CC BY
179
УДК 628.35
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА
Е.Н. БУРНАШОВА12, аспирант, научный сотрудник
С.Ю. СЕМЕНОВ2, кандидат биологических наук, доцент
М.С. МАРТЫНОВ2, магистрант, стажер-исследователь
Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа, ул. Гагарина, 3, Томск, 634050, Россия
2Национальный исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, Томск, 634050, Россия
E-mail: [email protected]
Резюме. В работе представлен обзор исследований, посвященных интенсивным микробиологическим методам очистки сточных вод от соединений азота, применяемых как на городских очистных сооружениях, так и на крупных животноводческих комплексах. Рассмотрены технологии (BioDenipho, Bardenpho), основанные на таких традиционных методах очистки сточных вод от азотных загрязнений, как нитрификация и денитрификация, а также методы удаления азотных загрязнений из сточных вод в очистных сооружениях типа «constructed wetlands». Обобщены результаты исследований по повышению эффективности удаления азотных загрязнений из стоков, приведены примеры технологий, используемых при анаэробной очистке сточных вод, базирующихся на ANAMMOX-процессе (SHARON-ANAMMOX, CANON, OLAND, DEAMOX). Основные недостатки традиционных методов очистки сточных вод (BioDenipho и Bardenpho) -энергозатратность и необходимость внесения органического вещества для реализации процесса денитрификации. Слабые стороны интенсивных способов очистки для SHARON-ANAMMOX - необходимость реализации нескольких режимов управления и поддержания температуры поступающих стоков в диапазоне от 34 до 36оС, для CANON - потребность в контроле содержания кислорода для продуктивной работы смешанного микробиоценоза и нагрузки по азоту, для OLAND - низкая эффективность удаления азота и строгий контроль рН, ТоС и концентрации кислорода, для DEAMOX -необходимость поддержания оптимального температурного режима в DEAMOX-реакторе. В результате проведенного анализа технологий предложена возможность реализации процесса анаэробного окисления аммония в системах экстенсивной очистки сточных вод.
Ключевые слова: сточные воды, нитрификация, денитрификация, ANAMMOX-процесс.
Для цитирования: Бурнашова Е.Н., Семенов С.Ю., Мартынов М.С. Микробиологические методы очистки сточных вод от соединений азота //Достижения науки и техники АПК. 2015. Т.29. №2. С. 49-52.
Удаление азотных загрязнений из сточных вод - актуальная проблема, так как аммоний оказывает токсическое воздействие не только на водные организмы, но и на природное равновесие существующих экосистем в целом. Эффективное удаление соединений азота в сточных водах возможно с использованием микробиологических методов очистки. На основе биологического цикла азота были разработаны и реализованы многие технологии и процессы очистки сточных вод от аммонийных загрязнений, базирующиеся на традиционных микробиологических процессах нитрификации и денитрификации, а также на анаэробном окислении аммония (ANAMMOX-процесс). Такие технологии применяются на очистных сооружениях животноводческих комплексов.
Цель нашей работы - анализ современных способов очистки сточных вод от загрязняющих веществ группы азота для определения перспективного направления
исследований в разработке технологий экстенсивной очистки сточных вод.
Традиционное микробиологическое удаление соединений азота из сточных вод основано на последовательном использовании процессов нитрификации и денитрификации. Нитрификация аммония в природе осуществляется в два этапа, катализируемых двумя различными группами бактерий.
На первом этапе аммонийокисляющие бактерии (АОБ), например, рода Nitrosomonas, переводят аммоний в нитрит. При этом происходит окисление аммония до гидроксиламина (NH2OH), а акцептором электронов служит димерная форма диоксида азота (N2O4), процесс катализируется ферментом аммониймоноокси-дазой (АМО) [1]. Далее гидроксиламин окисляется в присутствии фермента гидроксиламиноксидоредук-тазы (НАО) [1].
Затем нитритоокисляющие бактерии (НОБ), например, рода Nitrobacter, в присутствии фермента оксидоредуктазы (NOR) окисляют образовавшийся нитрит до нитрата:
AMO
NH3 + O2 + 2[H] — NH2OH + H2O
НАО
NH2OH + 0,5O2 NHO2 + 2H+ + 2e-
NOR
2O2- + 0,5O2- 2O3-
Денитрификацию осуществляют гетеротрофы, при этом 2O3- и 2O2- переходят в газообразный азот, а в качестве донора электронов выступают метанол, ацетат, органические вещества, содержащиеся в сточных водах:
22O3- + 10H+ +10e^ — N2 + 2OH- + 4H2O
2NO2- + 6H+ + 6e^ — N2 +2OH- + 2H2O
В большинстве сооружений с активным илом оба процесса реализуются последовательно в отдельных реакторах - нитрификаторах и денитрификаторах с обеспечением соответственно аэробных и анаэробных (аноксичных с поддержанием концентрации растворенного кислорода в воде не более 0,5 мг/л) условий [2]. Такие последовательные многоступенчатые системы с раздельным окислением органических загрязнений, нитрификацией и денитрификацией обеспечивают стабильность работы и высокую (до 90%) степень очистки от соединений азота. При использовании одного биореактора осуществляют последовательное чередование аэробных и аноксических условий путем включения и отключения подачи воздуха.
Технологии BioDenipho предусматривают удаление азотных загрязнений с использованием 2 параллельных реакторов с аэрированием (для нитрификации). Циклы аэрации варьируют, что обеспечивает операционную гибкость для достижения различных целей обработки. Далее сточные воды попадают в реакторы, где происходит процесс денитрификации.
Для реализации технологий Bardenpho используют пятиступенчатые и четырехступенчатые системы. В пятиступенчатой выделяют пять зон: анаэробную, аноксидную (зону, в которой отсутствует растворенный кислород, но присутствуют оксиды), аэробную, анок-сидную и аэробную. Однако в связи с недостаточной степенью очистки было предложено переделать ее в
четырехступенчатую систему. Для этого объединили первые две зоны (анаэробную и аноксидную), тем самым, увеличив площадь первой бескислородной зоны и доступность летучих жирных кислот, что способствует усилению денитрификации. С этой же целью предложено уменьшение мощности насосов, подающих стоки в первую бескислородную зону [3].
Еще одна технология очистки сточных вод от азотных загрязнений «Tidal-flow wetlands» (приливно-отливные болотные экосистемы для очистки сточных вод) предусматривает минерализацию органического азота посредством циклического затопления и осушения реактора [4], при этом нитрификация и денитри-фикация по сути регулируется адсорбцией [5]. Ионы NH4+ адсорбируются на отрицательно заряженной биопленке. Кислород из воздуха проникает в поры, насыщая биопленку [6] и активируя последующую нитрификацию адсорбированных ионов NH4+. Десорбция нитратов в объеме воды происходит в следующем цикле затопления в результате потребления на стадии денитрификации [7].
Следует отметить, что традиционные микробиологические методы связаны с большими расходами на аэрацию (нитрификация) и подачу донора электронов (денитрификация). Два отдельных реактора, раздельный возврат ила и необходимость введения дополнительного органического субстрата также существенно увеличивают стоимость этих систем очистки. При использовании одного биореактора возникают трудности в управлении процессом со смешанным биоценозом, для достижения оптимальной степени очистки обычно требуются довольно сложные системы контроля, включающие обратную связь с фактической концентрацией аммония и нитрата, а также растворенного в биореакторе кислорода.
Для осуществления интенсивного анаэробного окисления аммония (ANAMMOX-процесс) также необходима предварительная нитрификация. Первая его стадия начинается, как и в аэробных условиях, с окисления аммония диоксидом азота до гидроксиламина и оксида азота в присутствии фермента АМО.
На второй стадии, образовавшийся гидроксила-мин окисляется до азотистой кислоты в присутствии фермента НАО. Однако в анаэробных условиях часть образующегося нитрита выступает в качестве акцептора электронов, что приводит к образованию молекулярного азота или закиси азота:
HNO2 + 3Н+ + 3е^ ^ 0,5N2 + 2Н2О
HNO2 + 2Н+ + 2е^ ^ 0,5N2O + 1,5Н2О
Таким образом, основным продуктом анаэробного окисления аммония становится молекулярный азот, а также следовые количества его различных оксидов (I, II, IV) [8-10].
На основе ANAMMOX-процесса разработаны такие технологии как SHARON-ANAMMOX, CANON, OLAND, DEAMOX.
Технологическая система удаления аммония из сточных вод SHARON-ANAMMOX (Single reactor High activity Ammonia Removal Over Nitrite - одноступенчатый реактор высокой активности окисления аммония до нитритов; ANaerobic AMMmonium Oxidation - реактор анаэробного окисления аммония) включает в себя два этапа. На первом (SHARON-реактор) примерно половина аммония окисляется в аэробных условиях с участием соответствующих микроорганизмов в нитрит. На втором этапе образовавшаяся смесь нитрита и аммония подается в анаэробный ANAMMOX-реактор,
где происходит ее превращение в молекулярный азот и частично нитрат. Такая технология позволяет уменьшить стоимость аэробной нитрификации и исключить стадию денитрификации [11-17].
Известен способ, основанный на одновременном удалении азотных загрязнений с помощью ANAMMOX-процесса и денитрификации в одном реакторе (SBR - Single Bach Reactor, реактор периодического действия). Он имеет сходство с технологией SHARON, за тем исключением, что в технологии SHARON не ставиться цель получить ANAMMOX-процесс как таковой, он предусматривается в технологии SHARON-ANAMMOX. При этом удаление азота улучшено путем уменьшения доли нитрата и общего азота (TN, в том числе аммиака, нитритов и нитратов азота) в среде. Такой эффект достигается разбавлением стоков при поступлении их в реактор. Эффективность очистки при отношении C:N - 2:1 составляет 97,47%. Последовательное увеличение в среде количества органических соединений приводило к уменьшению производительности вследствие угнетения ANAMMOX-бактерий. Но после прекращения добавления органического вещества их численность быстро восстанавливалась [18].
Недостаток технологии SHARON-ANAMMOX - несколько режимов управления (по растворенному кислороду, pH и по окислительно-восстановительному потенциалу) [19, 20], необходимых для достижения стабильной работы процесса-нитрификации. Кроме того, применение технологии ограничивает необходимость поддержания температуры на уровне около 35°. Также для неполного окисления аммония в SHARON-реакторе в технологии SHARON-ANAMMOX необходимо строго контролировать условия, при которых происходит рост только АОБ (Nitrosomas sp.), осуществляющих конверсию аммония в нитрит, и подавляется развитие нитритокисляющих микроорганизмов (НОБ).
Технология CANON (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite - автотрофное окисление аммония до нитритов) заключается в сочетании процессов частичной нитрификации и анаэробного окислении аммония, осуществляемых сообществом нитрификаторов и анаммокс-бактерий, в одном реакторе (в отличии от двух-реакторной SNARON-ANAMMOX). В условиях ограниченной подачи кислорода аммонийокисляющие бактерии используют аммоний для окисления в нитрит, одновременно поддерживая аноксические условия, необходимые для жизнедеятельности ANAMMOX-бактерий. Образовавшийся нитрит с присутствующим в среде аммонием восстанавливается ANAMMOX-бактериями до молекулярного азота [21-23].
Преимущество технологии CANON - один реактор, что существенно снижает затраты при строительстве. Однако процесс требует строгого контроля содержания кислорода в среде и нагрузки по соединениям азота. Недостаток аммонийного азота при избытке кислорода приводит к тому, что нитритоокисляющие бактерии получают преимущества над ANAMMOX-бактериями так как имеют более высокую скорость роста, а значит и скорость потребления субстрата, приводящую к недостатку аммонийного азота в среде и, как следствие, к невозможности реализации ANAMMOX-процесса. Кроме того, на состав микробной популяции влияет толщина биопленки и размер биогранул ила. Например, агрегаты размером >500 мкм содержали около 68% ANAMMOX-бактерий, а <500 мкм - только около 35% [24]. Это объясняется тем, что кислороду сложнее проникать в более крупные гранулы, что создает
благоприятные условия для жизнедеятельности ANAMMOX-микроорганизмов. Факторы, влияющие на SHARON-ANAMMOX процессы, также необходимо контролировать для CANON-процесса.
Известна разработка с использованием технологии CANON в системах очистки, базирующихся на технологии «Tidal vertical flow» (нисходящие приливно-отливные системы), которая направлена на повышение эффективности очистки сточных вод от соединений азота в «constructed wetlands» (сконструированные водно-болотные экосистемы). Для достижения стабильности и высокой степени очистки от азотных загрязнений стадию с использованием «Tidal flow» в «constructed wetlands» заменили на внутреннюю рециркуляцию восходящего потока, предварительно создав насыщенную кислородом верхнюю зону стоков. Сокращение циклов рециркуляции приводит к снижению содержания кислорода в реакторе, что способствует частичной нитрификации и ANAMMOX-процессу, но одновременно уменьшается скорость конверсии азота. В случаеувеличения числа циклов рециркуляции усиливается процесс окисления аммония, однако это сопровождается нарушением частичной нитрификации и торможением анаммокс-процесса. Высокая концентрация неорганического углерода может одновременно повысить активность аммонийокисляющих и ANAMMOX-бактерий, но никак не влияет на нитритоокисляющие бактерии [25].
Недостатки технологии CANON - сложность контроля подачи кислорода в реактор и управления смешанным микробиоценозом.
Также в одном реакторе осуществляется удаление азотных загрязнений с использованием технологии OLAND (Oxygen-Limited Autotrophic Nitrification-Denitrification, ограниченно-кислородный автотрофный реактор нитрификации-денитрификации) [26]. При этом на первом этапе происходит частичное окисление NH4+ в NO2- с помощью АОБ (в качестве акцептора электронов выступает кислород), далее в результате смешивания NO2- с другой частью NH4+ образуется N2 [27, 28]. Недостатки технологии - низкая эффективность удаления в виде молекулярного азота (менее 40%); процесс требует контроля рН и температуры, важное значение имеет концентрация кислорода (популяция АОБ уменьшается при его недостатке).
В известной DEAMOX-технологии (DEnitrifying AMmonia Oxidation - биологический процесс удаления азотных загрязнений, основанный на анаэробном окислении аммония в сопряжении с сульфид-зависимой конверсией нитрата в нитрит) происходит разделение исходных стоков на два потока. Первый из них подвергается традиционной нитрификации. При этом процесс не требует специального контроля, так как нет цели получить только нитрит. Затем частично нитрифицирова-
ные стоки смешиваются в DEAMOX-реакторе со вторым потоком, в котором обычно присутствует некоторая часть донора электронов (сульфид или органические загрязнения). В автотрофных или гетеротрофных условиях, благодаря частичной денитрификации нитрата, образуется нитрит, который немедленно поглощается совместно с присутствующим аммонием анаммокс-бактериями, образуя молекулярный азот [29-33].
Недостаток технологии DEAMOX - необходимость увеличения температуры с 20 °С в нитрификаторе до 35±1 °С в DEAMOX-реакторе и последующего ее поддержания на таком уровне. В то же время ее широко используют при высоких концентрациях загрязнений (от 300-1000 мг N/л/день).
В связи с наличием ANAMMOX-процесса в природных экосистемах логично предположить возможность его реализации в системах не только интенсивной, но и экстенсивной очистки сточных вод в качестве отдельной стадии.
Как показали лабораторные эксперименты, выполненные на модельных сточных водах, наиболее перспективное направление решения этой проблемы -использование на этапе управляемой нитрификации приливно-отливного реактора (Tidal flow) с нисходящим потоком и ANAMMOX-реактора с вертикальным потоком сточных вод [34].
Согласно нашим расчетам, включение ANAMMOX-процесса в системы «constructed wetlands» предусматривает возможность микробиологической конверсии аммония и нитрита в газообразный азот при пятикратном уменьшении площадей, требуемых для его удаления из стоков.
В результате анализа работ, посвященных современным интенсивным способам очистки сточных вод от соединений азота, были выявлены недостатки существующих технологий. Для традиционных методов (BioDenipho и Bardenpho) - это энергозатратность и необходимость внесения органических веществ для реализации процесса денитрификации. Слабые стороны интенсивных способов очистки для SHARON-ANAMMOX - необходимость реализации нескольких режимов управления и поддержания температуры поступающих стоков в диапазоне от 34 до 36оС, для CANON - потребность в контроле содержания кислорода для продуктивной работы смешанного микробиоценоза и нагрузки по азоту, для OLAND - низкая эффективность удаления азота и строгий контроль рН, ТоС и концентрации кислорода, для DEAMOX - необходимость поддержания оптимального температурного режима в DEAMOX-реакторе. Предложено перспективное направление реализации ANAMMOX-процесса с использованием приливно-отливного реактора (Tidal flow) в экстенсивной очистке стоков от азотных загрязнений.
Литература.
1. Biological Removal of Nitrogen from Wastewater / G. Zhu, Y. Peng, B. Li, J. Guo, Q. Yang, S. Wang // Rev Environ Contam Toxicol. 2008. Vol. 192. P. 159-195.
2. Колесников В.П., Вильсон Е.В. Современное развитие технологических процессов очистки сточных вод в комбинированных сооружениях/под ред. В.К. Гордеева-Гаврикова. Ростов-на-Дону: изд-во Юг, 2005. С. 84-99.
3. Demonstration of phase length control of BioDenipho process using on-line ammonia and nitrate analyzers at three full-scale wastewater treatment plants / H.W. Zhao, A.J. Freed, R.W. DiMassimo, S-N. Hong, E. Bundgaad, H.A. Thomsen // WEFTEC. 2004.
4. Deniz T., Friedrich T.W., Milligan J. An Advanced Pollution Control Facility's Conversion to Four-Stage Bardenpho to Improve Biological Nitrogen Removal// Florida water resources journal. 2009.
5. Treatment of Agricultural Wastewater in a Combined Tidal Flow-Downflow Reed Bed System / G. Sun, K.R. Gray, A.J. Biddlestone, D.J. Cooper// Wat. Sci. Tech. 1999. Vol. 40(3). P. 139-146.
6. McBride G., Tanner C. Modeling biofilm nitrogen transformation in constructed wetland mesocosms with fluctuating water levels // Ecological Engineering. 2000. Vol. 14 P. 93-106.
7. Austin D., Lohan E., Verson E. Nitrification and denitrification in a Tidal vertical Flow wetland pilot// Proceedings of the Water Environment Technical Conference. Los Angeles, 2003.
8. Schmidt I., Bock E. Anaerobic ammonia oxidation with nitrogen dioxide by Nitrosomonas eutropha // Arch. Microbiol. 1997. Vol. 167. P. 106-111.
9. Schmidt I., Bock E. Anaerobic ammonia oxidation by cell-free extracts of Nitrosomonas eutropha // Antonie Leeuwenhoek. 1998. Vol. 73. P. 271-278.
10. Zart D., Bock E. High rate of aerobic nitrification and denitrification by Nitrosomonas eutropha grown in a fermentor with complete biomass retention in the presence of gaseous NO2 or NO // Arch. Microbiol. 1998. Vol. 169. P. 282-286.
11. The Sharon process: an innovative method for nitrogen removal from ammonium-rich waste water / С. Hellinga, A.A.J.C. Schellen, J.W. Mulder, М.С.М. Loosdrecht, J.J. Heijen//WaterSci. Tech. 1998. Vol. 37(9). P. 135-142.
12. Overview: full scale experience of the SHARON process for treatment of rejection water of digested sludge dewatering / R. van Kempen, J.W. Mulder, C.A. Uijterlinde, M.C.M. Loosdrecht // Water Sci. Tech. 2001. Vol. 44(1). P. 145-152.
13. van Dongen U., Jetten M.S.M., Loosdrecht M.C.M. The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater // Water Sci. Tech. 2001. Vol. 44(1). P. 145-152.
14. Biological treatment of ammonium-rich wastewater by partial nitritation and subsequent anaerobic ammonium oxidation (anammox) in a pilot plant/ С. Fux, M. Boehler, P. Huber, I. Brunner, H. Siegrist// J. Biotechnol. 2002. Vol. 99(3). P. 295-306.
15. Partial nitrification of high ammonia concentration wastewater as a part of a shortcut biological nitrogen removal process / G. Ciudad, О. Rubilar, P. Munoz, G. Ruiz, R. Chamy, C. Vergara, D. Jeison // Proc. Biochem. - 2005. - Vol. 40(5). - P. 1715-1719.
16. Nitrification-denitrification via nitrite accumulation for nitrogen removal from wastewaters / G. Ruiz, D. Jeison, O. Rubilar, G. Ciudad, R. Chamy// Biores. Tech. 2006. Vol. 97(2). P. 330-335.
17. Emission of nitrous oxide and nitric oxide from a full-scale single-stage nitritation-anammox reactor/ M.J. Kampschreur, R. Poldermans, R. Kleerebezem, W.R. van der Star, R. Haarhuis, W.R. Abma, M.S. Jetten, M.C. van Loosdrecht // Water Sci. Technol. 2009. Vol. 60(12). P. 3211-3217.
18. Advanced nitrogen removal with simultaneous Anammox and denitrification in sequencing batch reactor / R. Du, Y. Peng, S. Cao, C. Wu, D. Weng, S. Wang, J. He // Bioresource Technology. 2014.
19. van Dongen U., Jetten M.S.M., Loosdrecht M.C.M. The SHARON-Anammox process for treatment of ammonium rich wastewater // Water Sci. Tech. 2001. Vol. 44(1). P. 145-152.
20. Biological treatment of ammonium-rich wastewater by partial nitritation and subsequent anaerobic ammonium oxidation (anammox) in a pilot plant / С. Fux, M. Boehler, P. Huber, I. Brunner, H. Siegrist // J. Biotechnol. 2002. Vol. 99(3). P. 295-306.
21. The CANON system (Completely Autotrophic Nitrogen removal Over Nitrite) under ammonium limitation: interaction and competition between three groups of bacteria /K.A. Third, A.O. Sliekers, J.G. Kuene, M.S.M. Jetten //Syst. Appl. Microbiol. 2001. Vol. 24(4). P. 588-596.
22. Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor/A.O. Sliekers, N. Dewort, J.L.C. Gomez, M. Strous, J.G. Kuenen, M.S.M. Jetten // Water Res. - 2002. - Vol. 36(10). - P. 2475-2482.
23. Yang J. Optimization of CANON process and start-up process // TRITA LWR Degree Project. 2009. P. 1-42.
24. Enrichment of anammox from activated sludge and its application in the CANON process / K.A. Third, J. Paxman, M. Schmid, M. Strous, M.S.M. Jetten//Microb. Ecol. 2005. Vol. 49(2). P. 236-244.
25. Kinetics, diffusional limitation and microscale distribution of chemistry and organisms in a CANON reactor / M.A. Nielsen, A.O. Bollmann, K.A. Sliekers, M.S.M. Jetten, M. Strous, I. Schmidt, L.H. Larsen, L.P. Nielsen, N.P. Revsbech//FEMSMicrobiol. Ecol. 2005. Vol. 51(2). P. 247-256.
26. Hu Y., Zhao X., Zhao Y. Achieving high-rate autotrophic nitrogen removal via Canon process in a modified single bed tidal flow constructed wetland// Chemical Engineering Journal. 2014. Vol. 237. Р. 329-335.
27. Kuai L., Verstraete W. Ammonium removal by the oxygen-limited autotrophic nitrification-denitrification system //Appl. Environ Microbiol. 1998. V. 64(11). P. 4500-4506.
28. Muller E.B., Stouthamer A.H., van Verseveld H.W. Simultaneous NH3 oxidation and N2 production at reduced O2 tensions by sewage sludge subcultured with chemolithotrophic medium // Biodegradation. 1995. Vol. 6. P. 339-349.
29. New anaerobic process of nitrogen removal/ S. Kalyuzhnyi, M. Gladchenko, A. Mulder, B. Versprille // Wat. Sci. Technol. 2006. Vol. 54 (8). P. 163-170.
30. Comparison of quasi steady state performance of the DEAMOX process under intermittent and continuous feeding and different nitrogen loading rates / S. Kalyuzhnyi, M. Gladchenko, A. Mulder, В. Versprille // Biotechnol. J. 2007. Vol. 2. P. 894-900.
31. Development and optimisation of VFA driven DEAMOX process for treatment of strong nitrogeneous anaerobic effluents / S. Kalyuzhnyi, M. Gladchenko, H. Kang, A. Mulder, B. Versprille // Wat. Sci. Technol. 2008. Vol. 57 (3). P. 323-328.
32. Kalyuzhnyi S., Gladchenko M. DEAMOX - new microbiological process of nitrogen removal from strong nitrogenous wastewater // Desalination. 2009. Vol. 248. P. 783-793.
33. Трухина А.И. Оптимизация Deamox-процесса и молекулярно-биологические исследования формирующихся консорциумов микроорганизмов: дис.... канд. хим. наук. М, 2011.
34. Бурнашова Е.Н., Мартынов М.С., Семенов С.Ю. Анаэробное окисление аммония в технологии очистки сточных вод // Современные проблемы генетики, клеточной биологии и биотехнологии: матер. Междун. конф. Томск, 2014. С. 28.
MICROBIOLOGICAL METHODS OF SEWAGE TREATMENT FROM NITROGEN COMPOUNDS
E.N. Burnashova12, S.Y. Semenov2, M.S. Martynov2
'Sibirsky Institute of Agriculture and peat, Gagarта str., 3, Tomsk, 634050, Russia 2Natsionalny Research Tomsk State University, Lenina ave, 36, Tomsk, 634050, Russia E-mail: [email protected]
Summary. The article presents an overview of research on the intensive microbiological methods of sewage treatment from nitrogen compounds used both at urban treatment facilities and large livestock breeding complexes. It is considered the technologies (BioDenipho, Bardenpho) based on such traditional methods of sewage treatment from nitrogen pollution, as nitrification and denitrification, as well as methods of removing of nitrogen pollution from waste water at treatment facilities of the type «constructed wetlands». The results of studies on improvement of the removal efficiency of nitrogen pollution from sewage are summarized, the examples of technologies used in the anaerobic waste water treatment based on ANAMMOX-process (SHARON-ANAMMOX, CANON, OLAND, DEAMOX) are given. The main disadvantages in the traditional wastewater treatment, such as BioDenipho and Bardenpho, are energy consumption and the need for organic matter to implement the process of denitrification. The disadvantages of the intensive purification methods for SHARON-ANAMMOX are the need for the realization of several modes of control and maintenance of the temperature of the incoming wastewater in the range from 34 to 36 deg, for CANON it is monitoring of oxygen content for the productive work of mixed microbiocenosis and nitrogen load; for OLAND it is low efficiency of nitrogen removal and strict control of pH, temperature and oxygen concentration; for DEAMOX it is the need of maintaining the optimal temperature conditions in DEAMOX-reactor. As a result of the analysis it is proposed the possibility of the realization of the process of anaerobic oxidation of ammonium in the systems of extensive purification of waste water. Keywords: waste water, nitrification, denitrification, ANAMMOX-process.
Author Details: E.N. Burnashova, Post graduate Student, Researcher (e-mail: [email protected]); S.Y Semenov, Cand. Sc. (Biol.), Assoc. Prof.; M.S. Martynov, Graduate Student, Trainee Researcher.
For citation: Burnashova E.N., Semenov S.Y, Martynov M.S. Microbiological methods of sewage treatment from nitrogen compounds. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2015. T.29. №2. pp. 49-52 (In Russ)
