12. Мероприятия по предотвращению и подавлению нитчатого вспухания ила(экплуатационные, технологические и химические).

Причины нитчатого вспухания:

1. Токсические СВ. Биоиндикаторы: возрастает численность диспергированных бактерий, не СВязанных с хлопьями ила, зооглейных форм, мелких раковин планктонных амеб, нитчатых серобактерий. Мероприятия по ликвидации воздействия и его последствий: устранить поступление токсиканта. Улучшить первич отстаивание СВ. усилить аэрацию, сократить объем ила, удаляемого на утилизацию. Загрузить аэротенк здоровым илом и тд.

2. Высокие нагрузки на ил.

3. Плохая циркуляция ила. Регуляция: регуляция циркуляции ила, установка аэраторов и мешалок, мелкопузырчатая аэрация, повысить интенсивность аэрации и тд.

4. Отсутствие или снижение эффективности процесса нитрификации. Повышаем аэробность в начале аэротенка.

5. Дисбалансированное питание. Из-за недостатка углерода в СВ с поселков и городов.

Надо устранять причины вспухания. ПРОФИЛАКТИКА(борьба с симптомами) Реконструируют системы аэрации на совместные мелкопузырчатые и крупнопузырчатые для лучшего перемешивания.повыш рециркуляцию, повышают ферментативную активность ила Также в аэротенки ставят блоки с прикрепленной биологической загрузкой. Для этого ставят как бы маленький биофильтр в сам аэротенк, это увеличивает возраст ила, получается большее видовое разнообразие, поддерживается конц ила в 3-4 раза больше, чем в обычном иле. Недостатки блоков: их сложно прочистить. ПОДАВЛЕНИЕ Еще методы борьбы со вспуханием: добавление перекиси водорода вместе с другими веществами. М. попробовать повысить температуру до 30-32 градусов, тогда дохнут некоторые бактерии. Еще радикальный метод: химический мутагенез ила. ВВодят мутагены в аэротенки для короткого стрессирования ила на генетический аппарат, чтоб создать новые модификации популяций. В качестве мутагена применяют: супермутагены(М-нитрозо-М-метилмочевина, М-нитрозо-Н-этилмочевина), мутагены(янтарная кислота, лимонная кислота, MnSO₄, CuSO₄, (NH₄I₂Cr₂O₇), Zn(NO₂)₂, карболовая кислота). Концентрация мутагенов д.б. маленькая. К супермутагенам предлагают добавлять диалкил-сульфаты. Мутагены – обычные химические соединения, конц д.б. мала, иначе мутагены действуют как токсиканты. Если есть опасность развития патогенной микрофлоры, то ил обрабатывают антибиотиками в конц той же, что и мутагены. Все растворы мутагенов и антибиотиков готовят в дистиллированной воде.

Рекомендации персоналу:

при работе с мутагенами: работать с перчатками, масками, обрабатывать посуду щелочью. Короче выполнять все правила безопасности.

Для полного исключения возможности появления нежелательных ситуаций-обработка только части ила отдельно от основной массы. Перед обработкой ил отстаивается, сгущается, вода сливается. Смесь сгущенная ставится в вытяжной шкаф и ил не кормят до обработки. Для исключения действия мутагена на холерный эмбрион, рН воды доводится до 5,8, потом аэрируется 2 часа. Потом рН повышают с помощь добавления едкого калия до 7,5. Потом добавляют мутаген и аэрируют смесь от 18ч до 24 часов. Если по истечении времени использовать супермутагены, то рН перед началом реакции доводят до 9, потом супермутагены подвергают разрушению после простоя 24 часов, производят это 2% раствором едкого калия в вытяжном шкафу, потом рН падает до 7,5. Обычные мутагены не обязательно выводить. После разрушения супермутагена добавляют от 20 до 50 см2 СВ для подкормки ила и витамины группы Б. Тут ил подращивается и потом смесь выливают в аэротенк или генератор. Эта обработка производится 2-3 раза с интервалов 2-3 сутки. Такой способ обработки дает хорошие результаты. Но если мутагенез не поможет, то надо искать и удалять источник вспухания.

13. Минимальные и оптимальные условия протекания нитриденитрификации. Нитриденитрификация в классической схеме оСВ: причины, последствия. Способы подавления стихийной нитриденитрификации в классической схеме нитриденитрификации.

Классическая очистка СВ.

Направлена на снятие БПК – общего органического углерода в СВ. СНиП предусматривает высокие нагрузки на ОС, кот не обеспечивают нитрификацию, если ОС запроектированы на сред, низк или продленную аэрацию, то вместе со снижением БПК наблюдается и нитрифик. Это противоречит постулатам СНиП.

Если предположить, что весь азот будет окислен – 6-9 процентов БПК, то потребуется увеличить количество кислорода на 25-35%, а это сильно повлияет экономически. Вместе с тем, возникает угроза эфтрофирования водоемов,- процесс, который запускается из-за СВ, содержащей N и Р, сбрасываемой в эти водоемы, классическая очистка СВ должна быть усовершенствована.Для обеспечения нитрификации в классических схемах увеличивают подачу О₂ до 2х раз. При денитрификации выделяется большое количество газов, которые поднимают хлопья, разрывают и измельчают их, и те выносятся с очищенной водой. Происходит повышение выноса, поэтому денитрификацию в ВО подавляют. Когда на ОС произошла активная денитрификация, может быть много нитратов, больше чем на входе.

В ходе биол.оч. удаляется и часть Р. Если нитриф неглубокая – 5-6мг/л, в аэротенке удаляется до 10-50% растворенных форм Р. Снижение рН повышает растворимость Р, а при повышении рН извлечение Р может достигать предельных значений (50%). Если в АНА условиях АИ поглощает фосфаты, то в АНА, он их отдает в воду. В классической схеме биологической очистки снижение азота и фосфора противоречат друг другу, и требует организации других потоков и проектирования других сооружений.

В отдельных случаях, если к-л населенный пункт подключен близко к очистным, азот приходит в органическом виде. В ПО происзодит протолиз белков и выделяется огромное кол-во аммиака.

Источники поступления азота и фосфора – объекты сельского хозяйства промышленности, произошла массовая химизация жизни и производства. В СВ содержание биогенных элементов обусловлено следующим:

1. Количество воды на 1 человека – чем меньше воды тем выше концентрация

2. Пищевая промышленность - рыбная

3. Горно-обогатительные комбинаты

4. Содержание детергентов в моющих средствах.

5. Степень канализованности города или села. Если нет канализованности, то выливные ямы вывозятся в систему канализации.

В неочищенных стоках: в орг и амм форме, в очищенных-небол колво аммония остат, клетки акт ила-неб колво орг N, бол кол-во нитратов и нитритов

Соотношение	Низкое	Типичное	Высокое
ХПК/БПК5	1,5-2,0	2,1-2,5	2,6-3,5
БПК5/NH4	Более 10	10-3	Менее 3
БПК5/Робщ	Более 50	50-5	Менее 5

Процессы бактериальной деструкции. Нужно удалять не только БПК и ВВ, но еще азот и фосфор. Методами химического анализа выделяют азот аммония нитриты и нитраты, азот общий. Длинные сети защищают ОС от попадания бол колва органического азота. Сначала происходит до аэротенка в системе канализации бактериальное превращение азотов в неорганическую форму – аммонификация, происходит дезаминирование гнилостными, аммонифицир. бактериями. Этому процессу может препятствовать низкий рН, низкая температура. В СВ поступающих на ОС нитратов и нитритов в сумме содержится менее 1 мг/л в пересчете на азот. Если норма нарушается - признак ППСВ.

N -NO₃^- = 0,226NO₃^-

N -NO₂^- = 0,304NO₂^-

Нбх низкие нагрузки на ил, т.е. нагрузки, не превышающие 150мгБПК/г. Кислород в иле при конц 0,5-1,5мг/л тормозит нитриф, 5-7-не влияет, выше-яд. Оптимал-3-4мг/л. Нитриф-чувствительна к фенолам, ядам, токсикантам.

Нитрификация рассматривается как 2 стадийный процесс, 1 фаза осуществляют бактерии – хемоавтотрофы – Nitroso monas, Nitroso cystis, Nitroso spira, Nitroso coccus, Nitroso lobus, Nitroso vibro.

В АИ их 70%. 2NH₄⁺+30₂=3H⁺+2NO₂^-+2H₂O

Субстрат – аммиак, мочевая кислота, гуанин.

Органическую часть молекулы бактерии не потребляют.

Источник энергии – соли аммония – донор водорода.

На превращение 1 мг азота аммония в нитриты расходуется 2,3 мг кислорода.

Нитриты – продукт неполного окисления аммонийного азота. Бактерии первой стадии чувствительны к БПК, рН, температуре, наиболее чувствительны к токсикантам. 1стадия-лимитирующая по токсикантам и t,С.

Высокое содержание органики ингибирует 1 фазу нитрификации (Виноградский 1952 год), но только в водных растворах; а в почвах – нитрификация и снижение БПК идет вместе.

В водных растворах:

1. Гетеротрофные бактерии конкурируют с нитрификаторами за азот. Нитрификаторы проигрывают за кислород

2. БПК использует как некий катализатор аммиак, а нитрифицирующие бактерии после этого его не используют.

Контроль за содержанием соотвующ бактерий можно осущ. По возрасту ила. Θ=1/μ_N 0.2-0.52сут^-1

Ил привыкший к низким рН нитрифицирует.

Условия первой стадии нитрификации:

Допустимый рН: 1 стадия 7,2 - 8,4

Температура: допустимая 9-35С; оптимальная 25-30С

Растворенный кислород: минимум от 1 мг/л, оптимум 1,8-3 мг/л

Тяжелые металлы: в сумме не более 5 мг/л

Возраст ила: 6-9 суток

Нитрификационный потенциал: минимальный менее 8; оптимальный 3-5.

В производственных условиях скорость роста снижается и составляет от 0,9 до 0,06. Поэтому возраст ила 6-9 суток.

Необходимые нагрузки на ил при БПК 450 мг на 1 г ила – нитрификация не обеспечивается, 200-250 мг/г обеспечивается только летом, 150-100 мг/г – большая часть азота переходит в нитраты.

При любых благоприятных условиях в зимнее время активность нитифакции сниж на 10%.

Вторая стадия осуществляется бактериями хемоавтотрофами – Nitro bacter, Nitro coccys, Nitro spina, Nitro cystis, Nitro spira.

2NO₂^-+O₂=2NO₃^-

Идет только после завершения первой стадии.

Субстрат-только нитриты. На превращение 1 мг азота аммония в нитриты расходуется 3.4 мг кислорода. Нитраты – конечный продукт окисления аммонийного азота. Бактерии стадии чувствительны к высокому аммонию, температуре, наиболее чувствительны к рН, менее чувствительны к токсикантам.

Условия 2ой стадии:

1. Допустимый рН: 7,0-7,6

2. Температура допустимая 9-35С; оптимальная 25-30С.

3. Растворенный кислород: минимум от 1 мг/л; оптимум -2,5 мг/л

4. Тяжелые металлы в сумме не более 15мг/л, но т.к. первая стадия 5 то и 2 тоже 5 мг/л.

5. Возраст ила: 6-9 суток

6. Нитрификационный потенциал: минимальный менее 8; оптимальный 3-5.

Нитрификация почти всегда идет на ос.

Основные причины подавления нитрификации на действующих соор.:

1. Не все соор предназначены для нитриф; высоконагруж соор с малым периодом аэрации и малым возрастом ила обеспеч нитрификацию только в летнее время.

2. Подавляющее большинство город соор построено с учетом полного окисления органики и нитрификации, но на них все же неудовлетворительная нитрификация, основная причина – присутствие в СВ сложноокисл органики, ксенобиотиков и токсикантов. Оценить состав м. сравнением БПК и ХПК. В снип ХПК/БПК5 не должно превышать 2,5 раза, и это соотношение ХПК/БПКполн=1,5.

Денитрификация.

Осуществляется гетеротрофными бактериями: thiobacillus denitrificans, pseudosamonus fluorescens

1. 4Н⁺+5С+2NO₃^-=5CO₂+2N₂+2H₂O

Субстрат – орг вещества

Дыхание – азотное.. При денитрификации выделяется кислорода 2,86мг при распаде нитратов и 1,73мг – при распаде нитритов на 1мг азота.

Азот аммония подавляет денитрификацию. Условия, при которых идет денитрификация – аноксидные (АНО) условия. В ходе реакции восстановления происходит прирост актив ила и увеличение бикарбоната. Если денитрификация до зоны нитрификации, то получаются идеальные условия для дальнейшей нитрификации: растет рН, увел щелочность и тд. Поэтому щас этот процесс идет перед аэротенками.

Для денитрификции расходуется БПК. Объем денитрификатора составляет около 15-25% от объема аэротенка. Процесс денитрификации идет на всех сооружениях, т.к. на сооружениях всегда бескислородные зоны.

Условия денитрификации:

рН: 7-9;

температура: допустимая 5-50, оптимальная 10-35;

растворенный кислород: минимум до 0,5мг/л; оптимум 0,1мг/л.

Нитри-денитрификация постоянно идет в сооружениях(например в хлопках ила).

Обычно денитрификация идет в ВО. Это часто называют вспуханием ила, выделяются пузырьки газов, также денитрификация идет внутри хлопьев и разрывает их. Часто проводят подавление денитриф в во. Способы подавления стихийной денитрификации:

1. Уменьшить подачу воздуха в аэротенках

2. Увеличивают нагрузку на ил, реже сгружают осадок из ПО и тд.

3. Увел объем отгружаемого из во ила.

Допускаются потери в во не более 2-3мг/л.

Если сумма азотов >10мг/л, то нет баланса по содержанию азота и надо принимать меры, чтоб не произошло всплытия осадка и выноса ила. Сама денитрификация вообще положительный процесс, но конечно если она не препятствует биологической очистке(типа вынос ила из во и потери более 2-3мг/л).

Трансформация фосфора

в системе биологической очистки выделяют анаэробные и аэробные зоны, которые поочередно проходит активный ил. В аэробных условиях фосфорные бактерии поглощают из сточной воды много фосфора в виде полифосфатов и ортофосфатов. В своих клетках они накапливают фосфор в количестве до 20% от сухого вещества биомассы. Фосфор откладывается в клетках в виде гранул полифосфатов, которые служат источником энергии. Энергия выделяется при гидролизе клеточных полифосфатов до ортофосфатов. Эта энергия используется фосфорными бактериями в АНА условиях для потребления летучих жирных кислот (ЛЖК). Важно подчеркнуть, что, потребляя из воды и полифосфаты, фосфорные бактерии выделяются в воду только ортофосфаты. ЛЖК, которые служат источником питания для фосфорных бактерий, образуются в процессе анаэробного кислотного сбраживания органических веществ сточной воды. Образование ЛЖК в анаэробных условиях идет значительно медленнее, чем их потребление фосфорными бактериями. Поэтому требуется выделение значительного объема аэробной зоны в системе биологической очистки, чтобы обеспечить развитие достаточного количества фосфорных бактерий. Объем анаэробной зоны можно существенно сократить двумя способами: выполнить сбраживания ОВ до ЛЖК еще до подачи сточных вод в аэротенк. сбраживание надо проводить в специально реконструированных первичных отстойниках с выдерживанием в них первичного осадка в течение не менее 3–5 суток с достижением степени сбраживания осадка не менее 3–5%. Осадок необходимо периодически циркулировать (4–7 раз в сутки) путем перекачки на вход отстойника с разбавлением очищенной сточной водой (с выхода вторичных отстойников). Так как уплотнение осадка угнетает процесс его брожения, концентрация сырого осадка должна поддерживаться на уровне 10–20 г/л