Бескислородная зона при очистке сточных вод

Предисловие:

«Бескислородная зона» относится к области установки/системы очистки сточных вод, в которой отсутствует растворенный кислород (DO). Как правило, вода с содержанием растворенного кислорода менее 0,5 частей на миллион считается «бескислородной». Аноксические условия возникают, когда микроорганизмы (бактерии) окисляют органическое вещество с большей скоростью, чем скорость поступления DO.

Следует отметить, что слово «анаэробный» часто используется неправильно вместо слова «бескислородный». «Бескислородный» конкретно означает отсутствие кислорода, тогда как «анаэробный» означает отсутствие акцепторов электронов, таких как кислород, нитраты и сульфаты.

Очистка сточных вод является важным процессом, обеспечивающим безопасную утилизацию или повторное использование сточных вод, защищая как здоровье человека, так и окружающую среду. Одним из основных компонентов очистки сточных вод является бескислородная зона, которая играет решающую роль в снижении нагрузки азотом и повышении эффективности очистки .

Что такое бескислородная зона?

Бескислородная зона — это часть процесса очистки сточных вод, где уровень кислорода намеренно поддерживается на низком уровне, чтобы стимулировать рост микроорганизмов, которым не требуется кислород для их метаболизма.

Бескислородные зоны обычно располагаются после первичного отстойника и перед процессом аэробной очистки. При денитрификации микроорганизмы используют нитраты и нитриты в качестве акцепторов электронов, что позволяет им расщеплять органические вещества сточных вод без потребности в кислороде. Этот процесс не только уменьшает количество азота в сточных водах, но и производит газообразный азот, который является безвредным побочным продуктом, выбрасываемым в атмосферу.

Почему бескислородная зона важна?

Избыток азота в сточных водах может вызвать экологические проблемы, такие как эвтрофикация, когда чрезмерные концентрации питательных веществ приводят к чрезмерному росту растений и водорослей и снижению уровня кислорода в водоемах, что может нанести вред водным обитателям. За счет снижения нагрузки азотом перед процессом аэробной очистки общая эффективность очистки повышается, а воздействие очищенных сточных вод на окружающую среду снижается.

Это может быть особенно важно в районах, где очищенные сточные воды сбрасываются в чувствительные водные экосистемы.

Проектирование и эксплуатация бескислородных зон:

Конструкция и эксплуатация бескислородных зон имеют решающее значение для их эффективности в снижении нагрузки азотом. Размер и форма бескислородной зоны, расход сточных вод, а также тип и количество источника углерода — все это играет роль в определении скорости денитрификации. Использование соответствующих систем мониторинга и контроля также может обеспечить эффективную работу бескислородной зоны.

Большая бескислородная зона предоставит больше места для роста денитрифицирующих бактерий и разрушения органических веществ, в то время как меньшая бескислородная зона может привести к неполной денитрификации. Форма бескислородной зоны также может влиять на ее эффективность, поскольку некоторые конструкции способствуют лучшему перемешиванию и распределению сточных вод и микроорганизмов.

Более низкая скорость потока может дать больше времени для денитрификации, в то время как более высокая скорость потока может не дать достаточного времени для полной денитрификации. Время гидравлического удерживания (HRT) является ключевым параметром, используемым для определения подходящей скорости потока для бескислородных зон, при этом более длительное HRT обычно связано с более высокими скоростями денитрификации.

Денитрифицирующим бактериям для проведения денитрификации требуется источник органического углерода, а доступность и тип источника углерода могут влиять на эффективность денитрификации. Некоторые распространенные источники углерода включают метанол, этанол и ацетат, а подходящее количество и тип источника углерода будет зависеть от таких факторов, как содержание азота и тип очищаемых сточных вод.

Проблемы и ограничения:

Хотя бескислородные зоны могут эффективно снижать нагрузку азотом, они также могут сталкиваться с рядом проблем и ограничений. Одной из проблем является доступность источника углерода, который необходим для стимулирования денитрификации. В некоторых случаях количества источника углерода может быть недостаточно для поддержания необходимой микробной активности, что может ограничивать эффективность бескислородной зоны. Другие проблемы могут включать присутствие в сточных водах других загрязняющих веществ, которые могут препятствовать денитрификации и снижать общую эффективность процесса очистки.

Ограниченная доступность органического углерода: Одним из основных ограничений бескислородных зон является ограниченная доступность органического углерода в сточных водах. Для денитрификации требуется источник органического углерода, который денитрифицирующие бактерии могут использовать в качестве источника энергии, и если источник углерода ограничен, эффективность денитрификации может быть снижена.

Конкуренция с другими микробными процессами: Бескислородные зоны могут также конкурировать с другими микробными процессами в системе очистки сточных вод, такими как нитрификация или удаление фосфора. Эти процессы могут потреблять доступный источник углерода и ограничивать доступность органического углерода для денитрификации.

Чувствительность к факторам внешней среды: Бескислородные зоны могут быть чувствительны к изменениям факторов окружающей среды, таких как температура, pH и доступность кислорода. Изменения этих факторов могут повлиять на активность денитрифицирующих бактерий и снизить эффективность денитрификации.

Высокие энергетические требования: В некоторых случаях бескислородные зоны могут потребовать значительных затрат энергии для поддержания желаемых условий окружающей среды. Например, могут потребоваться системы рециркуляции или аэрации для поддержания адекватного перемешивания и содержания кислорода в сточных водах.

Ограниченная применимость к определенным типам сточных вод: Бескислородные зоны могут быть неэффективны для очистки определенных типов сточных вод, например, с низким содержанием органических веществ или с высоким содержанием азота в форме, которую трудно преобразовать в нитраты или нитриты.

Проблемы обслуживания: Бескислородные зоны требуют регулярного обслуживания и контроля для обеспечения правильной работы и предотвращения таких проблем, как засорение или бактериальное загрязнение.