< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Сучасні екологобезпечні технології очищення стічних вод.

Найбільша кількість новітніх розробок у очищенні стічних вод відноситься до нових технологій очищення від амонію. Усунення азотвмісних сполук з стічної води зазвичай відбувається завдяки інтеграції процесів нітрифікації та денітрифікації у класичний процес активованого мулу. Існують два методи інтеграції. За першим стадія денітрифікації реалізується після аеробної зони – тоді усі органічні сполуки, іцо здатні легко засвоюватись, видаляються у аеробній зоні і для повного відновлення нітриту та нітрату у наступній аноксидній зоні необхідно додавати значну кількість зовнішнього вуглецю. Суть другого методу у реалізації стадії денітрифікації перед аеробною зоною – тоді внутрішнє джерело вуглецю може використовуватись в цьому разі, але тоді значне перекачування (до 400% від вхідного потоку) стічної води, що залишає аеробну зону є необхідним для перенесення достатньої кількості нітриту та нітрату у аноксидну зону.

Інша технологія, у якій використовуються процеси нітрифікації та денітрифікації – це однореакторна система для видалення амонію через нітрит з високою активністю (відома під назвою SHARON®). Відмінністю цієї технології є те, що амоній окиснюється лише до нітриту (а не до нітрату) з наступним відновленням до молекулярного азоту, що приводить до меншої потреби у аерації та джерелі зовнішнього вуглецю. Система складається з одного реактора, де аеробні та безкисневі умови створюються періодично, так що може відбуватись і нітрифікація і денітрифікація, а процес здійснюється за параметрів, що дозволяють запобігти накопиченню Nitrite Oxidizing Bacteria (NOB). Промислове застосування реактора в Ротердамі (Нідерланди) довело, що процес дозволяє зменшити витрати на аерацію на 25% та на зовнішній вуглець у БСК на 40%.

Відкриття бактерій Anammox дало можливість проектувати системи вилучення амонію зі стоків, які ґрунтуються виключно на автотрофних процесах. У цих системах спільним є те, що приблизно половина амонію окиснюється до нітриту, а друга половина окиснюється до молекулярного азоту з використанням генерованого нітриту як електрон-акцептора за процесом Anammox. Усі системи автотрофного вилучення амонію можна поділити на дві групи – одно- та двостадійні системи. У двостадійних системах процес Anammox відбувається у окремому реакторі, в який подаються стоки з молярним співвідношенням амонію до нітриту близьким до 1:1,3. Ці стоки генеруються у окремому реакторі де частина амонію окиснюється до нітриту за процесом часткової нітрифікації. Стабільне перетворення частини амонію до нітриту досягається за рахунок запобігання окисненню нітриту до нітрату та контролювання частки утвореного нітритного азоту. Для того, щоб запобігти окиснення нітриту до нітрату, створюються умови, що є більш сприятливі для Ammonium Oxidizing Bacteria (АОВ). Таким чином НОБ пригнічуються і їхня активність є незначною. Чотири основні параметри, які відіграють важливу роль у селективному пригніченні нітрифікуючих бактерій є: температура, pH, концентрація розчиненого кисню (РК) та час утримування мулу (sludge retention time – SRT).

Отримання потрібного співвідношення амонію до нітриту у процесі часткової нітрифікації є ще одним важливим завданням. Згідно стехіометрії процесу Anammox вилучення 1 моля амонію супроводжується вилученням 1,32 моля нітриту, проте зазвичай це відношення на вході у другий реактор підтримується на рівні 1:1. У такому випадку загальна ефективність очищення є нижчою, однак знижується можливість інгібування процесу Anammox в результаті накопичення непрореагованого нітриту. Співвідношення амонію до нітриту в основному контролюється за рахунок концентрації РК, гідравлічного часу затримання стоків (hydraulic retention time – HRT) та основності стоків.

Другим кроком у двостадійних системах автотрофного вилучення амонію є процес Anammox. Процес був успішно застосований у реакторах, що ґрунтуються на активованому мулі, гранульованому мулі та біоплівкових процесах, таких як реактори періодичної дії (sequenced batch reactor – SBR), газліфт, мембранні біореактори (membrane bioreactor – MBR), реактори з вертикальним рухом через шар анаеробного мулу (upflow anaerobic sludge blanket – UASB) та реактори з рухомими біоносіями (moving bed biofilm reactor – MBBR). Кожен із наведених реакторів має свої переваги та недоліки але спільним в усіх них є те, що вони дозволяють досягати значного затримання біомаси у реакторі. Ця властивість є дуже важливою оскільки низький приріст біомаси Anammox бактерій та низька швидкість росту бактерій негативно впливають на затримання та розвиток біокультури у реакторі. Найдовших часів затримування біомаси можна досягти використовуючи мембранні біореактори, що дозволяє знизити час нарощування біокультури. Проте промислове застосування процесу Anammox з використанням мембранних біореакторів несе з собою високі витрати на зворотню промивку мембран та їх зовнішнє очищення та нестабільність системи внаслідок осадження солей кальцію на поверхні мембрани. Використання мембранної фільтрації також буде приводити до акумуляції інертних частинок у реакторі.

Високе затримання біомаси у Anammox реакторах часто досягається за рахунок утворення агломерації бактерій. Зазвичай роботою реакторів керують таким чином, щоб сприяти утворенню гранул. Гранули формуються під певним гідродинамічним навантаженням, яке контролюється швидкостями рідини та газу в одних системах або швидкістю перемішування в інших. Іншим шляхом утворення агломерації бактерій є забезпечення високої площі поверхні на якій бактерії Anammox можуть іммобілізуватись та формувати біоплівку. Це може бути здійснено шляхом додавання дрібних суспендованих часток у реактор або пластикових біоносіїв з високою питомою поверхнею. Також створенню гранул можна сприяти шляхом корекції солевмісту стоків. У такій системі солі, що випадають в осад, служать центрами для іммобілізації бактерій та формування гранул.

Незважаючи на те, що процеси нітрифікації та Anammox мають різні вимоги щодо наявності РК, вони можуть протікати у одному реакторі. Було показано, що навіть низький рівень РК (менше 0,5% концентрації насичення) інгібує активність бактерії Anammox, проте це інгібування є оборотним, тобто у випадку відновлення аноксидних умов бактерії відновлюють свою активність. Це може використовуватись для чергування фаз нітрифікації та Anammox у одному реакторі.

На противагу від чергування аеробних та аноксидних фаз, два процеси можуть протікати одночасно в одному реакторі у одностадійній системі. У такій системі ключову роль відіграє формування двозонної агломерації бактерій. Внутрішня зона в основному складається з Anammox бактерій, а зовнішня – з АОБ. Внутрішня зона є аноксидною, оскільки під час дифузії розчиненого кисню через зовнішню зону він поглинається нітрифікуючими бактеріями. Концентрація амонію у об'ємі рідини є значно вищою за концентрацію РК, тому його дифузія у внутрішню зону не зупиняється. Такий двозонний комплекс може формуватися як біоплівка на носії, або як двозонна гранула, або флокула. Біоплівка може утворюватись як на нерухомій основі, наприклад у дискових біофільтрах (rotating biological contactor – RBC) та занурених біофільтрах (submerged biofilm reactor), так і на рухомій основі у MBBR реакторах. Формування гранул Anammox бактерій часто використовується у двостадійних системах. Таким же чином можна формувати гранули, що складаються з аеробного та анаеробного шару.

Автотрофний процес вилучення амонію, що ґрунтується на технології SBR з використанням флокулоподібної біомаси, був застосований на декількох СОСВ у Швейцарії і на відміну від одностадійної системи було показано, що флокули також формують двозонні комплекси з умовами, необхідними для протікання двох складових процесів.

Сучасні екологобезпечні технології утилізації ТПВ

Щодо видалення побутових відходів, то останнім часом в Швеції почали застосовувати пневматичний транспорт для видалення сміття з сміттєпроводів горизонтальними підземними каналами до станції, що надає послуги декільком будинкам (мікрорайон). В США, Великобританії, Італії та деяких інших країнах застосовується сплав в каналізацію подрібнених органічних відходів з квартир, готелів, ресторанів та інших об'єктів. З цією метою біля раковин ставлять механічні подрібнювані, з яких подрібнені відходи разом зі стічною водою видаляються в каналізацію.

Необхідною стадією утилізації ТПВ після їх попереднього сортування (попереднє сортування не розглядається нами як нова технологія, а як безальтернативна стадія поводження з ТПВ) є певний час зберігання та додаткове сортування на сучасних полігонах ТПВ. Мінімізації впливу таких полігонів ТПВ на довкілля можна досягти шляхом застосування оптимальної композиції для облаштування протифільтраційного екрану, яка б включала природний сорбент та, складник, який викликав би кольматацію вільного об'єму екрану. Такими сорбентами можуть бути бентоніт, палигорськіт, глауконіт, кольматація пласту може бути викликана гіпсом, фосфогіпсом або іншими типами в'яжучих.

Для очищення зібраних дренажною системою інфільтратів можуть бути використані сучасні технології очищення від амонійного азоту – із застосуванням описаних вище процесів нітрифікації – денітрифікації, Anammox та біомембранного методу.

Розглядаючи можливість встановлення швидкозбірної установки для ручної сепарації та брикетування відходів варто відзначити, що поряд з її перевагами (зменшення маси відходів за рахунок сепарації цінних компонентів, подальше зменшення об'єму за рахунок стиснення відходів під високим тиском та брикетуванням – обтяганням поліетиленовою плівкою), така система має і ряд недоліків, на які варто звернути увагу:

  • • Неможливість використання отриманих брикетів для заповнення розпочатих карт складування, оскільки це забороняється ДБН В.2.4-2-05;
  • • Стиснення відходів під високим тиском веде до виділення великої кількості рідини з високим вмістом органічних речовин (високе значення ХПК). Для очищення таких стоків потрібно затрачати значну енергію на аерацію або займати обширні площі під ставки біологічної очистки. У випадку некомпресованих відходів велика частина цих органічних речовин була б перетворена на метан.
  • • Оскільки відходи знаходяться у більш чи менш герметичній упаковці, вилучення метану від їх розкладу а також фільтрату буде носити нерегулярний та розтягнутий у часі характер.
  • • Фінансова сторона питання вимагає подальшого розгляду, оскільки слід порівняти фінансові вигоди від застосування такої системи із затратами на її впровадження.
 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >