Обработка возвратных потоков осадка анаэробного сбраживания
В последние годы отмечается резкое повышение интереса к процессу частичная нитрификация-анаммокс. В настоящее время в странах мира насчитывается порядка 100 промышленных установок, использующих эту схему для обработки сточных вод с высоким содержанием азота. При этом в 75% случаев на муниципальных очистных сооружениях процесс используют для обработки возвратных потоков анаэробного сбраживания осадков сточных вод, образующихся при обезвоживании стабилизированной биомассы [7].
При отсутствии такой локальной обработки возвратные воды непосредственно объединяют с исходными сточными водами, при этом они составляют 1% объема исходных сточных вод, но добавляют в среднем 15-20% нагрузки по азоту на муниципальных очистных сооружениях. Вариант с локальной обработкой, таким образом, позволяет значительно уменьшить нагрузку по азоту в основном процессе.
Вода с низким содержанием азота после локальной обработки направляется в основной процесс для доочистки [8].
Технологические схемы
Как двухступенчатая схема обработки, известная под маркой SHARON-анаммокс, так и одноступенчатая схема реализованы в промышленном масштабе.
В случае двухступенчатой схемы частичная нитрификация и анаммокс-процесс проводятся в разных реакторах. Показано, что процесс SHARON (частичная нитрификация) обеспечивает приблизительно 50%-ную конверсию исходного содержания NH₄⁺ в NO₂⁻, что достигается регулированием параметров аэрации [9].
Одноступенчатая конфигурация (процесс CANON, Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite процесс, или процесс OLAND, Oxygen-Limited Autotrophic Nitrification-Denitrification, или анаэробно-аноксидная деаммонификация или комбинированный процесс частичная нитрификация-анаммокс) на практике используется более широко [4].
Далее термин "частичная нитрификация-анаммокс" используется по отношению к одноступенчатой конфигурации. В условиях ограничения концентрации кислорода в некоторых зонах реактора совместная культура аэробных и анаэробных АОБ обеспечивает проведение комбинированного процесса частичная нитрификация-анаммокс в одном реакторе.
За прошедшее десятилетие в Европе проведены исследования на разных уровнях и осуществлена промышленная реализация данного процесса. Последние годы отмечены также многочисленными исследованиями и внедрениями обработки возвратных потоков анаэробного сбраживания осадков сточных вод с использованием процесса частичной нитрификации-анаммокс в Северной Америке и других частях света.
В анаммокс-процессе происходит быстрое накопление биомассы в период запуска, что послужило основанием ряда разработок для решения проблемы. В частности были созданы биопленочный реактор с движущимся слоем иммобилизованной на насадке биомассы ANITA Mox, а также гибридный реактор, в котором присутствуют как суспендированный, так и прикрепленный активный ил (разработка компании Weolia Water, Inc.).
В обоих случаях контроль в реальном масштабе времени концентрации растворенного кислорода и биоаугментация используются для регулирования технологического процесса и быстрого запуска реактора, соответственно.
В ходе биоаугментации новые реакторы заселяют небольшими фракциями колонизированных носителей в соответствии с так называемой концепцией BioFarm. В системе DEMON (компания World Water Works, Inc.) с суспендированным активным илом, в которой оптимизация параметров достигается регулированием рН, продолжительности процесса и концентрации растворенного кислорода, используется оригинальной конструкции гидроциклон для максимальной задержки биомассы с высокоактивными анаммокс-бактериями [10].
Сообщается также об использовании на ряде очистных сооружений системы частичная нитрификация-анаммокс с гранулированным активным илом (процесс Paques). На ряде промышленных очистных сооружениях в Швейцарии при использовании суспендированной биомассы применяют непрерывную аэрацию и он-лайн мониторинг концентрации аммония в качестве эффективной стратегии контроля процесса [11].
Итак, за последние годы произошел огромный прогресс в совершенствовании и внедрении процесса частичная нитрификация-анаммокс для обработки возвратных потоков анаэробного сбраживания осадков сточных вод. В настоящее время это доступный процесс от целого ряда компаний-разработчиков.
Вместе с тем, естественно, остаются требующие решения технологические проблемы. К таковым относятся недостаточная стабильность процесса при запуске и даже после продолжительного периода работы.
Анаммокс-бактерии характеризуются низкой скоростью роста, низким клеточным выходом (вес сухих клеток на единицу субстрата) и подверженностью отрицательному воздействию условий проведения процесса. К таковым относятся токсичность и ингибирующий эффект по отношению к анаммокс-бактериям растворенного кислорода, ряда тяжелых металлов, сульфидов, солей, органических веществ (антибиотики, фенол). Даже собственный субстрат, нитриты и аммоний могут действовать как ингибиторы.
Автор статьи: Кофман Владимир Яковлевич
