В 2013 г. Министерство воды и электроэнергии Королевства Саудовская Аравия (КСА) и Национальная Водная Компания доверили российским специалистам сложный проект – реконструкцию крупнейших очистных сооружений в Эр-Рияде – Северной и Восточной станций очистки сточных вод «Манфуха».
Необходимость реконструкции была обусловлена возрастающей нагрузкой на очистные сооружения, вызванной быстрыми темпами развития столицы. Суммарная проектная мощность двух станций (Северной и Восточной) составляла 400 000 м³/сут. По условиям проекта требовалось повысить ее на 25% и довести до 500 000 м³/сут. Качество очищенных сточных вод при этом должно было удовлетворять требованиям для повторного использования (табл. 1).
В данной статье представлены результаты реализации технологических решений реконструкции Северной станции с доведением ее производительности до 230 000 м3/сут. Существующая технологическая схема Северной станции представлена сооружениями механической очистки, биологической очистки в составе аэротенков и вторичных отстойников, сооружениями доочистки, представленными фильтрами с песчаной загрузкой, и сооружениями обработки осадка, включающими сбраживание в метантенках и обезвоживание на сооружениях механической очистки.
Таблица 1. Требования к качеству очищенных сточных вод.
Обследование работы очистных сооружений позволило определить причины низкого качества очищенных сточных вод, в частности по азоту аммонийному и по уровню их загниваемости. Триггерной точкой явилось увеличение количества осадков сточных вод относительно проектных значений. Данное обстоятельство привело к срыву расчетной продолжительности пребывания осадков сточных вод в метантенках, и как следствие – ухудшению работы оборудования по обезвоживанию осадка. Для снижения количества осадка, подаваемого в метантенки сотрудниками станции было решено увеличить дозу ила в аэротенках до 4-5 г/л, что выявило новый круг проблем. Во-первых, качество очистки сточных вод в аэротенках перестало удовлетворять проектным значениям. Во-вторых, значительно увеличилась концентрация взвешенных веществ, выносимых из вторичных отстойников. В-третьих, работа фильтров доочистки с песчаной загрузкой была фактически заблокирована высокой концентрацией взвешенных веществ. Таким образом, проблемы, связанные с обработкой осадка, повлекли за собой разбалансировку всех систем очистки сточных вод.
Со стороны заказчика были установлены ограничения, действующие во время проведения работ:
1. не допускалось прекращение или остановка поступления сточных вод;
2. не допускалось снижение имеющегося качества очистки;
3. не допускалось создание новых резервуаров и технологических емкостей.
Для реконструкции очистных сооружений станции «Манфуха» было решено внедрить IBR технологию очистки сточных вод (Immobilized Biofilm Reactor) с реализацией процесса ANAMMOX, которая предполагает развитие на загрузке биореактора бактериального сообщества, включающего микроорганизмы, адоптированные к различным условиям по кислородному режиму и природе субстрата.
Анаммокс-процесс в настоящее время применяется при очистке сточных вод с высоким содержанием аммония для его удаления из сточных вод при их очистке и включает два этапа. Первый из них заключается в частичной нитрификации аммония до нитрита бактериями, окисляющими аммоний:
2NH4+ + 3O2 → 2NO2− + 4H+ + 2H2O
На втором этапе остаточные концентрации аммония и нитрита в ходе анаммокс-процесса, осуществляемого второй группой бактерий, превращаются в нитрат и молекулярный азот: NH4+ + NO2− → N2 + 2H2O
Специфика анаммокс-бактерий состоит в том, что они одни из самых медленно растущих в системе свободно плавающего ила бактерий из известных на сегодняшний день. Согласно опубликованным данным минимальное время удвоения биомассы составляет от 8 до 11 суток, что серьезно ограничивает практическое освоение процесса. С 2009 г. сотрудники ЭКОС Групп активно проводили исследования по определению условий развития анаммокс-процесса в IBR-реакторах с ершовой загрузкой, которая выполнена из синтетического инертного материала с положительным поверхностным зарядом, что дает возможность формировать на ней биоценоз послойно. Микроорганизмы в слоях биоценоза отличаются друг от друга отношением к растворенному кислороду и потребностью в субстрате, соответствующему их метаболизму. На рис. 1 приведена схема, объясняющая принцип работы ершовой загрузки за счет формирования различных биоценозов по толщине биопленки. Наружный слой биоценоза представлен гетеротрофами – аэробами и автотрофами нитрификаторами. Продуцируемый последними азот нитритов поступает во внутренний слой, в который не проникает растворенный кислород. В этом слое развиваются анаммокс-бактерии.
С полным текстом статьи, который был опубликован в 5 номере журнала «Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение », вы можете ознакомиться, перейдя по ссылке.
