Новые технологии для решения современных задач очистки сточных вод

Технология строительных процессов. Механизмы и оборудование

ВЕСТНИК МГСУ

УДК 628

Н.А. Залетова, Ю.В. Воронов

ФГБОУВПО «МГСУ»

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЗАДАЧ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Показано, что современные требования к качеству сточных вод, сбрасываемых в водные объекты, обусловливают необходимость применения новых технологий очистки сточных вод. Наиболее доступными для практического применения и перспективными технологиями являются технологии, основанные на чередовании аэробных и анаэробных условий обработки сточной воды и/или активного ила, технологии с применением прикрепленной микрофлоры, а также реагентная обработка сточных вод.

Ключевые слова: сточные воды, предельно допустимая концентрация биологическая очистка, химическая обработка, органические вещества, соединения азота и фосфора, анаэробные и аэробные процессы, иммобилизованная микрофлора, реагенты.

Основным методом очистки городских сточных вод изначально (с начала XX в.) была признана биологическая очистка в искусственных условиях, основанная на жизнедеятельности микроорганизмов и воспроизводящая природные процессы самоочищения почв и водоемов. Весь дальнейший опыт подтверждает правильность выбранного направления, несмотря на то, что требования к качеству очищенных сточных вод постоянно менялись.

С первой половины 1990-х гг. органы охраны природы не только ужесточили нормируемые требования к содержанию загрязняющих веществ, но стали предъявлять требования к остаточному содержанию биогенных веществ. Последние практически отвечают уровню содержания соответствующих веществ в воде природных водоемов определенного класса сапробности.

Биогенные вещества в городских сточных водах представляют неотъемлемую часть загрязняющих веществ, поскольку являются результатом жизнедеятельности человека и широкого применения им моющих средств. Применяемая в настоящее время традиционная биологическая очистка представляет собой универсальный метод, позволяющий изымать до 95 % органических веществ, 20...40 % биогенных веществ — соединений азота и фосфора. Для выполнения действующих нормативов эффективность удаления фосфатов должна быть повышена до 95.98 %, аммония солевого до 98.99 %, при этом практически всегда необходимо ограничить в очищенной воде уровень нитратов и нитритов, образующихся в ходе биологической очистки. Одновременно нужно повысить глубину очистки от взвешенных и органических соединений.

К настоящему времени разработано большое количество методов глубокой очистки: модифицированные технологии биологической очистки, ионообменные технологии, сорбционные процессы, мембранная технология, кристаллизация, обработка в магнитном поле и пр.

Учитывая то, что методы очистки должны отвечать экологическим требованиям и при этом быть экономически доступными, наиболее приемлемыми являются модифицированные технологии биологической очистки.

Одним из направлений совершенствования технологий является биологическая очистка с чередованием аэробных и анаэробных условий обработки сточной воды и/или активного ила.

Наиболее широко аэробно-анаэробная технология обработки сточной воды применяется при использовании биологической нитрификации-денитрификации — практически единственного метода, позволяющего удалять все нормируемые в нашей стране соедине-

© Залетова Н.А, Воронов Ю.В., 2012

109

ВЕСТНИК г/2о12_

ния азота (аммоний солевой, нитриты и нитраты) из сточных вод. Метод заключается в окислении аммония солевого микроорганизмами активного ила до нитратов и нитритов с последующим восстановлением окисленных форм азота до газообразного азота и выделением азота в воздух. Она представляет собой единственно доступную технологию удаления азота для городских станций аэрации большой производительности. Достоинством метода является возможность использовать для его реализации существующие сооружения. Технология нитрификации-денитрификации с взвешенной биомассой достаточно полно изучена российскими специалистами.

К настоящему времени по технологии нитрификации-денитрификации работает или готовится перейти на новую технологию ряд станций аэрации [1, 2].

При определенных технологических параметрах анаэробно-аэробная очистка может обеспечивать повышенное изъятие фосфора. В данной технологии в активном иле преимущественное развитие получают виды микрофлоры, обладающие повышенной способностью к накоплению фосфора в клетках. Эффективность изъятия фосфора из сточной воды повышается до 60...70 %, а в отдельных технологических схемах — до 95 %. Преимуществом схемы биологической очистки с глубоким удалением фосфора биологическим методом является перспектива возвращения в природу продукта, содержащего фосфор, по своим качествам равноценного мелиоранту, обогащенному суперфосфатом, что может способствовать восстановлению круговорота фосфора в природе.

Широкие возможности открывает интенсивно развивающееся применение технологии биологической очистки сточных вод с использованием иммобилизованной микрофлоры. Прикрепленная микрофлора повышает общее содержание биомассы, а слоистая структура биопленки позволяет осуществлять параллельно аэробные и анаэробные процессы очистки сточных вод и тем самым интенсифицировать процесс очистки. В целом продолжительность процесса нитрификации-денитрификации сокращается до 2-3 раз по сравнению с аналогичной технологией со взвешенной биомассой. Ключевым моментом, обусловливающим эффективность технологии, является выбор носителя, который должен обладать определенными характеристиками: механической прочностью, биологической устойчивостью и др. К настоящему времени предложены установки с ершовыми, волокнистыми, листовыми, сетчатыми, нитчатыми, гофрированными, пленочными носителями, носителями из объемных элементов и пр., которые, размещают в аэротенках в виде блоков. Носители используются преимущественно в установках полной заводской готовности.

Получают распространение сооружения с иммобилизованной микрофлорой на зернистой загрузке в сооружениях фильтровального типа.

Важным и необходимым для формирования технологических схем очистки сточных вод, отвечающих современным требованиям, является использование химической обработки сточных вод. Химическая обработка должна быть применена для глубокого удаления соединений фосфора. Технология химического удаления фосфора заключается в связывании фосфатов в нерастворимые соединения, которые совместно с осадком выводятся из системы. Для исключения возможного отрицательного влияния ионом металлов на биологический процесс необходимо соблюдение установленных технологических параметров [3].

Таким образом, к настоящему времени начал реализовываться ряд вновь разработанных технологических процессов, позволяющих обеспечить очистку городских сточных вод до установленных нормативов.

Большой потенциал биологических процессов, широкие возможности в выборе и изготовлении носителей иммобилизованной биомассы, развивающееся производство реагентов, новые задачи по возвращению полезных ингредиентов сточных вод в природу свидетельствуют о необходимости продолжения создания новых технологий очистки сточных вод.

Библиографический список

1. Мухин В.А. Курьяновские очистные сооружения — стартовая площадка для новейших технологий // ВСТ. 2011. № 3.

110

ISSN 1997-0935. Уе5Шк MGSU. 2012. № 2

Технология строительных процессов. Механизмы и оборудование

ВЕСТНИК МГСУ

2. Санкт-Петербург покинул список загрязнителей Балтийского моря // ВСТ. 2011. № 7.

3. Залетова Н.А. Очистка городских сточных вод от биогенных веществ (соединений азота и фосфора) : дисс. ... д-ра тех. наук. М., 1999.

Поступила в редакцию в феврале 2012 г.

Об авторах: Залётова Нина Анатольевна — доктор технических наук, профессор кафедры водоотведения и водной экологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, дом 26, (499) 183-27-65, zaletova@netbynet.ru;

Воронов Юрий Викторович — доктор технических наук, профессор кафедры водоотведения и водной экологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, дом 26, (499) 183-27-65, amn_55@mail.ru.

Для цитирования: Залетова Н.А., Воронов Ю.В. Новые технологии для решения современных задач очистки сточных вод // Вестник МГСУ. 2012. № 2. С. 109—111.

N.A. Zaletova, Ju.V. Voronov

NEW TECHNOLOGIES TO SOLVE THE PRESENT-DAY CHALLENGES OF WASTE WATER TREATMENT

The author argues that the current standards of the quality of discharged waste waters are the drivers of new technologies of their treatment. Now traditional biological treatment is considered a universal method. However, compliance with the most recent standards requires that efficient removal of phosphorus in the course of biological processes must rise from 20 — 40 % to 98 — 99 %, efficiency of treatment of ammonium must go up to 98 — 99 %, while the share of nitrate and nitrite compounds formed in the course of biological treatment must be limited.

Given the fact that the contemporary method of treatment of waste water must meet the ecological requirements and be economical, improved technologies of biological treatment are most acceptable ones.

For practical purposes, the most solicited technologies are those that are based on the alternation of aerobic and anaerobic conditions of treatment of waste waters and/or active sludge. The most widely spread aerobic — anaerobic technology of treatment employs the method of biological nitrification — de-nitrification, which is the only method of removing all nitrogen compounds (ammonium, nitrite, nitrate) in accordance with the regulations that are effective in our country.

Any accompanying microflora boosts the overall biomass, and the laminar structure of the biological film assures the simultaneity of both aerobic and anaerobic processes, and, therefore, it intensifies the process of treatment.

Application of chemical treatment is an essential constituent of the waste water treatment technology, as it assures in-depth removal of phosphorus.

Key words: waste water, modern standards, biological treatment, chemical treatment, organic substance, nutrients, aerobic and anaerobic treatment, accompanying microflora, reagents.

References

1. Muhin V.A. Kur'janovskie ochistnye sooruzhenija — startovaja ploschadka dlja novejshih tehnologij [Kurianovo Treatment Plants as the Starting Point for New Technologies], VST, 2011, Issue # 3.

2. Sankt-Peterburg pokinul spisok zagrjaznitelej Baltijskogo morja [Saint-Petersburg Is Off the List of Baltic Sea Contaminators]. VST, Issue # 7, 2011.

3. Zaletova N.A. Ochistka gorodskih stochnyh vod ot biogennyh veschestv (soedinenij azota i fosfora) [Urban Waste Water Treatment from Nutrients (Nitrogen and Phosphorus)]. Thesis of dissertation for the title of doctor of technical sciences. Moscow, 1999.

About the authors: Zaletova Nina Anatol'evna — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Sewerage and Aquatic Ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, zaletova@netbynet.ru, 8 (499) 183-27-65;

Voronov Jurij Viktorovich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Department of Sewerage and Aquatic Ecology, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE), 26 Jaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russia, amn_55@mail.ru, 8 (499) 183-27-65.

For citation: Zaletova N.A., Voronov Ju.V. Novye tehnologii dlja reshenija sovremennyh zadach ochistki stochnyh vod [New Technologies to Solve The Present-Day Challenges of Waste Water Treatment], Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering], 2012, Issue # 2, pp. 109—111.

Technology of construction procedures. Mechanisms and equipment

111