Вербицкий Т.П., Курнилович О.Б.
Технология удаления азота аммонийного из сточных вод в аэротенках при использовании мелкопузырчатых полиэтиленовых аэраторов НПФ "Экополимер"

Описаны результаты реконструкции аэрационной системы аэротенков Северной станции аэрации города Кривой Рог.
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.
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.
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 БПК – 117 мг/л (БПК – 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.м³/сут.
До выполнения работ по расширению и реконструкции качество очистки по БПК 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 БПК 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 БПК. Величина БПК 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.

Источник: Вербицкий Т.П., Курнилович О.Б. Технология удаления азота аммонийного из сточных вод в аэротенках при использовании мелкопузырчатых полиэтиленовых аэраторов НПФ "Экополимер" // Экология, технология, экономика водоснабжения и канализации: Сб. докл. Междунар. конгр. (Ялта, 18–22 мая. 1999г.). – X.: Из-во "Проспект", 1999.