Современные способы интенсификации биологической очистки сточных вод химических и нефтехимических производств включают повышение дозы активного ила, улучшение системы аэрации, иммобилизацию микроорганизмов активного ила на различных носителях и др. [1-3].
Известно, что повышения дозы активного ила в аэротенке и его регенерации можно достичь путем использования флотационных аппаратов специальной конструкции [3]. Также установлено, что при определенных режимах флотации удается фракционировать активный ил преимущественно на живые и мертвые клетки микроорганизмов. Это подтвердило результаты исследований флотационного фракционирования клеток микроорганизмов отдельных штаммов бактерий и дрожжей по возрасту и жизнеспособности [4].
При разработке новых технологических схем биологической очистки сточных вод были учтены результаты исследований [1-4], а также предусмотрена более глубокая стадия доочистки предварительно очищенной воды с последующим ее обеззараживанием и насыщением кислородом. Разработанная технология включает использование одноиловой схемы, позволяющей наряду с окислением органических веществ осуществить и биологическое удаление азота и фосфора (рис. 1). 
Примерные значения основных физико-химических показателей исходных сточных вод и эффективность очистки приведены в таблице.
Для доочистки сточных вод по таким показателям, как взвешенные вещества и БПКn, разработан узел доочистки (рис. 2), позволяющий получить по этим параметрам значения, не превышающие нормативных, принятых в России.
 Используемый узел доочистки сточных вод включает сатуратор для насыщения сточных вод кислородом воздуха под давлением 0,6-0,8 МПа, а также биосорбер, в котором в качестве загрузки использованы крупный песок и клиноптилолит, а также активный уголь марки АГ-3 в виде слоев толщиной 10-15 см, разделенных специальной полимерной сеткой (на рис. 2 не показана).
Такая комбинированная насадка способствует устойчивому закреплению микроорганизмов активного ила на частицах загрузки и достижению гарантированных значений показателей БПКn и взвешенных веществ в очищенной воде.
Наряду с очисткой важно и кондиционирование сточных вод, в частности насыщение их кислородом. Как показали результаты исследований, эту технологическую операцию можно успешно реализовать в колонных аппаратах. Поиск наиболее эффективного технического решения был осуществлен при сравнительных испытаниях колонного аппарата со струйным и эжекционными способами аэрации (рис. 3) и пленочного аппарата. При этом в колонном аппарате наряду с насыщением воды кислородом происходит и ее доочистка в случае необходимости.
Пленочный аппарат для насыщения воды кислородом в тонком слое (рис. 4) включает цилиндрический корпус 7, внутри которого соосно расположена труба 2 с входным патрубком 5, а между трубой и корпусом размещены полки 3. Вывод воды, насыщенной кислородом, осуществляется через патрубок 4.
Сравнительные испытания колонного аппарата с пленочным были проведены при одинаковых температурных режимах (22 °С). При аэрировании воды в пленочном аппарате содержание воды в пленочном аппарате было следующим: исходное - 5,1; 5,0 и 5,2 мг/л, после однократного пропускания - 7,1; 7,0 и 7,1 мг/л соответственно.
Аэрирование воды во флотационном колонном аппарате с комбинированной системой аэрации (Р = 1,5 атм; теоретически возможное насыщение кислорода - 8,83 мг/л) дало следующие результаты:
- при режиме обработки после эжектора содержание кислорода составило 7,7 и 8,1 мг/л (исходное - 5,0 и 6,8 мг/л);
- при режиме обработки после струйного аэрирования содержание кислорода составило 7,8, 7,8 и 8,0 мг/л (исходное - 5,5, 5,7 и 6,8 мг/л).
Приведенные данные показывают, что насыщение воды кислородом наиболее эффективно происходит в колонном аппарате с комбинированной системой аэрации. При этом обработка воды может осуществляться в режиме как эжектирования, так и струйного аэрирования. Эти данные дают основание для использования колонных аппаратов не только для очистки сточных вод, но и для насыщения их кислородом перед сбросом в открытый водоем. Следует также отметить, что в зависимости от конкретных условий для насыщения воды можно использовать и пленочный аппарат, отличающийся более простой конструкцией и меньшей металлоемкостью
Наряду с достижением высокого качества очистки воды и ее кондиционирования (насыщения кислородом) другой важной проблемой является обработка и утилизация избыточного активного ила, образующегося в процессе биологической очистки сточных вод.
 Технология обезвоживания биомассы активного ила с получением продукта влажностью не более 10% разработана в 80-90-х гг. прошлого столетия под руководством автора. Указанная технология включает следующие основные стадии. Суспензию избыточного активного ила из вторичных отстойников биологических очистных сооружений концентрацией примерно 0,8-1,0 % по абсолютно сухим веществам (АСВ) сгущают с использованием напорного флотационного аппарата до 2,5-3,5 % АСВ и концентрат направляют на дальнейшее обезвоживание в вакуумвыпарную установку. Полученную сгущенную суспензию активного ила с концентрацией примерно 8-10 % АСВ подают в распылительную сушилку. Получаемая биомасса активного ила имеет влажность не более 10 %. Срок хранения такой биомассы - не менее шести месяцев. Полученная биомасса может использоваться для технических целей, например в качестве заменителя карбоксиметилцеллюлозы, а также при определенных условиях в качестве органоминерального удобрения, особенно при выращивании технических культур и декоративных растений. В отдельных случаях высушенный продукт биомассы активного ила может использоваться для очистки почв и грунтов от нефтепродуктов [5]. Однако при использовании указанной выше технологии часть микроорганизмов в процессе обезвоживания погибает. Это, безусловно, является недостатком указанной технологии. При этом часть погибшей биомассы можно рассматривать в качестве субстрата для жизнедеятельности оставшихся живых микроорганизмов.
Для уменьшения гибели микроорганизмов вместо распылительной сушки следует использовать лиофильную, что существенно снижает количество мертвых микроорганизмов в готовом продукте биомассы активного ила. Литература
1. Хенце М. Очистка сточных вод: Пер. с англ. / М. Хенце и др. - М.: Мир, 2004.
2. Воронов Ю.В. Реконструкция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений / Ю.В. Воронов и др.; Под ред. СВ. Яковлева. - М.: Стройиздат, 1990.
3. Ксенофонтов Б.С. Очистка сточных вод: флотация и сгущение осадков / Б.С. Ксенофонтов. - М.: Химия, 1992.
4. Стабникова Е.В. Взаимодействие клеток с поверхностью раздела жидкость-газ / Е.В. Стабникова и др.; Под ред. В.Н. Иванова. - Киев: Наук, думка, 1991.
5. Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией / Б.С. Ксенофонтов, - М.: Новые технологии, 2004. |
