Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
т/год %
Бытовые стоки 125 988 23,47
Воды для орошения сельскохозяй-
ственных земель 311 441 68,00
Промышленные сточные воды 53 594 9,98
Сточные воды от животноводства 46 900 8,65
Всего 536 923 100
Азот
Трансформация форм азота осуществляется в результате микробиологических процессов. Так, споровые палочки ВаЫ.аи'ЫШз (сенная 344
палочка), Вас^евеЫепсив (картофельная палочка) приводят к аммонификации белков, а уробактерии разлагают мочевину с образованием С02 и КНз. Нитрифицирующие бактерии рода Шговотопаз окисляют аммиак до нитрита, а бактерии рода Ш<;гоЬас1ег окисляют нитриты в нитраты:
Ш; + з/2о2 №<уовотопа8к ш_ + 2Н+ + що (1)
N02 + 7202 ШшЬас{;ег > N0^ (2)
Кинетические уравнения, описывающие реакции (1) и (2), имеют вид
* №3 „ <* [мна , [Ж)2]
<Н И *К + [N02
где = и/У — константа скорости трансформации субстрата (азота),
мг субстрата/мг биомассы/сут; и — константа скорости роста биомассы, сут"1; У — относительный Прирост биомассы, мг биомассы/мг субстрата; — константа насыщения, мг субстрата/л; к^ — константа
скорости эндогенного роста биомассы в присутствии азота, сут"1; X — биомасса микроорганизмов.
Некоторые кинетические данные для реакции нитрификации представлены в табл. 38.
Таблица 38. Кинетические параметры процессов нитрификации
Процесс SN У Среда
0,33 - 1,0 0,95 Коммунальный сток
Шгозотопав 0,40 - 2,0 0,20 То же
г!Н8 ~+ Ж)2 1,08 - 0,063 - Искусственный сток
0,65 1,68 2,59 0,29 Речная вода
34К
Продолжение табл. 38
Процесс М ТС SN У Среда
0,14 _ _ Коммунальный сток
гШгоЬасіег 1,39 - 22 0,02 Искусственный сток
N02 ~+ N03 0,84 - 1,9 0,02 То же
- 3,99 0,34 0,084 Речная вода
На 1 мг ассимилированного азота образуется ~ 3-Ю4 клеток бактерий, время удвоения их биомассы составляет ~ 1 сут.
В анаэробных условиях происходит микробиологическое восстановление нитратов в процессах денитрификации. В присутствии метилового спирта как донора водорода эту реакцию можно записать в виде
N03 + СН3ОН —* N2 + С02 + Н20 (3)
Процесс денитрификации описывается следующими кинетическими уравнениями:
<* [N03 - к [N05] [СНзОН]
а ткъъ + [ш3*"8с + [сн3он]
Л [Х2] _ „ г^[НОз] к гх,
В зависимости от уровня загрязнения сточных вод минеральными формами азота для их очистки используют установки разного типа: изолированные, интегрального (комбинированного) типа и флюидные.
В изолированных системах денитрификации осуществляется в две стадии (рис. 54). На первой стадии происходит аэробная очистка воды, на второй — собственно денитрификации.
В интегральных системах (рис. 55) активный ил, использованный для окисления и нитрификации ("голодный" ил), применяется и для денитрификации.
Подобные схемы можно реализовать на базе существующих сооружений биологической очистки с относительно небольшими затратами.
Принципиально новый подход к осуществлению микробиологических процессов реализуется в реакторах псевдоожиженного слоя так 346
СН3ОН
т у
5
а
Выход
Рис. 54. Схема изолированной системы процесса денитрификации:
I — окисление органических компонентов стока и нитрификация органического азота с помощью активного ила; 2 — промежуточный отстойник; 3 — анаэробная денитрификации; 4 •— реаэрация; 5 —вторичный отстойник; 6 — обеззараживание (о —воздух, м>— избыточная биомасса микроорганизмов активного ила)
Вход
- 1 ¦
і і—і г
—ы з і—*¦
Выход
X
Рис. 55. Схема ' интегральной системы денитрификации:
i — первичный отстойник; 2 —• окисление органических веществ в аэротенке и нитрификация; 3 —денитрификации; 4 — реаэратор; 5 — вторичный отстойник (о — воздух, >у — избыточный ил)
называемого флюидного типа (рис. 56). Суть метода заключается в иммобилизации микробиальной культуры на поверхности стеклянных или песчаных гранул диаметром 0,5—1 мм и в использовании гидродинамических явлений для осуществления непрерывного биохимического процесса. По мере обрастания гранул биомассой их удельная масса уменьшается и они поднимаются восходящим потоком водьі до некоторого уровня, откуда попадают в сепаратор. В сепараторе биомасса отделяется от гранулы. Гранулы возвращаются в реактор, а биомасса утилизируется.
В флюидных установках совмещаются достоинства аэротенка и биофильтра. Большая поверхность твердой фазы позволяет получить концентрацию биомассы на Порядок выше, чем в аэротенке, в то время как вследствие подачи очищаемой воды со дна реактора гидравлическое сопротивление в этих установках меньше, чем в биофильтрах. Так, в реакторах флюидного типа денитрификация осуществляется при концентрации биомассы 30—40 г/л. Это позволяет достигать скорости денитрификации 5—10 кг]У-~гЮ3/м3/сут. При содержании в сточной воде 20—40 мггТ—Ю3/л такая скорость позволяет уменьшить гидравлическое время удерживания до 3—12 мин.
347
Чистая бода
Избыточная
биомасса
(либо инертный газ)
биогранула
Рис. 56. Схема флюидной установки водоочистки:
1 — реактор; 2 — сепаратор; 3 — гранула; 4 — биомасса
В реакторах флюидного типа много общего с традиционными биофильтрами в плане преимуществ биопленки — их устойчивости к повышенным температурам, залповым нагрузкам (гидравлическим или по органическому веществу) и к присутствию токсичных веществ.
