Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Основная часть органических веществ удаляется из сточных вод в ходе их первичной и вторичной очистки. Процесс, следующий за вторичной очисткой, предназначен для удаления из сточных вод элементов питания растений. Эти элементы ответственны за эвтрофизацию озер и рек. Процесс, следующий за вторичной очисткой, обычно называют третичной очисткой сточных вод. В отличие от первичной и вторичной очистки третичная очистка пока мало распространена.

Проблема эвтрофизации озер и рек достаточно серьезна, но она была осознана лишь в последние десятилетия. В силу этого методы борьбы с эвтрофизацией не получили пока широкого распространения. В настоящее время, возможно, действует лишь несколько десятков установок подобного назначения. Тем не менее можно надеяться, что третичная очистка сточных вод будет все чаще вводиться в практику очистных станций во многих регионах.

Основная задача третичной очистки - удалить из сточных вод соединения, содержащие азот и фосфор. Именно эти элементы в основном обусловливают эвтрофизацию природных водоемов, приводящую к бурному росту водорослей. (Биологические основы эвтрофизации описаны нами в предыдущих обзорах). Фосфат-ионы, содержащиеся как в конечных продуктах обмена человека и животных, так и в моющих средствах, удаляются из сточных вод посредством одного комплекса процессов; соединения азота, такие, как аммиак, нитрат- и нитрит-ионы, удаляются при помощи другого комплекса процессов. Третичная очистка сточных вод может также включать адсорбцию с помощью угля тех остатков органических загрязнений, которые не были удалены при вторичной очистке. Все эти процессы достаточно дороги.

Удаление из сточных вод фосфатов осуществляется путем их химического осаждения с последующим отстоем. В поток сточных вод добавляются такие соединения, как соли двухвалентного и трехвалентного железа, соли алюминия и известь. Когда одно из этих соединений хорошо перемешивается со сточными водами, уже прошедшими вторичную очистку, происходит выпадение твердого осадка. Например, ионы кальция из извести (оксида кальция) соединяются с фосфат-ионами в сточных водах и образуют нерастворимые частицы фосфата кальция.

Эти частицы удаляются из потока путем простого физического процесса - осаждения. Специалисты полагают, что добавление химических реагентов для осаждения фосфатов можно делать и до поступления очищаемой воды в бассейн первичного отстоя. Это позволило бы одновременно выполнить сбор как органических загрязнений, так и выпадающих в осадок фосфатов. После осаждения фосфатов и их отстоя любое оставшееся во взвеси вещество можно удалить путем фильтрования через слой песка, угольной или гранитной крошки и гравия.

Азот содержится в сточных водах в виде аммиака, а также нитрат- и нитрит-ионов. К сожалению, мы не располагаем методами, с помощью которых на очистных станциях можно было бы удалить из сточных вод путем химического осаждения эти азотистые соединения.

Удаление азота, присутствующего в форме аммиака (NНз), весьма важно по целому ряду причин. Во-первых, аммиак губителен для рыбы. Во-вторых, аммиак соединяется с хлором, который добавляется к воде для уничтожения болезнетворных бактерий и вирусов. Реакции между хлором и аммиаком приводят к образованию соединений, называемых хлораминами, что уменьшает эффективность хлора в качестве дезинфицирующего средства. В-третьих, в водоемах аммиак окисляется бактериями, и на эти процессы затрачивается большое количество кислорода, растворенного в воде. Ионы аммония можно перевести в газообразный аммиак и затем выделить из воды посредством физического процесса, называемого отгонкой аммиака. Возможно и биологическое удаление аммиака; для этого сточные воды пропускают через аэрируемый резервуар со специальными штаммами микроорганизмов. Эти микроорганизмы превращают азот в аммиаке и нитратах в нитрат-ионы.

Нитрат-ионы следует удалять, поскольку они усиливают эвтрофизацию, однако существуют и другие веские доводы в пользу удаления из сточных вод нитрат- и нитрит-ионов. Если в питьевой воде содержится большое количество нитратов, то у маленьких детей может возникнуть серьезное заболевание крови - метгемоглобинемия. Нитраты из сточных вод можно удалить путем использования специальных штаммов микроорганизмов, которые разлагают нитраты на газообразный азот и воду. Для такой реакции необходимо присутствие метилового спирта; в ходе ее образуются углекислый газ, вода и газообразный азот.

Конечная процедура третичной очистки сточных вод состоит в пропускании потока обрабатываемой воды через башню, заполненную гранулами активированного угля. Такой уголь поглощает растворенные органические вещества, которые остались после предыдущих этапов очистки. Органические соединения «прилипают» к поверхности угольных гранул. Доочистка углем восстанавливает чистоту воды до такой степени, что всерьез рассматривается вопрос о повторном широком использовании этой воды в промышленности и быту после ее фильтрования и дезинфекции.

Одним из самых первых успешных опытов применения третичной очистки была очистка озера Тахо (шт. Невада, США) в конце шестидесятых годов прошлого века. Кристально прозрачная вода этого красивейшего озера была погублена буйным ростом водорослей, вызванным повышенным содержанием соединений азота и фосфора, которые поступали в озеро из местной канализационной сети. Специалисты пришли к выводу, что обычная первичная и вторичная очистка сточных вод не остановит деградацию озера. Именно поэтому в 1965 г. на озере Тахо начала работать установка третичной очистки воды. Это позволило удалить фосфаты и аммиак и осуществить до очистку воды путем пропускания ее через активированный уголь для удаления оставшихся органических веществ. Очищенная вода - чистая, бесцветная, лишенная запаха - тем не менее не сливалась в озеро, а перекачивалась на расстояние примерно 45 км в водохранилище Индиан-Крик, созданное в спешном порядке специально для приема очищенных сточных вод.

Соединения фосфора попадают в сточные воды при производстве суперфосфата, экстракционной фосфорной кислоты, термической фосфорной кислоты, фосфора и др. Основным источником фосфора в производственных сточных водах являются синтетические ПАВ. В сточных водах фосфор встречается в виде ортофосфатов, полифосфатов, фторсодержащих органических соединений и элементарного фосфора в основном в виде взвешенных частиц. ПДК для соединений фосфора колеблется в очень широких пределах, для фосфорорганических соединений (инсектицидов) она составляет от 0,001 до 0,4 мг/л.

Часто в сточных водах химических производств одновременно присутствуют соединения азота и фосфора. Являясь биогенными элементами, в случае превышения предельно допустимых концентраций, они могут вызвать эвтрофикацию (бурное развитие водорослей) водоемов или биологическое обрастание в системах оборотного водоснабжения.

Стоимость очистки от соединений азота значительно выше, чем от соединений фосфора. Поэтому при сбросе воды в водные объекты целесообразно удалять из нее соединения фосфора, вследствие чего нарушается естественный баланс между углеродом, азотом и фосфором, что предотвращает эвтрофикацию. При концентрации фосфора в воде водоема менее 0,001 мг/л эвтрофикация не наблюдается.

Для извлечения из воды фосфора могут быть использованы механические, физико-химические, электрохимические, химические и биологические методы, а также их комбинации. Методом механической очистки можно удалить фосфор, находящийся в воде в виде суспендированных частиц. Фосфорсодержащие частицы шлама отделяются от сточной воды в отстойниках различных конструкций, а также гидроциклонах. Для очистки сточных вод от фосфора можно использовать методы, основанные на окислении взвешенных и растворенных частиц фосфора кислородом воздуха, хлором или другими окислителями.

Далее вода нейтрализуется известковым молоком с осаждением взвешенных веществ. Однако, эффективность процесса отстаивания невелика: от 60 % до 80 % за 2 ч, 90 % за 4 ч. Для очистки от фторфосфатов наибольшее распространение получил реагентный метод путем выделения их в виде нерастворимых солей кальция, железа, алюминия, представляющих собой мелкодиспергированный коллоидный осадок фосфата.

Для очистки от ортофосфатов предложена схема очистки от фосфорного шлама, включающая отстойник (отстаивание 1 ч) и два последовательно установленных напорных гидроциклона, которая обеспечивает (80-85) %-е осветление. Для интенсификации процесса осаждения частиц фосфора используют коагулянты (Al2(SO4)3, FeCl2) и флокулянты (полиакриламид). Применение коагулянтов позволяет повысить эффект очистки до 98 %, а флокулянтов увеличить производительность примерно в 2 раза.

Образующийся фосфорный шлам, содержащий от 10 % до 30 % фосфора, направляется на сжигание или установку дистилляции (упаривания).

В то же время химический реагент взамодействует со щелочами, содержащимися в воде, образуя осадок из крупных хлопьев. Этот осадок вызывает коагуляцию мелкодисперсного коллоидного фосфата и взвешенных веществ, а также адсорбирует некоторую часть органических соединений, содержащих фосфор. В качестве реагентов используют соли двух- и трехвалентных металлов, чаще всего алюминия и железа, реже – известь.

В зависимости от требуемой степени очистки сточных вод от ортофосфатов на разных ступенях могут быть приняты различные дозы Al2(SO4)3, солей двух- и трехвалентного железа, необходимая доза которых превышает стехиометрическую в 1,3-1,5 раза. В качестве реагентов можно применять отработанные травильные растворы, при этом необходимо добавлять известь или едкий натр для создания оптимального значения рН среды.

Для разных по составу сточных вод необходимо проводить пробную коагуляцию с целью уточнения дозы реагента, который выполняет две функции - химическое осаждение фосфора и удаление коллоидов всех видов из воды в результате коагуляции. Процесс очистки улучшает добавление флокулянтов, например, ПАА, его доза составляет 0,5-1,0 мг/л.

Из физико-химических методов очистки от растворенных соединений фосфора можно использовать адсорбцию на доломите или волокнистом материале, с нанесенным на него гранулированным оксидом третьей и четвертой групп металлов периодической системы элементов.

Изобретение относится к реагентным способам обработки бытовых и промышленных сточных вод, а именно к очистке стоков от фосфатов, и может быть использовано на станциях очистки и водоподготовки, в частности на биологических очистных сооружениях. Обработку фосфорсодержащих сточных вод ведут полученным в промышленных условиях алюмохлоридным раствором - отходом (сточными водами) производства этилбензола, который характеризуется следующими показателями, г/дм 3: хлорид алюминия 1,5-8,2; свободная соляная кислота 1,1-48,0; рН 0,9-2,9. Алюмохлоридный раствор перед употреблением обрабатывают раствором щелочи, доводя величину рН до 3,8-4,3, а затем его добавляют в воду в количестве 1,0-3,2 дм 3 /м 3 (в пересчете на А1 +3 - 1,6-5,0 мг/дм 3). Обработку стоков и осаждение ведут при рН 6,5-7,4. Использование такого алюмохлоридного раствора для осаждения фосфатов позволяет получить осветленную воду хорошего качества, утилизировать отход производства, а также упростить и повысить стабильность процесса осаждения и последующего процесса биологической очистки.

Изобретение относится к реагентной обработке бытовых и промышленных сточных вод, а именно к очистке стоков от фосфатов, и может быть использовано на станциях очистки и водоподготовки, в частности на биологических очистных сооружениях (БОС).

Фосфор относится к числу биогенных элементов, имеющих особое значение в биологическом цикле как в водных объектах, так и в активном иле станций биологической очистки. При недостатке соединений фосфора в воде тормозится рост и развитие водной флоры и фауны, однако их избыток также приводит к негативным последствиям, вызывая развитие процессов эфтрофикации и ухудшение качества воды. Поэтому в технологии биологической очистки бытовых и производственных сточных вод на БОС существует настоятельная потребность снижения концентрации фосфатов в очищенных стоках до нормативов, предусмотренных санитарными нормами.

Соединения фосфора в природных и сточных водах представлены в виде ортофосфатов, полифосфатов и органических фосфорсодержащих соединений, причем преобладающей формой являются ортофосфаты.

Ортофосфорная кислота (средней силы), будучи трехосновной, способна образовывать три вида солей, например:

Кислые соли:

NaН 2 РO 4 первичный фосфорнокислый натрий;

Na 2 HPO 4 вторичный фосфорнокислый натрий;

Средняя соль:

Nа 3 РO 4 третичный фосфорнокислый натрий.

Все первичные фосфаты хорошо растворимы в воде, из вторичных и третичных растворимы лишь очень немногие, в частности соли натрия (Б.Н.Некрасов. Основы общей химии,. Т.1, изд. 3-е испр. и доп., М.: Химия, 1973, с.440).

В водах соединения фосфора как минеральные, так и органические могут присутствовать в растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Переход из одной формы в другую осуществляется сравнительно легко.

Обработку сточных вод осуществляют на очистных сооружениях как с использованием, так и без применения химических реагентов. Обработка воды коагулянтами позволяет перевести минеральные примеси в нерастворимую форму. К таким реагентам относятся соли кальция, железа и алюминия.

Способ очистки сточных вод, характеризующийся улучшенными характеристиками отделения твердых частиц, сниженной биологической потребностью в кислороде (БХПК) в очищенных сточных водах и повышенным удалением азота и фосфата, описан в пат. RU 2148033, 7 С 02 F 3/30. Из пат. RU 2145942, 7 С 02 F 1/52, 1/54, опубл. 27.02.2000, №6, известно, что очистку сточных вод ведут с использованием извести и гидролизующейся соли железа или алюминия при оптимальных значениях рН. Способ очистки сточных вод, включающий смешивание стоков с сернокислым алюминием (12-20 мг/л) при заданной величине рН (6,5-7,6), изложен в пат. RU 2145575, 7 С 02 F 1/52, опубл. 20.02.2000, №5.

Для очистки многотоннажных промышленных стоков с использованием химических реагентов является характерным большой расход дефицитных и дорогостоящих коагулянтов, производство которых сопряжено не только со значительными материальными затратами, но и с экологическими проблемами. На станциях очистки при этом возникает настоятельная потребность в сооружении реагентных хозяйств и их оснащении специальным технологическим оборудованием, что обуславливает высокую себестоимость очистки за счет больших материальных и энергетических затрат.

Наиболее близок по техническому решению к предлагаемому изобретению способ, изложенный в пат. RU 2151172, 7 С 12 F 3/10, опубл. 20.06.2000. №17. Сущность данного технического решения заключается в удалении взвешенных, коллоидных и растворенных органических и минеральных примесей методом коагуляции на стадии осаждения гидроксидом алюминия.

Общим признаком с предлагаемым изобретением является использование для агломерации частиц на стадии осаждения гидролизующейся соли алюминия. Данному способу присущи вышеперечисленные недостатки.

Наиболее близким к заявляемому способу очистки воды от фосфатов (прототипом) является способ извлечения из сточных вод (СВ) фосфатов, описанный в (В.А.Проскуряков, Л.И.Шмидт. Очистка сточных вод в химической промышленности. Изд. Химия, Ленинградское отделение, 1977, с.138). Сущность данного технического решения заключается в осаждении фосфатов сульфатом алюминия в щелочной среде. Эффективность очистки составляет 90-95%.

Кроме перечисленных выше недостатков, в данном случае имеет место вторичное загрязнение осветленной воды солями и ионами, т.к. характерной особенностью технических реагентов являются высокое содержание в них балласта и небольшое количество основного вещества (активное начало).

Задачей предлагаемого изобретения является:

Расширение ассортимента высокоэффективных, доступных и недорогих реагентов для извлечения фосфатов из сточных вод с сохранением высокой степени очистки воды;

Предотвращение вторичного загрязнения очищаемых стоков солями и ионами, содержащимися в используемых растворах реагентов;

Уменьшение себестоимости очистки за счет сокращения материальных и энергетических затрат;

Упрощение и повышение стабильности проведения технологического процесса;

Квалифицированное использование отхода производства.

Исключение указанных недостатков в способе очистки сточных вод от фосфатов, включающем обработку воды гидролизующейся солью алюминия, и достижение технического результата возможно за счет того, что в качестве гидролизующейся соли алюминия используют алюмохлоридный раствор - отход производства этилбензола, который характеризуется следующими показателями, г/дм 3: хлорид алюминия 1,5-8,2, свободная соляная кислота 1,1-48,0, величина рН 0,9-2,9, причем перед употреблением его обрабатывают раствором щелочи, доводя величину рН до 3,8-4,3, реагент вводят в воду в количестве 1,0-3,2 дм 3 /м 3 (в пересчете на А1 +3 1,6-5,0 мг/дм 3), а величина рН очищаемой воды изменяется в пределах 6,5-7,4.

Сопоставительный анализ прототипа и предлагаемого изобретения показывает, что общим признаком является использование в качестве осадителя фосфатов гидролизующейся соли алюминия.

Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что в качестве алюминийсодержащего реагента для осаждения фосфатов используют отход производства этилбензола - алюмохлоридный раствор, который перед добавлением в очищаемую воду обрабатывают щелочью до рН 3,8-4,3, доза реагента составляет 1,0-3,2 дм 3 /м 3 (в пересчете на Аl +3 1,6-5,0 мг/дм 3), а величина рН очищаемой воды изменяется в пределах 6,5-7,4.

Отличительной особенностью данного реагента является то, что он получен в промышленных условиях в результате производства этилбензола с использованием в качестве катализатора безводного хлорида алюминия и представляет собой сточные воды. Перед сбросом в общезаводские канализационные сооружения эти стоки обрабатывают щелочью для соблюдения санитарных норм по величине рН. Практика показала, что имеют место большие затраты материальных средств на защелачивание отхода и его дальнейшее обезвреживание.

Предложено подщелачивать алюмохлоридный раствор до рН 3,8-4,3, что позволяет получать раствор гидроксохлоридов алюминия общей формулы Al(OH) n Cl m , где n=1-5, m=6-n. Расход щелочи при этом значительно сокращается.

Предлагаемый способ испытан в лабораторных условиях. Обработанный щелочью раствор алюмохлорида добавляют в смесь хозбытовых и химзагрязненных фосфорсодержащих стоков, поступающих на первичные отстойники биологических очистных сооружений (БОС) в количестве 1,0-3,2 дм 3 /м 3 (в пересчете на Аl +3 1,6-5,0 мг/дм 3).

Для сравнения фосфорсодержащую воду обрабатывают раствором сульфата алюминия, количество добавленного реагента в пересчете на А1 +3 составляет 2,0 мг/дм 3 (24,7 мг/дм 3 по Al 2 (SO 4) 3 18 Н 2 О).

Опыты моделируют процесс отстаивания сточных вод в отстойниках БОС и их проводят следующим образом. Сточную воду перемешивают и разливают в мерные цилиндры, затем добавляют расчетную аликвоту того или иного реагента. Все пробы тщательно и однообразно перемешивают в течение 1-3 мин и отстаивают в течение 2-х часов при 18-22 С. В процессе отстаивания контролируют кинетику осаждения образующегося осадка, а по истечении 2-х часов осветленную воду декантируют от последнего и анализируют.

Экспериментальные данные показывают, что при добавлении в очищаемую воду названных выше реагентов наблюдается интенсивное хлопьеобразование, агломерация мелких частиц и осаждение образующихся продуктов гидролиза с адсорбированными на их поверхности загрязняющими веществами (фосфаты в т.ч.).

Эффективность выделения фосфатов из обработанной алюмохлоридом (2,0 мг/дм 3 по Аl +3) воды составляет не менее 90 мас.%. При использовании алюмохлорида в количестве 2,0 мг/дм 3 (по А1 +3) величина рН изменяется в пределах санитарных норм и составляет 6,9-7,4. Увеличение в сточных водах концентрации этого реагента до 5 мг/дм 3 (по Аl +3) не требует корректировки их величины рН, которая колеблется в пределах 6,5-7,2. Положительным моментом при использовании в качестве реагента алюмохлоридного раствора является более стабильное проведение процесса очистки воды. Достигнутая степень очистки стоков от фосфатов при использовании отхода производства представляется вполне допустимой, т.к. их остаточная концентрация в осветленной воде является необходимой и достаточной для нормального проведения в дальнейшем процесса биологической очистки названных выше стоков. Успешное проведение биохимической очистки сточных вод, а также эффективная денитрификация и дефосфатизация обусловлены тем, что в обработанной предложенным реагентом воде отношение концентрации БПК к концентрации соединений азота и фосфора соответствует требованиям санитарных норм.

Глубина очистки воды от фосфатов сульфатом алюминия (2,0 мг/дм 3 по Аl +3) составляет не менее 97 мас.%. Однако при использовании сульфата алюминия существенным недостатком является двухкратное увеличение в осветленной воде концентрации сульфат-ионов и общего солесодержания, снижение величины рН осветленной воды до 4,4-6,4, возможность передозировки названного реагента и дестабилизации процесса очистки воды. Добавление сульфата алюминия в осветляемую воду в количестве более 2,0 мг/дм 3 (по Аl +3) без корректировки величины рН также не представляется возможным, т.к. рН воды снижается до 4,3-5,7. Последнее, кроме того, не является оптимальным для осаждения фосфатов.

Предлагаемый способ очистки сточных вод от фосфатов позволяет:

Расширить ассортимент реагентов для извлечения фосфатов и получить при этом высокий эффект очистки;

Исключить необходимость проведения сложной, трудоемкой и дорогостоящей обработки (например, центрифугирования и нагревания) отхода производства перед его использованием;

Сократить материальные затраты на обработку отхода производства и очищаемой воды;

Исключить недостатки, характерные для традиционно используемых в процессах обработки воды реагентов, а именно: уменьшить влияние используемых реагентов на параметры санитарных норм очищаемой воды; исключить необходимость дополнительной обработки (корректировки величины рН) очищаемой воды как на стадии осаждения фосфатов, так и на стадии биологической очистки; уменьшить вторичное загрязнение очищаемой воды ингредиентами, содержащимися в используемых реагентах;

Упростить и повысить стабильность процесса осаждения фосфатов и проводимого затем процесса биологической очистки этой воды;

Утилизировать отход производства, ценный компонент которого находит применение на том же предприятии.

Формула изобретения

Способ очистки сточных вод от фосфатов, включающий обработку воды гидролизующейся солью алюминия, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего реагента используют алюмохлоридный раствор - отход производства этилбензола, который характеризуется следующими показателями, г/дм 3: хлорид алюминия 1,5-8,2; свободная соляная кислота 1,1-48,0; величина рН 0,9-2,9, причем перед употреблением его обрабатывают раствором щелочи, доводя величину рН до 3,8-4,3, а затем добавляют в воду в количестве 1,0-3,2 дм 3 /м 3 (в пересчете на А1 +3 - 1,6-5,0 мг/дм 3), величина рН очищаемой воды при этом изменяется в пределах 6,5-7,4.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биохимической очистки бытовых и промышленных сточных вод и может быть использовано в химической, азотной и нефтеперерабатывающей промышленности для повторного использования стоков при водоснабжении предприятий

Изобретение относится к способу удаления патогенов нано-размера из жидкости, предусматривающему контактирование жидкости с фильтром, содержащим частицы активированного угля, при этом указанный фильтр имеет показатель удаления патогенов (PRI), определенный методом тестирования, описанным ниже, равный, по меньшей мере, около 99,99%

Изобретение относится к реагентным способам очистки сточных и природных вод от сульфат-ионов и может быть использовано для очистки в различных отраслях промышленности, в том числе горнорудной, химической и для очистки гальваностоков машиностроительных заводов

Изобретение относится к области очистки природных вод, а именно к устройствам для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ, удаления ионов жесткости; устройство может быть использовано для предварительной очистки воды на теплоэлектроцентралях и котельных, на станциях, очищающих воду для промышленных и питьевых целей

Изобретение относится к устройствам электрохимической очистки питьевой воды и может быть использовано в бытовых условиях, а также в общественных учреждениях (предприятиях общественного питания, лечебных и детских учреждениях, офисах и пр.) и в качестве групповых средств очистки воды

Биологическое удаление фосфора основано на его извлечении из сточной воды с помощью аэробных микроорганизмов активного ила.

При обычных условиях работы биологических систем активный ил не может удалить значительные количества фосфора из хозяйственно-бытовых сточных вод, так как для питания бактериям необходимо соотношение С:Р около 100:1, т.е. в сточных водах углерода не хватает для удаления всех фосфатов в процессе роста. Наибольшее потребление фосфора в традиционных системах происходит при высоких органиче­ских нагрузках за счет высоких скоростей прироста биомассы. Однако при высоких органических нагрузках в активном иле не будут присутствовать бактерии, осу­ществляющие нитрификацию аммонийного азота. В режиме полного окисления, ког­да процесс нитрификации осуществляется довольно полно, биологическое потребление фосфора наименьшее за счет наименьшей величины прироста активного ила. Это основное противоречие в системах одновременного удаления азота и фосфора биоло­гическим методом.

При попадании активного ила, находившегося в аэробных условиях, в ана­эробные происходит перестройка метаболизма бактерий. При этом в воду выделяются фосфаты. Время выдержки активного ила в анаэробных условиях в зависимости от параметров проведения процесса в аэробной зоне составляет в среднем около 6 ча­сов.

Осветленная вода из анаэробной зоны, содержащая фосфаты, подвергается реагентной обработке (чаще всего известью). Фосфаты выпадают в осадок, который об­рабатывается совместно с осадком первичных отстойников и избыточным активным илом, а осветленная вода, лишенная фосфора, подается в поток поступающих на очистные сооружения сточных вод. При этом расход воды, из которой осаждают фос­фаты, может составлять от 5% до 25% общего суточного расхода сточных вод. Следо­вательно общее количество извести, необходимое для удаления фосфатов, будет в 4-20 раз меньше, чем при обработке всего расхода сточных вод. Необходимая для осаж­дения фосфатов доза извести - от 150 мг/л и выше.

Технологическая схема очистки, основанная на этом принципе и разработанная американскими учеными еще в начале 70-х годов /11/, позволяет удалить из хозяй­ственно-бытовых сточных вод общий фосфор на 90%. Если биологически очищенная вода подвергается на завершающей ступени очистки реагентному фильтрованию, то концентрация фосфатов в очищенной воде может достигнуть 0,28 мг/л (по Р). Эффек­тивность удаления фосфатов в данной схеме зависит от степени рециркуляции иловой смеси через анаэробную зону.

Этот процесс, называемый Phostrip, получил достаточно большое распростра­нение /12,13,14/, внедрен на очистных станциях США, Японии и др. /15/.

В анаэробной зоне в результате бактериального разложения органического ве­щества сточной воды образуются низкомолекулярные жирные кислоты, которые служат субстратом для развития микроорганизмов, интенсивно поглощающих фосфа­ты на последующих стадиях очистки. Увеличить содержание низкомолекулярных жир­ных кислот можно добавлением осадка из метантенков (стадия кислого брожения). Однако, это повышает общую органическую нагрузку на сооружение, что нежелатель­но с точки зрения условий проведения нитрификации.

Более предпочтительно образование низкомолекулярных жирных кислот из органического вещества сточных вод в отдельном ацидофикаторе, где происходит сбраживание осаждаемых взвешенных, веществ поступающих на очистку сточных вод, на стадии кислого брожения. Использование отдельного ацидофикатора позволяет уменьшить объем анаэробной зоны, особенно при низком содержании органики в ис­ходной сточной воде. Время сбраживания осадка в ацидофикаторе ограничивается длительностью фазы кислого брожения и составляет 2-4 суток.

После нахождения в анаэробных условиях бактерии, попадая в энергетически более благоприятную среду - аэробную, усиленно поглощают фосфаты, запасая зна­чительно большее количество фосфора (в нуклеиновых кислотах, АТФ и т.д.), чем при обычном метаболизме. В конце концов фосфор выводится из системы с избыточным активным илом. Чем больше образовалось в анаэробной зоне низкомолекулярных жирных кислот, тем больше затем удаляется фосфатов в аэробной зоне. Очень важно процесс образования жирных кислот не затягивать, чтобы в анаэробных условиях не началась вторая фаза анаэробного брожения, при которой жирные кислоты будут ис­пользованы анаэробными бактериями во второй фазе метанового брожения.

Если в анаэробную зону подается иловая смесь с высоким содержанием нитра­тов, то эта зона становится аноксичной. Это отрицательно сказывается на эффектив­ности удаления фосфатов: денитрификаторы при восстановлении азота нитратов также прежде всего ис­пользуют низкомолекулярные жирные кислоты, как легкоокисляемую органику, и количества жирных кислот может быть недостаточно для поддержания интенсивного поглощения фосфора. Поэтому аноксичная зона используется, как правило, только для денитрификации.

Если перед аноксичной зоной предусмотрена строго анаэробная зона, где про­исходит образование и накопление низкомолекулярных жирных кислот в количестве, достаточном для проведения и денитрификации и избыточного поглощения фосфатов, или жирные кислоты подаются из ацидофикатора, то возможно одновременное осу­ществление процессов удаления азота и фосфора. В этом случае потребление фосфатов начинается уже в аноксичной зоне с использованием в качестве акцептора электронов кислорода нитратов. Но более интенсивно этот процесс идет в аэробной зоне /16/.

Технологическая схема биологического удаления фосфора с анаэробным реакто­ром и аэротенком наиболее простая. Возвратный ил смешивается с поступающими сто­ками и полученная смесь приходит последовательно анаэробную и аэробную зоны. Фосфаты, аккумулирующиеся в активном иле, удаляются с избыточным активным илом. Этот процесс используется для высоконагружаемых сооружений. Избыточный активный ил необходимо быстро обезвоживать, не подвергая анаэробным условиям во избежании выделения фосфатов в жидкость (фильтрат или фугат), возвращающуюся в голову очистных сооружений.

Для низконагружаемых систем (режимов полного окисления) предпочтительно использовать схемы с тремя последовательно расположенными зонами: анаэробную, аноксичную и аэротенк.

В технологических схемах, включающих три зоны - анаэробную, аноксичную и аэробную, циркуляционный активный ил может подаваться первоначально в аноксич­ную зону для денитрификации, а только после этого в анаэробную. Это улучшает условия проведения процесса удаления фосфатов за счет эффективного создания строго анаэробных условий.

Таким образом, системы биологической очистки на основе аэротенков могут практически одновременно осуществлять очистку сточных вод от органических за­грязнений, соединений азота и фосфора, а именно: непосредственно в аэротенке процесс аэробного биологического окисления органических соединений, нитрификация или одностадийная нитриденитрификация с неглубоким удалением нитратов, удаление фосфатов в процессе избыточного потребления бактериями; в анаэробной зоне - ана­эробное разложение органического вещества (фаза кислого брожения) с накоплением жирных кислот для развития удаляющих фосфор бактерий, денитрификация; в аноксичной зоне - потребление фосфатов с использованием кислорода нитратов, де­нитрификация.

Однако, процесс биологического удаления фосфатов из сточных вод очень сильно зависит от исходных данных и практических условий проведения очистки. Это обуславливает низкую надежность получения заданной эффективности очистки сточных вод от фосфора и необходимость в сложной системе контроля и управления процессом. Кроме того, существуют чисто технические сложности: применение пере­мешивающего оборудования для анаэробной и аноксичной зон, значительное (в 3-5 раз) увеличение рециркуляционных потоков. Поэтому для гарантированного получения необходимого качества очищенной воды необходимо дополнительно предусматри­вать реагентную обработку.