданных параметрах давления в трубопроводе и времени обработки.
Рис.1. Схема сооружений перекачки и первичной физико-химической обработки сточных вод на КОС г.Заречный: 1-приемный резервуар исходного стока; 2-насосы; 3-байпасная линия; 4-эжектор; 5-напорный трубопровод; 6-камера гашения напора; 7-песколовки
Давление в напорном патрубке насоса ФГ 800/32 было равно 0,3 МПа, на выходе в камеру гашения напора 0,14 МПа. Воздух поступал через эжектор 7 во всасывающий патрубок работающего насоса 2. Расход эжектируемого воздуха регулировался вентилем на воздушном патрубке эжектора. Рабочее колесо насоса обеспечивало высокую степень диспергирования и растворения пузырьков воздуха в сточной воде. При расходе сточных вод 800 м3/ч скорость движения в трубопроводе d=400 мм составляла 1,7–1,8 м/с, что соответствовало времени контакта растворенного кислорода воздуха с водой 80–90 с при длине трубопровода l=160 м. Хлорная вода с различными дозами хлора вводилась в трубопровод 5 непосредственно перед изливом потока в камеру 6. Пробы воды отбирались из приемного резервуара 1 (см. рис. 1) и на выходе из трубопровода в камеру 7. Отобранные пробы анализировались по следующим показателям: азот аммонийный, растворенный кислород, остаточный хлор, ХПК. Данные анализов показаны в таблице 1 при обработке воды различными дозами хлора Dхл и при различных концентрациях кислорода в стоке Ск на выходе в камеру гашения напора.
Таблица 1
Результаты внедрения физико-химического метода первичной обработки сточных вод на ОСК г. Заречный
|
Показатели |
Концентрация в сточных водах, поступающих на очистные сооружения, мг/л |
Концентрация загрязнений сточных вод на выходе в первичные отстойники, мг/л |
|||
|
Дхл=5 мг/л Ск=4,3 мг/л |
Дхл=5 мг/л Ск=7,8 мг/л |
Дхл=10 мг/л Ск=4,7 мг/л |
Дхл=10 мг/л Ск=7,9 мг/л |
||
|
NH |
20,8–22,3 |
18,4 |
16,2 |
15,6 |
12,0 |
|
ХПК |
192–201 |
182 |
170 |
165 |
154 |
Практическое внедрение способа активации возвратного ила для интенсификации удаления аммонийных форм азота из сточных вод при их биологической очистке проводилось на аэротенках-вытеснителях канализационных очистных сооружений г.Заречный Пензенской области. В состав биологических очистных сооружений входит блок, состоящий из четырех трехкоридорных аэротенков, оснащенных мелкопузырчатой системой аэрации. Кроме того, каждый аэротенк был оборудован установкой утилизации избыточной энергии потока возвратного ила, состоящей из эжектора и электрогидродинамического устройства (ЭГДУ), конструкция которого приведена в работах [2, 3, 4] (рис.2). Концентрация кислорода в потоке возвратного ила, проходящего через ЭГДУ, при работающем эжекторе 4 в среднем составляла Дки=3,3–3,8 мг/л.
Для увеличения концентрации растворенного кислорода в возвратном иле и улучшения процесса биологической очистки стока от аммонийного азота на подающем и всасывающем патрубках центробежного насоса возвратного ила была смонтирована байпасная линия 2 с эжектором 3, после включения которой содержание растворенного кислорода в иловой смеси на входе в ЭГДУ увеличилась до Дкн=6,2–6,5 мг/л.
Такое увеличение стало возможным благодаря тому, что трубопровод от центробежного насоса 1 до эжектора 4 длиной 250 м стал выполнять роль весьма совершенного смесителя иловоздушного потока. Подача насоса 1 составляла 320 м3/ч, через эжектор 3 пропускался расход 10–12 м3/ч. В связи с высокой инерционностью процессов, происходящих в промышленном аэротенке изучение биологической очистки сточных вод с использованием электроактивированного и кислородонасыщенного возвратного ила производилось через 20 дней после включения байпасной линии.
Рис. 2. Схема биологической очистки сточных вод от аммонийного азота: 1- насос возвратного активного или; 2 — байпасная линия; 3 — эжектор байпасной линии; 4 — эжектор на основной линии возвратного активного ила; В– воздуходувка; ВО — вторичный отстойник
Результаты, полученные при внедрении технологии с использованием физико-химического метода удаления ионов NH, а также электроактивации потока возвратного ила с высокими концентрациями растворенного кислорода на КОС г.Заречный представлены в таблице 2.
Разработанную схему кислородонасыщения возвратного активного ила с использованием байпасной линии с эжектором на циркуляционном насосе по существу можно считать самостоятельной системой гидравлической аэрации, которая добавляет к штатной системе аэрации дополнительную окислительную способность на начальных, наиболее загруженных участках аэротенков. Внедрение комбинированной технологии удаления аммнийного азота на КОС г. Заречный позволило значительно снизить нагрузку на водоем по биогенным элементам при сбросе очищенных сточных вод.
Таблица 2
Результаты внедрения комбинированной технологии удаления аммонийного азота и органических соединений из сточных вод на КОС г. Заречный Пензенской области
|
Показатели |
Концентрация в сточных водах, поступающих на биологическую очистку в аэротенках, мг/л |
Концентрация загрязнений сточных вод на выходе из сооружений биологической очистки сточных вод, мг/л при с различных концентрациях кислорода в возвратном иле |
||||
|
Без предварительной физико-химической обработки |
С предварительной физико-химической обработкой при Дхл= 10 мг/л Ск=7,9 мг/л |
Без предварительной физико-химической обработки стоков |
С предварительной физико-химической обработкой стока |
|||
|
Дки=3,5 мг/л |
Дки=6,5 мг/л |
Дки=3,5 мг/л |
Дки=6,5 мг/л |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Взвешенных веществ |
98,2 |
98,2 |
11,2 |
11,2 |
10,8 |
10,8 |
|
ХПК |
198 |
154 |
37 |
23 |
21 |
18 |
|
NH |
21,0 |
12,0 |
7,6 |
4,2 |
1,8 |
1,0 |
|
NO |
- |
0,08 |
0,75 |
0,66 |
0,52 |
0,43 |
|
NO |
- |
0,12 |
7,3 |
5,2 |
4,9 |
4,2 |
|
Иловый индекс, см3/г |
— |
— |
115 |
108 |
105 |
98 |
|
Прирост активного ила, г/м3 |
— |
— |
80 |
76 |
74 |
70 |
Литература:
1. Гришин, Б. М. Удаление соединений азота из сточных вод с применением окислителей / Б. М. Гришин, А. Н. Кошев, Н. Н. Ласьков, М. В. Бикунова // Региональная архитектура и строительство. — 2013. № 2.
2. Гришин, Б. М. Совершенствование конструкций электрогидродинамических устройств, используемых для обработки возвратного активного ила аэротенков / Б. М. Гришин, С. Ю. Андреев, М. В. Бикунова, С. В. Ишев // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2008. № 10.
3. Гришин, Б. М. Вихревые гидродинамические устройства для интенсификации работы городских КОС / Б. М. Гришин, С. Ю. Андреев // Водоснабжение и санитарная техника. 2007. № 6–1.
4. Гришин, Б. М. Обработка возвратного активного ила в вихревом электрогидродинамическом устройстве / Б. М. Гришин, С. Ю. Андреев // Водоснабжение и санитарная техника. 2006. № 3–1.
