2.1.2. Биологические методы удаления фосфора из сточной жидкости

Основное внимание в настоящее время уделяется процессам, которые способны одновременно удалять из сточных вод и фосфор, и азот. С учетом экологических факторов таким методом является биологический метод удаления азота и фосфора. Суть биологического метода удаления азота и фосфора состоит в том, что на стадии биологической очистки сточная жидкость проходит последовательно три зоны: анаэробную, бескислородную и аэробную [1, 11, 23, 26].

Принцип биоудаления фосфора основан на жизнедеятельности микроорганизмов Лс1пеЪас1ет, которые способны аккумулировать больше фосфора, чем нужно на прирост, так называемое «жадное поглощение». Лс1пеЪас1ет обычно содержаться в активном иле, но не в значительных количествах из-за низкой скорости прироста. Чтобы этот микроорганизм начал играть свою полезную роль, следует обеспечить его соответствующим субстратом - низкомолекулярными летучими жирными кислотами (ЛЖК), предпочтительно уксусной, - и создать условия, при которых он способен использовать ЛЖК эффективнее других микроорганизмов, находящихся в биоценозе.

Микроорганизмы ЛапеЪасЬег способны потреблять ЛЖК в анаэробных условиях, используя для этого энергию полифосфатных связей. В анаэробной зоне полифосфаты распадаются, высвобождая энергию из полифосфатных связей аналогичных АТФ. Эта энергия используется для потребления кислот и накопления запасного материала.

В следующей аэробной зоне запасенный материал окисляется с образованием новых клеток. При этом в аэробных условиях фосфаты удаляются из сточной воды при переходе неорганических фосфатов в энергетические полифосфаты, которые накапливаются в клетках бактерий.

Цикл повторяется до тех пор, пока после аэробной зоны аккумулированные фосфаты не будут выведены с избыточной биомассой. Чем больше ЛЖК было в анаэробной зоне, тем больше высвобождение фосфора, больше прирост ЛапеЪаМег и, следовательно, больше удаляется фосфатов.

На эффективность биоудаления фосфора влияют следующие факторы: качество сточной воды, степень гидролиза органики, температура, содержание кислорода.

Для оптимального потребления фосфора в аэробной зоне должно быть достаточно кислорода, что проверяется полнотой нитрификации. Нитраты ингибируют удаление фосфора, оказываясь в анаэробной зоне, так как при проходящей в этой зоне денитрификации потребляется ЛЖК для перевода нитратов в свободный азот, окиси азота. Фосфаты в анаэробной зоне начинают выделяться только после удаления нитратов, следовательно, если концентрация ЛЖК была достаточно высока, то денитрификация и высвобождение фосфора могут идти в одном и том же сооружении [34, 35].

При реконструкции аэротенков такая система ступенчатой денитрификации позволяет использовать уже построенные резервуары, производить работы на одном аэротенке без отключения всех сооружений. Эта система особенно привлека­тельна для реконструкции коридорных аэротенков, которые имеются на большин­стве станций очистки сточных вод на территории бывшего Советского Союза.

Степень удаления азота и фосфора при такой схеме зависит от стабильности режима перемешивания. Перемешивание активного ила и сточной воды осуществляется механическими мешалками или воздухом. Пневматическое перемешивание приводит к растворению кислорода и снижению эффективности денитрификации и отбора бактерий, аккумулирующих фосфор. При механическом перемешивании в соответствующие зоны вместе с водой и активным иломпоступает кислород, тем не менее, процессы биологического удаления азота и фосфора протекают успешно.

Но проведенные исследования [117, 121, 123] показали, что существенным недостатком данного метода являются большие количества сооружений (или их большой объем) и недостаточное удаление соединений фосфора.

Перспективной является схема ацидофикации осадка из биокоагулятора, в который подается избыточный активный ил и где происходит интенсивная сорбция илом органических загрязнений.

Биокоагулятором может быть песколовка с продолжительностью пребывания сточной воды 5 - 6 минут.

К настоящему времени в зарубежной практике разработан целый ряд технологий биологической очистки от фосфора: технология «Phostrip», А/О (Anaerobic-Oxic), EASC (Extended Anaerobic Sludge Contact process), технология MUCT [17, 21, 22, 114].

Одним из основных методов биологического изъятия фосфора является метод с анаэробной обработкой возвратного рециркулирующего активного ила (рис. 2.2), применение такой технологии позволяет извлекать фосфаты с эффективностью примерно 90 %. В данной системе удаление фосфора происходит с избыточным илом и иловой водой, образующейся в сооружении для анаэробной обработки ила [110].

В технологии А/О (рис. 2.3) эффект изъятия соединений фосфора достигает 70 %. При использовании такой схемы поочередной аэробной и анаэробной обработке подвергается смесь сточной жидкости и активного ила, а фосфор из системы выводится с избыточным илом.

В технологии РпегосСох (рис.2.4) активный ил из вторичного отстойника

направляется в анаэробную зону, а иловая смесь из аэробной зоны, так как и в

предыдущей схеме, возвращается в первую аноксидную.

Сегодня на практике применяются различные схемы, сочетающие в себе биологический процесс и химическое осаждение. Такое совмещение процессов позволяет добиться более высокого качества очищаемой воды, чем при применении одного из них [12, 58, 70, 121, 122].