Работа реактора, изображенного на рис. 7.16, требует очень чет­ кого контроля. При изменениях нагрузки или скоростей процесса может оказаться сложным контролировать подачу кислорода, а следовательно, создавать оптимальное соотношение между зонами нитрификации и денитрификации.

В реакторах такой конструкции переключение режимов с нит­ рификации на денитрификацию осуществляется настолько часто (каждые 1 - 2 мин), что процесс можно рассматривать как одно­

временное проведение нитрификации/денитрификации. В таком типе реакторов, а также в других случаях, когда используется одноиловая система, денитрификация и нитрификация происходят одновременно. Объясняется это тем, что во внутренних частях флокул или биопленок, где кислород отсутствует, а нитрат при­ сутствует, происходит денитрификация. Кроме того, в реакторах нитрификации возможно образование таких зон, где аэрация недо­ статочно эффективна. Это также способствует одновременному протеканию денитрификации.

7.2.3. Биофильтры для денитрификации

Все биофильтры, используемые для денитрификации, относятся к классу погружных, т. е. они заполнены водой. Если обработка стоков проводится в реакторах с вращающимися дисками или на фильтрах с загрузкой (диски из полимерного материала или пустотелая загрузка), то ил отделяется от обработанного стока осаждением, как это показано на рис. 7.17. Схемы работы фильтров с промывкой обратным потоком (гравий, «Ьеса» и др.) и псевдо­ ожиженных фильтров приведены на рис. 7.18 и 7.19 соответственно. В фильтрах, работающих по принципу псевдоожиженного слоя, роль загрузки, на которой происходит рост биопленки, могут выполнять песок или полимерные материалы, а также сферические бактериальные флокулы (гранулы), образующиеся в определенных условиях в отсутствие твердого носителя. Опыт эксплуатации полномасштабных денитрифицирующих фильтров пока очень мал. Часто в такие реакторы добавляют внешние источники углерода— метанол, уксусную кислоту или промышленные стоки.

Сочетание с процессом нитрификации обычно достигается пу­ тем введения стадии преденитрификации, т. е. нитрифицирующий фильтр используется после денитрифицирующего, и осуществляет­ ся рециркуляция нитрифицированного стока. Поскольку нагрузка по органическому веществу на нитрифицирующий фильтр должна

7.3. П роектирование си стем денитриф икации

При проектировании систем денитрификации необходимо учиты­ вать ряд специфических факторов. В этом разделе мы обсудим влияние таких факторов, как

-отношение C /N ,

-кислород/перемешивание,

-одновременная нитрификация/денитрификация,

-газообразный азот в отстойниках,

-экономия кислорода в результате удаления углерода из стока в процессе денитрификации,

-щелочность,

-скорость удаления веществ.

7.3.1.Отношение C /N

Впроцессе денитрификации расходуются органические и азот­ содержащие вещества. Поскольку для осуществления процесса необходимо совершенно определенное количество органического вещества, то соотношение C /N в системе играет принципиальную роль.

При проектировании денитрифицирующих реакторов соотноше­

ние Х П К /N или БП К /N в подаваем ом стоке часто рассчитыва­

предусмотрена преденитрификация (рис. 7.12). В схемах же с пост­ денитрификацией в одноиловой системе отношение C /N должно определяться в стоке, подаваемом в реа к тор н и триф икации .

Отношение C /N в подаваемом на очистку стоке применяется для грубой оценки возможности проведения процесса и для выяснения необходимости внешнего источника углерода.

Отношение C /N в подаваемом на очистку стоке (C/N)x в соответствии с обозначениями, приведенными на рис. 7.4, рассчи­ тывается следующим образом:

или как

Для понимания сути процессов при сильных отклонениях состава стоков от обычного или при разработке реактора нового типа может понадобиться более детальный анализ потребления органических веществ и удаления азота.

Вреакторе денитрификации органическое вещество расходуется

восновном на

Если известна потребность в органическом веществе для ре­ ализации этих трех целей, то можно рассчитать необходимое соотношение C /N . Избыток органического вещества по отношению к азоту может быть использован только на кислородное дыхание или на прирост ила, который может выходить из реактора вместе с обработанной водой, тем самым ухудшая ее качество.

На основании уравнения реакции можно рассчитать соотно­ шение C /N для данного процесса, т. е. определить количества удаляемого органического вещества и азота. Три названных выше пути расходования органического вещества вносят свой вклад в

2,86 •ANO3 -N + FSP,хпк + Fo2

Общий удаленный азот складывается из денитрифицированного нитрата (A N O ^ —N) и ассимилированного азота (в приросте ила):

A N O ^ -N + Fsp,xnK •fejN

Следовательно, отношение C /N в единицах кг Х П К /к г N, реа­ лизуемое в данном процессе, выглядит следующим образом:

C /N = (2,86ANO^ —N + Fsp.xnK+ Fo3) / (A N O ^ —N + Fsp.xnic& ,N )• (7.15)

(560/(8,4 ■14)) = 4,8 кг Х П К /к г N O ^ -N

или

560/(8,4 •14 + 0,4 -14) = 4,5 кг Х П К /к гo6l4N

Отношение С/N в данном случае выражается как

C /N = (4,5 кг Х П К •A N + Fo2 )/A N ,

где A N — это сумма денитрифицированного и ассимилированного азота.

Часть отношения С/N , которая расходуется на окисление органического вещества кислородом, а именно Fo2, можно рас­ сматривать как потерю органического вещества. Кроме того, эта величина зависит от устройства и функционирования станции, в то

время как две другие составляющие потребления ХП К выводятся из стехиометрии реакции денитрификации и из требований к

IC/N Ь хп к

Соответствующее выражение для ВПК имеет такой вид:

где Е — эффективность обработки воды.

Фактор эффективности для органического вещества fc/N зави­ сит от типа станции и от степени контроля за процессом. Для от­ дельного реактора денитрификации эта величина близка к единице, но в объединенном процессе нитрификации/денитрификации она значительно ниже.

В коммунальных и городских стоках отношение C /N обычно достаточно высокое, чтобы обеспечить нормальную скорость де­

Таблица 7.3. Оптимальные соотношения C/N для различных типов органических веществ, используемых в процессе денитрификации

Таблица 7.4. Фактор эффективности fc/N для органического вещества на различных станциях денитрификации [15]

неадекватно условиям ее функционирования, то фактор эффектив­ ности может быть ниже, чем это указано в таблице.

Если отношение C /N в сточной воде очень низкое, то это означа­ ет, что денитрификация будет проходить либо лишь частично, либо с очень низкой скоростью, что во многих случаях будет приводить к низкой эффективности удаления нитрата. Низкое значение отношения C /N будет приводить к появлению в обработанном стоке промежуточных продуктов денитрификации, например,2N0 [14].