Физико-химические .методы удаления азота.

Другие методы обеззараживания.

Перманганат калия. Этот реа­гент взаимодействует с органическими и неорганическими веществами, что препятствует его дезинфицирующему действию, в результате оно оказыва­ется намного ниже, чем у хлора и озона. Дезинфицирующее действие пироксида водорода также проявляется при высоких дозах.

Известь, Известкование применяется обычно в сочетании с удалением аммонийного азота из сточных вод отдувкой. Необходимый гигиенический эффект при обработке сточных вод достигается при использовании больших доз реагентов, что сопровождается образованием огромного коли­чества осадка. Этот факт, так же как и высокая стоимость обеззараживания этим методом, существенно ограничивает применение известкования и де­лает его неприемлемым для использования на малых, средних и крупных станциях аэрации.

Феррит натрия. Твердая соль, содержащая железо в степени окис­ления (+6), служит одновременно окислителем и коагулянтом. Это один из самых эффективных неорганических дезинфектантов, однако его исполь­зование связано с проблемами синтезирования реагента и не вышло из ста­дии лабораторных испытаний. Мало распространенным реагентом является перуксусная кислота. Опытно-промышленные испытания в Англии пока­зали ее эффективность.

Радиационное обеззараживание. Гамма-установки типа РХУНД работают по следующей схеме: сточная вода поступает в полость сетчатого цилиндра приемно-разделительного аппарата, где твердые включения (бин­ты, вата, бумага и т.п.) увлекаются вверх шнеком, отжимаются в диффузоре и направляются в бункер-сборник. Затем сточные воды разбавляются ус­ловно чистой водой до определенной концентрации и подаются в аппарат гамма-установки, в котором под действием гамма-излучения изотопа Со⁶⁰ происходит процесс обеззараживания. Обработанная вода сбрасывается в канализационную систему городских сточных вод.

20. Доочистка сточных вод, её цель. Сооружения для доочистки сточных вод, назначение, достоинства и недостатки.

Цели доочистки СВ

1. Глубокое изъятие органических загрязнений, доведение концентраций по взвешенным веществам и БПК до 3-5 мг/л

2. Удаление из СВ биогенных элементов, доведение концентраций азота и фосфора до нормативно допустимым к сбросу в рыбо-хоз. Водоём.

3. Изъятие из СВ специфических загрязнений, которые не могут быть изъяты в классический технологии биологической очистки

4. Изъятие из воды токсичных загрязнений.

Снижение концентраций органических загрязнений и взвешенных веществ чаще всего происходит на таких сооружениях биологической доочистки как:

1. Биологические пруды – искусственно созданные водоемы, в которых

моделируются условия естественного самоочищения. Данные сооружения обеспечивают высокую степень очистки СВ.

Глубина биопрудов 0,5-1 м. Располагаются они каскадно. Это позволяет обеспечить условия для развития определённого ценоза организмов и соответственно увеличить скорость окисления органических веществ в каждом из биологических прудов.

«–»

1. Занимают большие площади.

2. Невозможно контролировать процесс.

2. Различного рода СФ, в качестве загрузки на которых на ряду с

песчанно-гравийной, используются разные сорбционные загрузки (АУ, керамзит)

Применяемые фильтры могут быть следующих типов: 1. однослойные с восходящим или нисходящим движением воды. 2. Многослойные. 3. Каркасно-засыпные.

При фильтровании биологически очищенной сточной жидкости происходит снижение содержания взвешен­ных веществ путем изъятия частиц активного ила и накопления их в фильт­рующей загрузке. Этот процесс близок к тем процессам, которые характер­ны для фильтров систем водоснабжения.

При фильтровании одновременно протекают два процесса: адсорбция частиц взвеси к поверхности зерен фильтрующего материала и ранее адсорбированным загрязнениям, и их отрыв под действием гидродинамического давления потока жидкости.

В результате действия этих двух факторов происходит продвиже­ние фронта загрязнений в глубь фильтрующего слоя. По мере заиливания фильтрующего слоя наступает момент, когда вследствие разрушения осадка в толще загрузки и выноса вторичных частиц происходит ухудшение качества фильтрата.

В настоящее время в качестве загрузки используют АУ, которые обладают высокой сорбционной способностью, а так же могут использоваться в качестве носителей биомассы. АУ используют в виде ПАУ (0,07-0,12мм) и ГАУ(0,2-7 мм).

Недостатком является регенерация АУ, требующая больших затрат. Так же при регенерации падает сорбционная способность.

Поэтому используют комбинированный метод, когда АУ являются носителями биомассы – биосорберы - при этом процесс очистки углубляется и исключается регенерация угля.

21. Микрофильтры и барабанные сетки.

Принцип работы микрофильтров заключается в следующем. Сточ­ная вода из подводящего канала но впускной трубе поступает внутрь бара­бана микрофильтра, фильтруется через сетчатые стенки и поступает в ре­зервуар, в котором расположен барабан фильтра. Затем из резервуара через водослив изливается в отводящий канал фильтрата. Хлопья активного ила, водоросли и другие плавающие загрязнения задерживаются на сетке с раз­мерами отверстий 35 мкм. При вращении барабана сетка с прилипшими к ней загрязнениями поступает в зону действия промывных труб, промывает­ся и вновь погружается в воду.

«–»

1. Частые промывки (8-12 раз в сутки)

2. В воде должны отсутствовать вещества затрудняющие промывку (смолы, нефть, жиры, масла)

3. Концентрация в исходной воде не должна превышать 40 мг/л по взвешенным веществам

4. Ультрафильтрация, наномембранные технологии.

Мембраны могут быть сделаны из различных материалов – металлические, керамические, полиэтиленовые.

Так же они могут быть – плоские, трубчатые, листовые, рамные, половоконные.

Чаще всего при очистке СВ используют последние.

Выбор типа мембраны и диаметра пор зависит от того, какой тип загрязнений необходимо задержать.

Если размеры молекул будут больше пор мембраны, то на ёё поверхности образуется слой кека, который ухудшает процессы очистки. Так же, если размеры пор = размерам молекул загрязнений, то поры мембраны забиваются, что тоже нарушает процесс фильтрования.

При прекращении нормального режима фильтрации необходимо производить промывку обратным током воды.

Резервуар ОСВ реактор/мембрана насос РЧВ

Сброс

В настоящее время существуют установки, соединяющие в себе мембранные технологии и сорбцию на угле – биомембранный реактор.

5. Ершовые фильтры (биореактор)

На ершовой загрузке используют и при биологической очистке для увеличений массы АИ и ускорения процесса изъятия загрязнений.

На ершовой загрузке накапливаются прикреплённые микроорганизмы, которые в отличие от свободно плавающего АИ, не перемещается в отстойник. Колонии прикрепленных организмов менее требовательны к концентрации кислорода, многие из них обитают внутри ерша, относятся к факультативным анаэробам.

В процессе изъятия загрязнений происходит частичное отмирание прикреплённых микроорганизмов, но они остаются на поверхности ершей. Для их удаления периодически под ершовую загрузку подают кислород.

При доочистке нагрузка не должна превышать 100-200 мг БПК/кг в час. Зольность ила -0,3. Потребность в ершах определяется массой снимаемых загрязнений с учётом окислительной мощности 1 кг микроорганизмов.

Как правило, доочитску СВ в биореакторе проводят ступенчато

1. С 15-10

2. С 10-7,5

3. 7,5-3

Такой приём обеспечивает уменьшение времени доочистки, так как скорость окисления при снижении до 10 мг/л будет существенно выше, чем при снижении органических загрязнений сразу до 3х.

21.Способы удаления азота и фосфора. Технологические схемы процесса.

Глубокая очистка сточных вод от биогенных элементов. Тради­ционная биологическая очистка позволяет изъять основную массу органически загрязняющих веществ, но не может обеспечить достаточную, по требованиям настоящего времени, глубину удаления соединений азота и фосфора, а также органических веществ. В процессе очистки происходит трансформация и час­тичное (до 20-40%) изъятие аммонийного азота и фосфора. При этом в ходе очистки протекают процессы аммонификации и последующей нитрификации азота, а также гидролиз соединений фосфора.

Проблема удаления азот- и фосфорсодержащих соединений возникла в связи с ухудшением качества воды рек и водохранилищ, вызванною эвтрофикацией, которая обуславливается наличием избыточного количества пита­тельных элементов в поверхностных слоях воды, что, в свою очередь, вызыва­ет усиленный рост водорослей и макрофитов. Водная растительность мешает прохождению света вглубь водоема, потребляет растворенный кислород и приводит к созданию условий, несовместимых с жизнью теплокровных орга­низмов и, таким образом, к исчезновению фауны водоемов.

Среди методов очистки сточных вод от соединений азота известны следующие: биологические, физико-химические, электрохимические, мето­ды отдувки, ионного обмена.

Биологический метод удаления а юга.

Биологический метод очи­стки сточных вод от соединений азота основан на процессах нитрификации и денитрификации. Процесс нитрификации представляет собой совокуп­ность реакций биологического окисления аммонийного азота до нитритов и далее до нитратов. В ходе денитрификация происходит окисление орга­нических веществ при восстановлении азота нитратов до свободного азота.

Для денитрифицирующих бактерий характерной особенностью яв­ляется возможность использовать источники энергии или в присутствии кислорода или без него с восстановлением нитратов и образованием азота (N2).

NH4+O2 = NO2 +O2 = NO3 +O2 = NO2 =NO = N2

Биологические процессы глубокой очистки сточных вод от соедине­ний азота можно осуществить двумя способами:

– с использованием биомассы (активного ила), находящейся во взвешенном состоянии;

– с использованием прикрепленной активной биомассы.

В обоих способах могут быть использованы комбинированные и раз­дельные системы очистки. В комбинированных системах в одном сооружении предусматривается проведение нитрификации и денитрификации, а в раздель­ных - только нитрификации или денитрификации. В раздельных системах с использованием взвешенной культуры процессы очистки сточных вод от органических веществ, нитрификация и денитрификация осуществляются специфическими илами; после каждой ступени имеется свой вторичный отстойник. Последовательность отдельных стадий процесса очистки может быть самая разнообразная.

Денитрификатор/1отст. Аэрот нитриф 2 отстойник

Возвратный ил

Эта схема весьма распространенна, так как на существующих ОС всегда присутствует первичный отстойник, а необходимость в нем часто отсутствует.

СН₃ОН

Денитриф Аэротенк Нитрификатор 2 отстойник

^{Возвратный ил}

Отстойник Аэротенк Нитриф денитриф постаэратор 2отстойник

Так же нитрификатор и денитрификатор могут быть встроены в аэротенк в виде коридоров.

Одним из возможных методов очистки сточных вод от азота явля­ется очистка в биологических прудах с массовым развитием водорослей. В результате жизнедеятельности зеленых водорослей в прудах осуществля­ется непосредственное потребление соединений азота из сточных вод, а также значительное снижение концентраций других остаточных загрязне­нии. В этом случае технологическая схема доочистки сточных вод преду­сматривает трехсекционный аэрируемый биопруд, где в первых двух сек­циях происходит доочистка сточных вод за счет развивающихся водорос­лей, а в третьей возможно наращивание зоопланктонных организмов, ути­лизирующих водоросли.

Введение в биологических прудах искусственной аэрации позволя­ет не только существенным образом повысить производительность этих сооружений, но и обеспечить в течение всею года стабильность качества очищенных вол и практически исключить влияние климатических условий на процессы очистки.

Физико-химические .методы удаления азота.

Хлорирование ак­тивным хлором

При добавлении хлора к воле образуются хлорноватистая и соляная кислоты. Аммиак реагирует с хлорноватистой кислотой, образуя хлорамины. Прибавление активного хлора превращает хлорамины в закись азота - нерастворимый газ.

Недостаток чрезмерною хлорирования состоит в том, что почти весь вводимый хлор восстанавливаем в ионы хлорида, что приводит к повышению концентрации растворенных солей в очищенной сточной воде.

Метод обратного осмоса.

Применение полупроницаемых мем­бран позволяет достигать эффекта очи­стки от азотсодержащих соединений до 98,5%. Но процесс, основанный на свободном пропуске молекул растворителя при фильтровании сквозь мем­брану и задержке молекул или ионов растворенных веществ, требует тщательной предварительной очистки и умягчения воды.

Метод окисления озоном.

Применение озонирования целесообраз­но лишь в случаях перехода аммонийного азота в нитратную форму. Амми­ак полностью окисляется в нитрат, в результате устраняется расход кисло­рода на окисление азота в отходах. Причем эффективного удаления аммиака можно достичь только при поддержании щелочной среды.

Метод отдувки аммиака.

Способ удаления аммиака основан на отдувке из раствора воздухом при рН —11. Сточная вода после обработки известью (для осаждения фосфора) насосами перекачивается в верхнюю часть охладительной башни и распределяется по загрузке колонны. Нагнетаемый воздух пропускают через загрузку для извлечения ам­миака из капель воды. Простота этого процесса делает его наиболее деше­вым методом денитрификации в тех случаях, когда предварительно удаля­ется фосфор путём обработки сточной воды известью.

Ионный метод.

Эффек­тивность процесса ионообмена не зависит от температуры сточных вод, поступающих на очистку. К тому же эффективность удаления аммиака при ионообмене значительно выше, и этот процесс заслуживает внимания в тех случаях, когда требуется обеспечить очень низкую концентрацию азота в воде после очистки.

Ионы аммония и нитратов присутствуют в сточных водах в низких концентрациях и их трудно экстрагировать посредством ионного обмена. Для того, чтобы процесс денитрификации, проводимый путем ионного об­мена, был экономичным, необходимы материалы, обладающие высокой избирательной способностью по отношению к неорганическому азоту. Отработанный обменный материал регенерируется с помощью известково­го раствора, который затем подвергается отдувке воздухом с выделением аммиака в атмосферу.

Электрохимический метод.

Метод основан на электролизе мор­ской воды, в результате которого выделяющаяся гидроокись магния всту­пает в реакцию с содержащимися в сточных водах ионами фосфора и ам­миаком с образованием нерастворимой комплексной соли. Одновременно из-за выделения на аноде Сl₂ происходит обеззараживание сточных вод и частичное окисление органических загрязнений. В качестве электродов для данного метода используются пластинчатый графит (анод) и нержавеющая сталь (катод). Установлено, что наиболее эффективная и стабильная очист­ка с удалением 80-85% аммонийного азота и до 90% ортофосфатов дости­гается при добавлении в обрабатываемую сточную воду 20% морской воды.

В большинстве случаев параллельно с очисткой сточных вол от соединений аммонийного азота происходит снижение концентрации соединений фос­фора.

Методы удаления фосфора.

Фосфаты удаляются

– химическими,

– физико-химическими и

– биологическим (за счёт модификации биологиче­ского процесса включения фосфора в клеточное вещество), методами ли­бо

– биохимическим путём.

Физико-химические методы

Адсорбционный метод.

Фосфор поглощается поверхностью сор­бента. Сорбент может быть приготовлен из гранулированной окиси алюминия, активированной окисью алюминия и сульфата алюминия, гидратированным диоксидом титана, активированными оксидами 3-ей и 4-ой групп металлов периодической системы элементов, нанесёнными на волокнистый материал. Обнаружена высокая адсорбционная способ­ность доломита по отношению к примесям соединений фосфора.

В магнитном поле.

При этом способе фосфаты связывают реа­гентом в нерастворимые соединения, после чего вводят магнитный материал и воздействуют магнитным полей, в результате чего выделя­ется фосфатсодержащий осадок.