Когда вижу запрос про очистку сточных вод с высоким содержанием аммонийного азота, всегда вспоминаю, сколько проектов в Юго-Восточной Азии провалились из-за попыток механически перенести европейские технологии. Особенно с аммонийным азотом – многие до сих пор считают, что достаточно увеличить дозу ила или поставить аэрацию побольше. На практике же, особенно в текстильных стоках или на свиноводческих комплексах, где концентрации за 300 мг/л, классическая нитри-денитрификация просто захлебывается.
В 2019 году мы поставили в Индонезию систему на базе UASB-реакторов, но заказчик не учёл, что в его стоках помимо органики ещё и аммонийный азот стабильно держится на 280 мг/л. Результат – после анаэробной стадии азот не ушёл, а на последующих этапах биологической очистки началось подавление нитрификаторов. Пришлось экстренно дорабатывать схему, вводить каскадный денитрификационный реактор LC-AnDen уже на объекте. Именно тогда я понял, что типовые решения не работают, когда речь идёт о сложных промышленных стоках.
Кстати, многие недооценивают влияние температуры на процессы нитрификации. В том же проекте в провинции Цзянсу летом температура стоков поднималась до 38°C, и активность нитрифицирующих бактерий падала вдвое. Пришлось разрабатывать систему охлаждения перед биологической стадией – казалось бы, мелочь, но без этого весь процесс вставал.
Сейчас мы в ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии всегда включаем в экспортные поставки буферные ёмкости для выравнивания состава стоков. Опыт показал, что без этого даже самые продвинутые технологии типа электрокаталитических окислительных реакторов не справляются с пиковыми нагрузками по аммонию.
Наш фenton-псевдоожиженный слой изначально создавался для окисления трудноразлагаемой органики, но в процессе испытаний выяснилось, что он неплохо справляется и с предварительным окислением соединений азота. Особенно когда в стоках есть фенолы или красители, которые мешают биологической очистке. Хотя тут есть тонкость – если переборщить с дозой реагентов, можно получить вторичное загрязнение железом.
Анаэробные мембранные биореакторы мы сначала пробовали использовать как основную стадию для удаления азота, но столкнулись с быстрым забиванием мембран. Оказалось, что при высоких концентрациях аммония образуется слишком много биомассы с особыми свойствами. Пришлось комбинировать с предварительной денитрификацией в LC-AnDen реакторах – такая схема теперь стала нашей стандартной для экспорта в страны с жарким климатом.
Интересный случай был на кожевенном заводе во Вьетнаме. Там помимо аммония (около 400 мг/л) в стоках было много сульфидов, которые полностью блокировали нитрификацию. Стандартные биологические реакторы не работали, пока не внедрили электрокаталитическое окисление перед биологической стадией. Кстати, этот опыт потом лег в основу нашего типового решения для кожевенной промышленности.
Наши UASB-реакторы при экспорте в Малайзию пришлось модифицировать – добавили систему автоматического контроля рН непосредственно в реакторной зоне. Местные стоки содержали много летучих жирных кислот, что вызывало резкие скачки кислотности и подавление анаэробных процессов. Без этого даже при нормальных нагрузках по азоту эффективность очистки падала на 40%.
LICMAX-реакторы показали себя лучше при колебаниях нагрузки, но требовали более квалифицированного обслуживания. В том же малайзийском проекте первые полгода местный персонал не мог выйти на стабильные показатели по удалению азота – пока не прошли обучение у наших инженеров. Теперь мы всегда включаем в контракты extended-обучение для сложных объектов.
Биологические реакторы для удаления запахов часто воспринимают как вспомогательное оборудование, но в случае с аммонийным азотом они критически важны. При разложении мочевины или белков выделяется аммиак, который не только токсичен, но и нарушает работу основной биологической очистки. Мы разработали специальные биофильтры с загрузкой из кокосового волокна – они лучше работают в условиях высокой влажности тропического климата.
Самая частая ошибка заказчиков – пытаться сэкономить на предпроектных исследованиях. Как-то раз в Казахстане запускали систему без предварительного анализа на ингибиторы – оказалось, в стоках был формальдегид, который полностью подавил нитрификацию. Пришлось останавливать работу и устанавливать дополнительную ступень окисления.
Ещё проблема – разные стандарты качества очищенных стоков. В Китае для сброса в водоёмы рыбохозяйственного значения норма по аммонийному азоту обычно 0.5 мг/л, а в некоторых странах ЮВА допускается 5 мг/л. Это радикально меняет технологическую схему – где-то достаточно двухступенчатой биологической очистки, а где-то нужны дополнительные стадии типа ионообмена или мембранной фильтрации.
С электрокаталитическими окислительными реакторами тоже не всё просто – они эффективны, но требуют точного подбора электродных материалов под конкретный состав стоков. В одном из проектов в ОАЭ пришлось трижды менять композицию анодов, пока не добились стабильного удаления аммония без чрезмерного энергопотребления.
Сейчас тестируем комбинацию анаэробных мембранных биореакторов с последующей ионообменной очисткой – для случаев, где нужна глубокая денитрификация до 0.1 мг/л. Пока дороговато получается, но для прецизионных производств уже есть спрос.
Интересное направление – использование метаногенных архей для одновременного удаления органики и азота. В лабораторных условиях получается снизить энергозатраты на 20-30% compared с классической нитри-денитрификацией, но scaling up пока проблематичен – микроорганизмы слишком чувствительны к переменам нагрузки.
Для ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии экспорт технологий очистки от аммонийного азота стал ключевым направлением. На сайте https://www.kitay-lchj.ru мы сейчас размещаем кейсы по работе со сложными стоками – не как рекламу, а скорее как методические материалы. Опыт показывает, что чем больше технических деталей раскрываешь, тем больше доверия у потенциальных заказчиков из смежных отраслей.
Кстати, недавно получили запрос из Бангладеш на систему для очистки стоков фармацевтического производства – там кроме аммония ещё и антибиотики в микроконцентрациях. Похоже, придётся комбинировать электрокатализ с продвинутыми окислительными процессами. Как обычно – каждый новый проект заставляет пересматривать казалось бы устоявшиеся технологические решения.
