Влияние технологических параметров работы реактора периодического действия на эффективность процесса глубокой очистки сточных вод от соединений азота

Введение.

В природе азот и его соединения имеют различные формы, круговорот азота в почве или в воде - достаточно сложный процесс. При этом повышение концентрации соединений азота в водной среде может представлять определенную опасность для экосистемы. Если эффективность очистки сточных вод от соединений азота на станции очистки сточных вод не обеспечивается, в поверхностных водах водоемов начинается процесс эвтрофикации, который сопровождается стимуляцией роста водорослей. Процесс глубокой очистки сточных вод от питательных веществ и биогенных элементов, особенно от аммонийного азота и соединений азота, - основная задача станции очистки сточных вод в современном мире. За счет создания аэробной и аноксидной среды в сооружениях со взвешенным активным илом реализуются биохимические реакции нитрификации и денитрификации. Для увеличения эффективности очистки сточных вод от соединений азота с применением взвешенной микрофлоры необходимо определение влияния технологических параметров -- водородного показателя pH, концентрации растворенного кислорода и окислительно-восстановительного потенциала (ORP) на процесс глубокой биологической очистки.

Материалы и методы.

С целью определения влияния технологических параметров на скорость нитрификации и денитрификации в биологическом реакторе проведены эксперименты, направленные на решение поставленных задач по каждой реакции.

Результаты.

Получены значения удельной скорости нитрификации при оптимальном значении pH реактора. Для процесса денитрификации произведена оценка отношения между концентрацией растворенного кислорода, потенциалом ORP и удельной скоростью денитрификации.

Выводы.

Показано, что значение pH, концентрация растворенного кислорода и ORP играют значительную роль в процессе глубокой биологической очистки сточных вод от соединений азота.

1. Воронов Ю.В., Яколев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод. М. : Изд-во АСВ, 2006. 704 с.

2. Tchobanoglous G., Stensel H.D., Tsuchihashi R. Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery. 5th ed. McGraw- Hill, 2014.

3. Friedrich M., Jimenez J., Pruden A., Miller J.H., Metch J., Takacs I. Rethinking growth and decay kinetics in activated sludge - towards a new adaptive kinetics approach // Water Science and Technology. 2017. Vol. 75. Issue 3. Pp. 501-506. DOI: 10.2166/wst.2016.439

4. Ramdani A., Dold P., Deleris S., Lammarre D., Gadblois A., Comeau Y. Biodegradation of the endogenous residue of activated sludge // Water Research. 2010. Vol. 44. Issue 7. Pp. 2179-2188. DOI: 10.1016/j.watres.2009.12.037

5. Van Haandel A., van der Lubbe J. Handbook of biological wastewater treatment. 2 ed. London : IWA Publ., 2012. 770 p.

6. Polprasert C. Organic Waste Recycling: Technology and Management. 3 ed. London : IWA Publ., 2007. 516 p.

7. Leal L.H., Temmink H., Zeeman G., Buisman C.J.N. Comparison of Three Systems for Biological Greywater Treatment // Water. 2010. Vol. 2. Issue 2. Pp. 155-169. DOI: 10.3390/w2020155

8. Law Y., Ye L., Pan Y., Yuan Z. Nitrous oxide emissions from wastewater treatment processes // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 2012. Vol. 367. Issue 1593. Pp. 1265-1277. DOI: 10.1098/rstb.2011.0317

9. Margi A., Flotats X. Modelling of biological nitrogen removal from the liquid fraction of pig slurry in a sequencing batch reactor // Biosystems Engineering. 2008. Vol. 101. Issue 2. Pp. 239-259. DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2008.08.003

10. Панова И.М., Нойберт И. Биологическая очистка по технологии SBR // Экология производства. 2014. № 6. С. 58-61.

11. Poltak R.F. Sequencing Batch Reactor Design and Operational Considerations. New England Interstate Water pollution control commission, 2005.

12. Onnis-Hayden A., Dair D., Johnson C., Schramm A., Gu A.Z. Kinetics and nitrifying populations in nitrogen removal processes at a full-scale integrated fixed-film activated sludge (IFAS) plant // Proceedings of the Water Environment Federation. 2007. Issue 15. Pp. 3099-3119. DOI: 10.2175/193864707787973789

13. Henze M., Gujer W., Mino T., van Loosedrecht M. Activated Sludge Models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 // Water Intelligence Online. 2015. Vol. 5. Issue 0. P. 9781780402369. DOI: 10.2166/9781780402369

14. Morling S. Nitrogen removal efficiency and nitrification rates at the Sequencing Batch Reactor in Nowy Targ. Poland, 2008. Vol. 8. No. 11. Pp. 121-128.

15. Song X., Zhao L., Liu D., Zhao J. Step-feeding SBR for nitrogen removal from expressway service area sewage. Penang, Malaysia, 2017. P. 040021. DOI: 10.1063/1.4977293

16. Чан Ха Куан, Гогина Е.С. Методы реконструкции и модификации реактора периодического действия станций очистки сточных вод во Вьетнаме // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 5 (128). С. 589-602. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.5.589-602

17. Чан Ха Куан, Гогина Е.С. Применение загрузочного материала BioChip в реакторе периодического действия // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. № 4. С. 592-604. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.4.592-604

18. Byung-Dae Lee. Theoretical Evaluation of Nitrogen Removal in Anoxic-oxic-anoxic-oxic Process // International Journal of Chemical, Environmental & Biological Sciences. 2016. Vol. 4. No. 3. P. 4.