УДАЛЕНИЕ ФОСФОРА - Технологии очистки сточных вод

Современные требования к качеству очищенных вод по фосфору неизбежно ведут к необходимости внедрения технологий удаления фосфора из сточных вод. Существует два основных метода, реализация которых позволяет достигать содержания фосфора фосфатов в очищенных сточных водах на уровне 0,2 мг/л, -- химический и биологический.

Химическое удаление фосфора из сточных вод основано на взаимодействии фосфатов, содержащихся в сточных водах, и солей алюминия или железа, которые добавляют в сточные воды в виде реагентов. В результате образуются соли фосфорной кислоты, которые выпадают в осадок и выводятся из системы.

При реализации технологии химического удаления фосфора важными моментами являются как выбор точки ввода реагента, так и выбор самого реагента. В каждом отдельном случае необходимо отталкиваться от минимизации как эксплуатационных, так и капитальных затрат.

Выбор точки ввода реагента влияет на эффективность удаления 1 мг фосфора на 1 мг реагента, т. е. на количество реагента, необходимого для достижения требуемого качества очищенной воды по фосфору. При этом эффективность различных реагентов вариативна.

С другой стороны, исключение дополнительных сооружений для механического удаления осадка, который образуется вследствие взаимодействия реагентов и фосфора, содержащегося в сточных водах, и ввод реагентов в иловую смесь или возвратный активный ил ведут к увеличению зольности активного ила и, как следствие, к увеличению объемов аноксидных и особенно аэробных зон аэротенков (по причине увеличения прироста активного ила для обеспечения требуемого значения аэробного возраста активного ила следует увеличивать объемы аэробных зон).

Таким образом, оптимально выбранные схема химического удаления фосфора и тип реагента для конкретных сточных вод позволяют стабильно обеспечивать требуемое качество очищенных сточных вод по фосфору при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.

На рисунке 1 приведены некоторые основные и наиболее распространенные на сегодняшний день технологические схемы удаления азота и фосфора из сточных вод.

Выбор конкретной схемы удаления соединений азота и фосфора из сточных вод для реализации в промышленных аэротенках зависит, в первую очередь, от качественного состава поступающих на биологическую очистку сточных вод и требований к качеству очищенной воды.

В последнее время, когда теория биологического и химического удаления фосфора нашла свое отражение в реальных ТКП, для многих заказчиков стало неприятным сюрпризом количество реагентов, требуемое для химического удаления фосфора. Руководствуясь стремлением к минимизации эксплуатационных затрат, заказчик при сравнении различных ТКП придает ключевое значение количеству таких реагентов. К чему приводит данный подход? Естественно, в ТКП появляется то, что заказчик хочет увидеть, -- уменьшение требуемого количества реагентов.

Однако необходимо понимать, что количество реагентов рассчитывается только на основании уравнений химических реакций. Если в ТКП указано, что фосфор удаляется с использованием химического метода, то количество реагентов не зависит от технологии биологической очистки, а зависит только от концентрации фосфора в поступающей сточной воде, требуемого качества очищенной воды по фосфору и точки ввода реагентов. Первые две позиции одинаковы вне зависимости от предлагаемой в ТКП технологии биологической очистки сточных вод. Максимальное различие в количестве реагентов в зависимости от точки их подачи составляет 2,5 раза [1].

В настоящее время наблюдается следующая тенденция: в ТКП заявляется реализация биологического метода удаления фосфора, при этом из предлагаемой технологической схемы очевидно, что ни о каком биологическом удалении фосфора речи вообще идти не может. Следовательно, если в ТКП написано о реализации технологии биологического удаления фосфора по схеме, например, UCT (MUCT, VIP и т. д.), следует убедиться, действительно ли реально предлагаемая схема соответствует той, которая декларируется в ТКП.

В таблице 2 представлены требования к качеству очищенной воды в Российской Федерации и странах Европейского союза.

Как мы видим, в России и странах Евросоюза не только предъявляются различные требования к значениям отдельных качественных характеристик очищенных сточных вод, но и различаются сами контролируемые показатели.

Особое внимание следует обратить на разницу контролируемых показателей по формам азота. В России к качеству очищенных сточных вод предъявляются отдельные требования по азоту аммонийному (0,39 мг/л), азоту нитратному (9,1 мг/л) и азоту нитритному (0,02 мг/л). В странах Евросоюза в большинстве случаев предъявляют интегральные требования по азоту -- по азоту общему, и только в отдельных случаях дополнительные требования предъявляются по азоту аммонийному (как правило, минимальное требуемое значение -- 1,0 мг/л). При этом требование по азоту нитритов, как правило, вообще не устанавливается.

Таким образом, при сравнении требований к качеству очищенных сточных вод в России и странах Евросоюза по азоту можно говорить о сопоставимых требованиях по азоту нитратному и о существенно более жестких нормативах в России по азоту аммонийному и азоту нитритов.

На рисунке 2 представлены расчетные значения аэробного возраста активного ила, которые обеспечивают следующее качество очищенной воды:

    - аммонийный азот -- 1 мг/л (синие гистограммы), при этом качество очищенной воды по азоту нитритов не лимитируется; - аммонийный азот -- 0,39 мг/л (красные гистограммы), при этом качество очищенной воды по азоту нитритов не лимитируется; - азот нитритов -- 0,02 мг/л (зеленые гистограммы).

Расчет был выполнен нами по модели М. Хенце ASM 2d [3]. Из представленных на рисунке результатов видно, что если для обеспечения требуемых нормативов качества очищенной воды по азоту для стран Евросоюза значение аэробного возраста активного ила должно составлять в диапазоне рабочих температур иловой смеси 5-8 суток, то для выполнения российских требований по аммонийному азоту аналогичные значения аэробного возраста активного ила должны быть 7-12 суток для данного диапазона температур иловой смеси.

Однако указанные значения аэробного возраста активного ила не позволяют обеспечить соблюдение требований к качеству очищенной воды по азоту нитритов (содержание азота нитритов составит только 0,07-0,11 мг/л). Для обеспечения требуемого качества очищенной воды по азоту нитритов значение аэробного возраста активного ила для рассматриваемых сточных вод должно составлять в аналогичном диапазоне температур иловой смеси 13-24 суток.

На указанный факт необходимо обращать внимание при выборе метода расчета аэротенков. В настоящее время при проектировании сооружений биологической очистки, работающих по технологии удаления азота и фосфора, многие проектные организации, не использующие программных продуктов, применяют методику расчета аэротенков по Standard ATV-DVWK-A131 E. Dimension of Single-Stage Activated Sludge Plants 2000. Данная методика используется сегодня в странах Евросоюза для расчета сооружений биологической очистки, хотя параллельно применяются и другие методы расчета. В основе методики (разделы расчетов аэротенков) лежат эмпирические зависимости, которые являются следствием расчетов по формулам ферментативной кинетики процессов, в т. ч. и указанной выше модели М. Хенце ASM 2d. При этом расчет был проведен на качественные показатели очищенной воды, соответствующие стандартам западных стран (общий азот -- 10 мг/л, аммонийный азот -- 1 мг/л). Кроме того, согласно описанию данной методики она применима только для городских сточных вод.

Похожие статьи




УДАЛЕНИЕ ФОСФОРА - Технологии очистки сточных вод

Предыдущая | Следующая