ОДНОИЛОВАЯ НИТРИФИКАЦИЯ ДЕНИТРИФИКАЦИЯ В БИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКТОРАХ С ЗАТОПЛЕННОЙ ЭРЛИФТНОЙ СИСТЕМОЙ АЭРАЦИИ

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовані мета і задачі, об’єкт і предмет дослідження. Наведено основні дані щодо наукової новизни та практичного значення отриманих результатів, відзначено зв'язок роботи з науковими програмами й особистий внесок здобувача.

У першому розділі зроблено аналітичний огляд досліджень процесів біохімічного видалення сполук мінерального азоту при очищенні міських стічних вод і аеробній обробці осадів.

Значний внесок у вивчення мікробіологічних процесів вилучення із стічних вод органічних забруднень і мінерального азоту внесли праці Яковлєва С.В., Олійника О.Я., Гвоздяка П.І., Кулікова М.І., Душкіна С.С., Таварткіладзе І.М., Гіроля М.М., Епояна С.М., Бондарева А.О., Швецова В.М., Карюхіної Т.А., Мішукова Б.Г., Юрченка В.О., Ковальчука В.А., Свердлікова А.І., Василенка О.А., Henze M., Gujer W., Strous M. та інших.

Азотовмісні сполуки, що потрапляють у споруди біохімічного очищення, під впливом різних груп гетеротрофних і автотрофних мікроорганізмів активного мулу можуть асимілювати азот для зростання біологічної маси, окислювати азот амонійних сполук до нітритів або нітратів і потім відновлювати останні до молекулярного азоту.

Основна особливість видалення мінерального азоту пов’язана з протіканням двох біологічних процесів з протилежними вимогами до присутності розчиненого кисню: автотрофної нітрифікації і гетеротрофної денітрифікації.

Розглянуті різні технологічні схеми нітрифікації-денітрифікації при очищенні стічних вод, в яких чергуються зони із аеробними, аноксидними або анаеробними умовами. Більшість систем мають у своєму складі зовнішні або внутрішні циркуляції мулової води, які вимагають використання насосів або механічних змішувачів. Основний недолік циркуляційного методу пов'язаний з перекачуванням великих об’ємів зворотних потоків, що призводить до збільшення експлуатаційних витрат.

Найбільш привабливим методом вилучення сполук азоту при очищені побутових і промислових стічних вод вважається той, в якому окислення амонію і відновлення нітратів виконується одним біоценозом активного мулу в проточному режимі зі зміною аеробних та аноксидних зон. На одночасний процес нітри-денітрифікації впливає зміна розмірів флокул активного мулу в одномуловій системі. Однак, на цей час відсутні промислові реактори, в яких в залежності від концентрації сполук азоту можливо технологічно змінювати об’єми аеробних та аноксидних зон, а також розміри флокул активного мулу.

Розглянуто новий мікробіологічний процес, який отримав назву ANAMМOX (ANaerobic AMMonium OXidation), в якому амонійний азот перетворюється у газоподібний в аноксидних або анаеробних умовах з використанням нітриту в якості акцептора електронів. Використання анаммокс-процесу виключає стадію денітрифікації, а також другий етап окислення нітритів до нітратів нітрифікуючими бактеріями. Проаналізовані особливості механізму цього процесу, біохімія анаммокс-бактерій, а також фактори, що впливають на культивування цих бактерій.

На теперішній час анаммокс-процес отримав експериментальне підтвердження тільки в лабораторних умовах і в більшості випадків при використанні іммобілізованої біомаси. Цей процес найбільш ефективний, якщо стоки, що надходять на очищення, містять незначну масу органічних речовин і високі концентрації амонію.

У розділі запропоновані основні заходи щодо збільшення ступеню розпаду беззольної частини осаду при аеробній стабілізації, проаналізовано внесок процесів нітрифікації і денітрифікації на глибину мінералізації осаду. Показано, що збільшити ступінь розпаду органічної частини осаду можна за рахунок додаткової участі процесу денітрифікації в аеробних стабілізаторах, де йдуть процеси амоніфікації і нітрифікації. Для перевірки зроблених припущень необхідне проведення експериментальних досліджень, метою яких є підвищення ступеня розпаду органічної частини осаду при аеробній стабілізації з включенням процесів нітри-денітрифікації та анаммокс-процесу.

У другому розділі запропоновано концепцію про доцільність поєднання в проточному біологічному реакторі декількох біологічних процесів з різними вимогами до концентрації розчиненого кисню, вмісту органічних речовин і мінеральних сполук азоту.

Наведено теоретичне обґрунтування методу одномулової нітри-денітрифікації з урахуванням кінетичних закономірностей культивування гетеротрофних і автотрофних груп мікроорганізмів при очищенні міських стічних вод. Для опису біохімічних процесів одномулових систем при окисленні вуглецю і нітри-денітрифікації пропонується використовувати «Модель Активного Мулу № 1» Міжнародної Водної Асоціації (IWA), скорочено ASM1. Вважається, що приріст гетеротрофних мікроорганізмів складається від трьох різних процесів: аеробного росту, аноксичного росту і розпаду.