1.3. Биологическая очистка сточных вод рыбообрабатывающих производств[9;10;11]

Процесс нитрификации (биологическое окисление аммонийного азота до нитритов и нитратов) является конечной стадией биологической очистки сточных вод. Как следует из практики, наиболее эффективным энергосберегающим методом удаления из сточных вод неорганических соединений азота является метод биологической нитри-денитрификации [1;2]. Для разработки технологии нитри-денитрификации биологической очистки сточных вод рыбообрабатывающих предприятий выполнен цикл экспериментальных исследований, которые проводились в лабораторных условиях. Исследования последовательно проводились на традиционной лабораторной установке аэротенков, выполненной из стеклянных трубок, общим объемом 5л и на пилотной установке, представляющей собой единый биологический реактор, разделенный на три функциональные секции с помощью подвижных перегородок, объемом 40л.

Экспериментальные исследования выполнялись при следующих технологических параметров работы моделей биореакторов : дозе ила-2 г/л, температуре сточной воды 13-17◦С, содержании растворенного кислорода в аноксидной зоне не более 0,5 мг/л, в аэробной – не менее 2 мг/л. На первой стадии экспериментальных работ установлена оптимальная зон нитрификации и денитрификации- предшествующая денитрификация; определен оптимальный возраст активного ила – 9-11 сут; исследованы зависимости нитрификации и денитрификации от исходных концентраций аммонийного и нитратного азота в сточной воде.

Одним из основных условий эффективного течения биохимических процессов в зоне денитрификации является обеспечение оптимальных соотношений углеродной органики и нитратного азота в иловой смеси, что в первую очередь зависит от величины рециркуляции нитратсодержащей иловой смеси из зоны нитрификации в аноксидную зону. Исходная кратность рециркуляции нитратсодержащей иловой смеси определялась исходя из материального баланса соединений азота в системе нитри-денитрификации:

аммонийный азот в поступающей и очищенной сточной воде, мг/л;

нитратный азот в очищенной сточной воде и в зоне денитрификации, ХПК(или БПК) в поступающей и очищенной сточной воде, мг/л.R- кратность рециркуляции нитратсодержащей иловой жидкости ; fN –количество азота , пошедшего на образование клеточной массы активного ила.

Кинетика биохимической деструкции органических загрязнений (по БПКполн) и аммонийного азота в аэротенке – денитрификаторе в принятом режиме приведена на рис.1.1

рис 1.1

Анализируя экспериментальные данные, следует отметить, что максимально процесс деструкции до 85) проходит в первые 3ч - зоне денитрификации; аэробная зона биореактора по сути есть зона нитрификации, которая для микроорганизмов-гетеротрофов является регенератором.

В основу расчетной модели процесса биологической очистки сточных вод рыбообрабатывающих производств была проложена математическая модель, базирующаяся на теоретических закономерностях процесса нитри-денитрификации с включением частных эмпирических зависимостей, характеризующих отдельные стадии процесса. Таким образом, расчетная модель процесса нитри-денитрификации строилась исходя из: дифференциального уравнения динамики изменения концентрации активного ила на различных этапах очистки по мере окисления субстрата в аэротенках; величины оптимального соотношения возраста активного ила и его прироста; величины оптимального возраста активного ила.

Результаты экспериментальных исследований были апробированы на переоборудованном промышленном аэротенке очистных сооружений ОАО «Протеин» (г. Мурманск). Реконструкция аэротенка выполнялась с учетом возможности регулирования расходов поступающей сточной воды, рециркулирующей иловой смеси и объема зоны денитрификации.

Разработанная технология нитри-денитрификационной очистки сточных вод обеспечивает эффективность очистки сточных вод по органическим загрязнениям 97%; концентрации неорганических форм азота в очищенной сточной воде не превышают ПДК сброса в водоемы высшей категории.

На основании экспериментальных исследований на моделях биореакторов можно рекомендовать следующие значения расчетных параметров: возраст активного ила в биореакторе 10 сут; Скорость нитрификации rn =2,1 мг/(г·ч); скорость денитрификации rd=3,2 мг/(г·ч); степень рециркуляции нитратсодержащей иловой смеси R=3. Результаты исследования могут быть использованы при проектировании и реконструкции очистного оборудования предприятий рыбообрабатывающей отрасли.