RU2751356C1 - Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater - Google Patents

Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater Download PDF

Info

Publication number
RU2751356C1
RU2751356C1 RU2020123092A RU2020123092A RU2751356C1 RU 2751356 C1 RU2751356 C1 RU 2751356C1 RU 2020123092 A RU2020123092 A RU 2020123092A RU 2020123092 A RU2020123092 A RU 2020123092A RU 2751356 C1 RU2751356 C1 RU 2751356C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
anammox
wastewater
activated sludge
minutes
Prior art date
Application number
RU2020123092A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Викторович Пименов
Юрий Александрович Николаев
Владимир Анатольевич Грачев
Анна Юрьевна Каллистова
Юлия Юрьевна Берестовская
Николай Викторович Равин
Андрей Владимирович Марданов
Original Assignee
Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) filed Critical Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН)
Priority to RU2020123092A priority Critical patent/RU2751356C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2751356C1 publication Critical patent/RU2751356C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/34Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

FIELD: wastewater treatment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of wastewater treatment and can be used at municipal sewage treatment plants, at chemical plants, for the treatment of effluents from livestock and poultry complexes, in household organic waste treatment. The method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater involves treating wastewater under aerobic-anaerobic conditions in a reactor equipped with an attached biocenosis carrier - Anammox activated sludge. The supply of waste water to the reactor of cyclic action is carried out within 30 minutes after 20 minutes of settling. Waste water is treated while maintaining the temperature in the reactor at a level of 32 ± 0.1°C for 5 hours and 10 minutes with alternating (20 minutes each) aeration with large air bubbles and stirring with a stirrer at 120-150 rpm. The full cycle time is 6 hours. The air supply rate at the time of start-up is 20 l / h, the oxygen content in the reactor varies in the range of 0.4-1.2 mg / l. Wastewater is treated in the presence of additives of metabolites selected from folic acid (folate) taken at a concentration of 50-100 mg / l or folic acid (folate) taken at a concentration of 0.1-0.5 mg / l.
EFFECT: invention provides an increase in the stability of wastewater treatment, as well as reduction in the time of attachment of Anammox activated sludge to the carrier, i.e. shortens the start-up period of new bioreactors using the Anammox activated sludge fixed biomass technology and the duration of the process in general.
6 cl, 3 dwg, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к области очистки сточных вод, а именно к очистке сточных вод от азота. Изобретение может быть использовано на муниципальных очистных сооружениях, применяющих технологию сбраживания осадка сточных вод, на промышленных предприятиях, для очистки стоков животноводческих и птицеводческих комплексов, анаэробных биореакторов для переработки бытовых органических отходов, а также в химической промышленности.The invention relates to the field of wastewater treatment, namely the purification of wastewater from nitrogen. The invention can be used in municipal wastewater treatment plants using the technology of fermentation of sewage sludge, at industrial enterprises, for the treatment of effluents from livestock and poultry complexes, anaerobic bioreactors for the processing of domestic organic waste, as well as in the chemical industry.

В настоящее время самой эффективной технологией удаления соединений азота из сточных вод по показателям себестоимости, минимальной площади, занимаемой биореактором, и энергопотреблению является технология типа Анаммокс. Такие технологии основаны на биохимическом процессе окисления аммония нитритом в бескислородных условиях (Anaerobic Ammonia Oxidation). Технологии типа Анаммокс являются самым молодым блоком технологий очистки стоков (первое промышленное внедрение состоялось в 2005 году, а на сегодня уже функционирует более 100 установок). Данные технологии развиваются и активно совершенствуются в разных направлениях - аппаратных, технологических, концептуальных. В настоящее время разработаны и внедряются в практику различные технологические схемы с использованием бактерий Анаммокс: DEMON, SHARON-ANAMMOX, ANITA-Mox, DeAmmon, OLAND, Canon, Deammox, DeAmmon, OLAND, SNAP, SAD, PANAM и другие (Kumwimba et all., Anammox-based processes: How far have we come and what work remains, A review by bibliometric analysis Chemosphere 238 (2020) 124627).Currently, the most effective technology for removing nitrogen compounds from wastewater in terms of cost, minimum area occupied by a bioreactor, and energy consumption is the Anammox-type technology. Such technologies are based on the biochemical process of ammonium oxidation by nitrite in anoxic conditions (Anaerobic Ammonia Oxidation). Technologies such as Anammox are the youngest block of wastewater treatment technologies (the first industrial implementation took place in 2005, and today more than 100 units are already operating). These technologies are developing and being actively improved in different directions - hardware, technological, conceptual. Currently, various technological schemes using Anammox bacteria have been developed and put into practice: DEMON, SHARON-ANAMMOX, ANITA-Mox, DeAmmon, OLAND, Canon, Deammox, DeAmmon, OLAND, SNAP, SAD, PANAM and others (Kumwimba et all. , Anammox-based processes: How far have we come and what work remains, A review by bibliometric analysis Chemosphere 238 (2020) 124627).

Известен способ удаления аммония из сточных вод, протекающий в аноксидных (бескислородных, но с альтернативным кислороду окислителем) условиях и осуществляемый группой специфических бактерий, при котором аммоний окисляется нитритом (например, US 5078884). В упомянутом и аналогичных способах обработки сточных вод (см. US 5259959, US 6485646, US 20060191846, WO 1998007664, WO 2013151836 Al, WO 2011110905) используются два последовательных процесса - аэробное окисление части аммония до нитрита, затем биологическая денитрификация, собственно процесс Анаммокс с использованием нитрита в качестве окислителя, а аммония - в качестве донора электронов с участием специфических анаэробных микроорганизмов (анаммокс-бактерий). Таким образом, технологический процесс Анаммокс состоит из двух самостоятельных, но связанных в единый технологический процесс блоков: нитрификации (окисления аммония до нитрита), и собственно процесса Анаммокс, окисление аммония нитритом. Эти процессы могут проводить в различных реакторах или в одном. Однореакторный вариант более распространен, т.к. имеет ряд преимуществ, в частности - более высокие удельные скорости удаления азота, а также небольшой объем биореакторов. В частности, одной из технологий, основанных на процессе автотрофного окисления аммония нитритом, является однореакторная технология Demon (RU 2530060, 10.10.2014).There is a known method for removing ammonium from wastewater, flowing under anoxic (oxygen-free, but with an oxidizing agent alternative to oxygen) conditions and carried out by a group of specific bacteria, in which ammonium is oxidized by nitrite (for example, US 5078884). In the mentioned and similar methods of wastewater treatment (see US 5259959, US 6485646, US 20060191846, WO 1998007664, WO 2013151836 Al, WO 2011110905), two successive processes are used - aerobic oxidation of a part of ammonium to nitrite, then biological denitrification, the actual Anammox process with using nitrite as an oxidizing agent, and ammonium as an electron donor with the participation of specific anaerobic microorganisms (anammox bacteria). Thus, the Anammox technological process consists of two independent, but connected in a single technological process, blocks: nitrification (oxidation of ammonium to nitrite), and the Anammox process itself, the oxidation of ammonium with nitrite. These processes can be carried out in different reactors or in one. The one-pot version is more common, because has a number of advantages, in particular - higher specific rates of nitrogen removal, as well as a small volume of bioreactors. In particular, one of the technologies based on the process of autotrophic ammonium oxidation by nitrite is the one-pot Demon technology (RU 2530060, 10.10.2014).

В технологии Анаммокс существенным является процесс удержания биомассы, т.к. Анаммокс-бактерий относятся к одним из самых медленнорастущих микроорганизмов Земли. Для удержания в реакторе биомассы активного ила Анаммокс используются: традиционная гравитационная седиментация свободноплавающего ила (флоккулированного или гранулированного), отделение ила на циклонах, удержание активного ила на плавающем или стационарном носителях прикрепленного биоценоза («загрузках»).In the Anammox technology, the biomass retention process is essential, because Anammox bacteria are one of the slowest growing microorganisms on Earth. To retain the biomass of Anammox activated sludge in the reactor, the following are used: traditional gravity sedimentation of free-floating sludge (flocculated or granular), separation of sludge on cyclones, retention of activated sludge on floating or stationary carriers of the attached biocenosis ("loads").

Очистка с использованием плавающей загрузки описана в RU 2584574, 20.05.2016, где процесс удаления аммонийного азота осуществляют в однореакторном процессе в различных слоях биопленки, формирующейся на элементах подвижной загрузки. Однако при использовании плавающей загрузки существует риск ее потери (вместе с активным илом) вследствие нештатной или аварийной ситуации, что при медленной скорости нарастания активной биомассы ила Анаммокс означает потерю производительности реактора или снижение качества очистки стоков при сохранении расхода воды.Cleaning using a floating charge is described in RU 2584574, 05/20/2016, where the process of removing ammonium nitrogen is carried out in a one-pot process in different layers of biofilm formed on the elements of the moving charge. However, when using a floating load, there is a risk of its loss (together with activated sludge) due to an abnormal or emergency situation, which at a slow rate of growth of the active biomass of Anammox sludge means a loss of reactor productivity or a decrease in the quality of wastewater treatment while maintaining water consumption.

Этого недостатка (вероятности потери части биомассы Анаммокс), лишены технологии, в которых биомасса прикреплена к стационарному носителю. Например, известен способ очистки сточных вод от аммония и органического вещества и установка для его осуществления, где для очистки в аэробно-аноксидных условиях, протекающих одновременно, предложено использовать биомассу активного ила, содержащего специфические микроорганизмы, культивированные в биореакторе и приспособленные к условиям способа очистки воды (RU 2630238 06.09.2017).This disadvantage (the probability of losing a part of the Anammox biomass) is lacking in technologies in which the biomass is attached to a stationary carrier. For example, there is a known method for purifying wastewater from ammonium and organic matter and an installation for its implementation, where for purification in aerobic-anoxidic conditions, proceeding simultaneously, it is proposed to use the biomass of activated sludge containing specific microorganisms cultivated in a bioreactor and adapted to the conditions of the water purification method (RU 2630238 06.09.2017).

Недостатком известного решения является неустойчивость первой технологической стадии - стадии частичной нитрификации. В научной литературе неоднократно отмечалось, что стадия нитрификации является весьма чувствительной к изменению параметров процесса, наличию токсикантов, приводящим к срыву процесса удаления азота в целом (например, Ma et all., Biological nitrogen removal from sewage via anammox: Recent advances Bioresource Technology 200, 2016, P. 981-990).The disadvantage of the known solution is the instability of the first technological stage - the stage of partial nitrification. The scientific literature has repeatedly noted that the nitrification stage is very sensitive to changes in process parameters, the presence of toxicants, leading to a disruption of the nitrogen removal process as a whole (for example, Ma et all., Biological nitrogen removal from sewage via anammox: Recent advances Bioresource Technology 200, 2016, P. 981-990).

Из литературы известно, что существенным недостатком технологии Анаммокс является медленный рост бактерий Анаммокс, приводящий к длительному периоду запуска процесса ввиду необходимости нарастить достаточного количество активного ила. Срок вывода на проектную мощность технологического оборудования может занимать до двух лет (Van Der Star et all., Startup of reactors for anoxic ammonium oxidation: experiencesfrom the first full-scale anammox reactor in Rotterdam. Water Res. 2007. V. 41. P. 4149-4163).It is known from the literature that a significant drawback of the Anammox technology is the slow growth of Anammox bacteria, which leads to a long period of starting the process due to the need to build up a sufficient amount of activated sludge. Process equipment can take up to two years to reach its design capacity (Van Der Star et al., Startup of reactors for anoxic ammonium oxidation: experiencesfrom the first full-scale anammox reactor in Rotterdam. Water Res. 2007. V. 41. P. 4149-4163).

Для ускорения запуска активности Анаммокс-бактерий известно использование добавок гидразина или гидроксиламина (Adams et all., The effect of carrier addition on Anammox start-up and microbial community: a review Rev Environ Sci Biotechnol, 2020, https://doi.org/10.1007/s11157-020-09530-4).To accelerate the launch of the activity of Anammox bacteria, the use of hydrazine or hydroxylamine supplements is known (Adams et all., The effect of carrier addition on Anammox start-up and microbial community: a review Rev Environ Sci Biotechnol, 2020, https://doi.org/ 10.1007 / s11157-020-09530-4).

Однако, о веществах-стимуляторах бактерий-нитрификаторов, которые можно было бы использовать в технологических целях, в упомянутых источниках информации сведения отсутствуют.However, there is no information about the substances-stimulants of bacteria-nitrifiers, which could be used for technological purposes, in the mentioned sources of information.

Наиболее близкое техническое решение, выбранное нами в качестве прототипа, описано в статье: «Создание первой в России технологии типа Анаммокс» (Николаев с соавт., Водоснабжение и санитарная техника, №8, 2017, стр. 28-33). Известный способ удаления соединений азота из сточных вод включает обработку сточной воды в аэробно-анаэробных условиях в реакторе, оснащенном носителем прикрепленного биоценоза - активного ила Анаммокс. Способ предусматривает удержание биопленки Анаммокс на плоском стационарном носителе, наличие стадии доокисления и измельчение активного ила, содержащего специфические анаммокс-бактерий (Candidatus Jettenia mocvienalis). Известный способ позволяет сократить длительность запуска процесса на проектную мощность до 10 месяцев.The closest technical solution, which we have chosen as a prototype, is described in the article: "Creation of the first technology of the Anammox type in Russia" (Nikolaev et al., Water supply and sanitary equipment, No. 8, 2017, pp. 28-33). A known method for removing nitrogen compounds from wastewater involves treating wastewater under aerobic-anaerobic conditions in a reactor equipped with an attached biocenosis carrier - Anammox activated sludge. The method provides for keeping the Anammox biofilm on a flat stationary carrier, the presence of a stage of additional oxidation and grinding of activated sludge containing specific anammox bacteria (Candidatus Jettenia mocvienalis). The known method makes it possible to reduce the duration of the launch of the process at the design capacity up to 10 months.

Однако недостатком известного способа является нестабильность процесса очистки в условиях резкого увеличения концентраций загрязнителей в очищаемой воде и также продолжительность периода прикрепления активного ила Анаммокс к носителю.However, the disadvantage of the known method is the instability of the purification process under conditions of a sharp increase in the concentration of pollutants in the water being purified and also the duration of the period of attachment of Anammox activated sludge to the carrier.

Задачей предложенного технического решения является разработка способа удаления соединений азота из сточных вод, характеризующегося повышенной стабильностью процесса при снижении длительности периода прикрепления активного ила Анаммокс к носителю, что напрямую способствует сокращению сроков выхода реактора на максимальную производительность.The task of the proposed technical solution is to develop a method for removing nitrogen compounds from wastewater, characterized by increased process stability while reducing the duration of the attachment period of the Anammox activated sludge to the carrier, which directly contributes to reducing the time the reactor reaches its maximum productivity.

Техническим результатом предлагаемого нами изобретения является повышение стабильности способа, в частности - в стрессовых условиях его осуществления, и повышения производительности процесса в целом за счет сокращения продолжительности стадии запуска. Кроме того, изобретение расширяет ассортимент способов очистки по технологии Анаммокс.The technical result of our invention is to increase the stability of the method, in particular - in stressful conditions of its implementation, and increase the productivity of the process as a whole by reducing the duration of the start-up stage. In addition, the invention expands the range of cleaning methods using the Anammox technology.

Поставленная задача решается описываемым способом удаления соединений азота из сточных вод, включающим обработку сточной воды в аэробно-анаэробных условиях в реакторе, оснащенном носителем прикрепленного биоценоза - активного ила Анаммокс, в присутствии добавок метаболитов, выбранных из муравьиной кислоты (формиата), взятой в концентрации 50-100 мг/л или фолиевой кислоты (фолата), взятой в концентрации 0,1-0,5 мг/л.The problem is solved by the described method for removing nitrogen compounds from wastewater, including the treatment of wastewater under aerobic-anaerobic conditions in a reactor equipped with an attached biocenosis carrier - Anammox activated sludge, in the presence of additives of metabolites selected from formic acid (formate) taken at a concentration of 50 -100 mg / l or folic acid (folate) taken at a concentration of 0.1-0.5 mg / l.

Предпочтительно, очистку воды осуществляют по однореакторной схеме в реакторе циклического действия (реактор типа SBR).Preferably, the water purification is carried out in a one-pot scheme in a batch reactor (SBR-type reactor).

Предпочтительно, носитель активного ила Анаммокс выполнен из полимерного материала с развитой поверхностью.Preferably, the Anammox activated sludge carrier is made of a polymeric material with a developed surface.

Предпочтительно, полимерный материал с развитой поверхностью представлен волокнистым нетканым материалом, сформованный из смеси полиэтилена и полипропилена.Preferably, the extended surface polymeric material is a fibrous nonwoven fabric formed from a blend of polyethylene and polypropylene.

Активный ил Анаммокс может быть предварительно сформирован в другом биореакторе в условиях, аналогичных таковым в запускаемом рабочем реакторе, и затем закреплен на носителе прикрепленного биоценоза, либо сформирован непосредственно в рабочем реакторе.Anammox activated sludge can be preformed in another bioreactor under conditions similar to those in a running working reactor, and then fixed on a carrier of an attached biocenosis, or formed directly in a working reactor.

Дня стабилизации процесса фолат или формиат можно подать, как в момент наступления стрессовых условий, так и превентивно в момент инокуляции биореактора активным илом.On the day of stabilization of the process, folate or formate can be fed both at the time of the onset of stressful conditions and preventively at the time of inoculation of the bioreactor with activated sludge.

Указанная выше совокупность признаков, включенная в независимый пункт формулы, не известна из уровня техники. В объеме вышеуказанной совокупности признаков достигается заявленный технический результат, подтвержденный ниже. Ни в научно-технической, ни в патентной литературе нами не обнаружены сведения о возможном влиянии отличительных признаков независимого пункта формулы (введение добавок указанных выше метаболитов в заявленном количестве) на технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного способа.The above set of features included in the independent claim is not known from the prior art. Within the scope of the above set of features, the claimed technical result is achieved, which is confirmed below. Neither in the scientific and technical, nor in the patent literature, we found information about the possible influence of the distinctive features of the independent claim (the introduction of additives of the above metabolites in the declared amount) on the technical result achieved when implementing the claimed method.

Можно отметить, что в способе по SU 546468, предусматривающем биологическую очистку сточных вод целлюлозно-бумажного производства от органических веществ, определяемых по БПК, рекомендовано введение в аэротенк активного ила и биостимулятора в виде состава, содержащего 11 различных витаминов, одним из которых является фолиевая кислота. Как видно, известное техническое решение направлено на решение иной задачи и на достижение иного результата (сокращение объема аэротенка и ускорение процесса биоокисления), применительно к другой группе микроорганизмов активного ила (гетеротрофных аэробных бактерий).It can be noted that in the method according to SU 546468, which provides for the biological treatment of wastewater from the pulp and paper industry from organic substances determined by BOD, it is recommended to introduce activated sludge and a biostimulator into the aerotank in the form of a composition containing 11 different vitamins, one of which is folic acid ... As you can see, the known technical solution is aimed at solving a different problem and at achieving a different result (reducing the volume of the aeration tank and accelerating the biooxidation process), in relation to another group of activated sludge microorganisms (heterotrophic aerobic bacteria).

Кроме того, известен способ биологической очистки сточных вод, имеющих в составе отходы производства формальдегида, с помощью активного ила при проточном культивировании, где в качестве добавки вводят формальдегид и фолиевую кислоту в количестве 0,001-0,01 мг/л (SU 1581703, 1990). Известный способ решает задачу прироста массы ила за счет стимулирования усвоения активным илом формальдегида по восстановительному пути метаболизма. Таким образом, введение фолиевой кислоты в известном решении обеспечивает иной метаболизм процесса и соответственно иной технический результат.In addition, there is a known method for biological treatment of wastewater containing formaldehyde production waste using activated sludge during flow cultivation, where formaldehyde and folic acid are introduced as an additive in an amount of 0.001-0.01 mg / l (SU 1581703, 1990) ... The known method solves the problem of increasing the mass of sludge by stimulating the assimilation of formaldehyde by active sludge along the restorative pathway of metabolism. Thus, the introduction of folic acid in the known solution provides a different metabolism of the process and, accordingly, a different technical result.

Сущность предложенного изобретения поясняется далее с помощью примеров 1-4.The essence of the proposed invention is further illustrated using examples 1-4.

Технологическая схема процесса представлена на фиг. 1. Результаты осуществления способа отражены на фиг. 2 и 3.The process flow diagram is shown in Fig. 1. The results of the implementation of the method are shown in FIG. 2 and 3.

На фиг. 1 приведена одна из возможных схем установки для осуществления способа, где соответствующие номера позиций обозначают следующие узлы:FIG. 1 shows one of the possible installation schemes for implementing the method, where the corresponding position numbers indicate the following units:

1 - реактор-ферментер (1А - внутренняя часть, содержащая активный ил и очищаемую воду, 1Б - внешняя часть, термостатируемая рубашка),1 - reactor-fermenter (1A - inner part containing activated sludge and purified water, 1B - outer part, thermostatically controlled jacket),

2 - емкость для очищаемой сточной воды,2 - tank for treated waste water,

3 - емкость с водой для разбавления,3 - a container with water for dilution,

4 - магнитная мешалка,4 - magnetic stirrer,

5 - компрессор,5 - compressor,

6 - перистальтический насос,6 - peristaltic pump,

7 - магнит мешалки,7 - stirrer magnet,

8 - подвес для магнита,8 - suspension for the magnet,

9 - носитель прикрепленного биоценоза,9 - the carrier of the attached biocenosis,

10 - штуцер для подачи нагретой воды в контур терморегуляции,10 - fitting for supplying heated water to the thermoregulation circuit,

11 - штуцер сброса очищенной воды.11 - nozzle of purified water discharge.

На фиг. 2 представлена динамика удаления азота (А), эффективности удаления азота (Б) и вклада процесса деаммонификации в удаление азота (В) в ходе эксперимента с добавлением фолата и формиата.FIG. 2 shows the dynamics of nitrogen removal (A), the efficiency of nitrogen removal (B), and the contribution of the deammonification process to nitrogen removal (C) during the experiment with the addition of folate and formate.

На фиг. 3 представлена динамика прикрепления активного ила Анаммокс на носителе прикрепленного биоценоза (загрузочном материале) в присутствии биологически активных добавок: формиата и фолиевой кислоты.FIG. 3 shows the dynamics of the attachment of Anammox activated sludge on the carrier of the attached biocenosis (loading material) in the presence of biologically active additives: formate and folic acid.

Выбор нами метаболитов обусловлен следующим. По нашим данным анализа метагенома анаммокс-сообщества активного ила анаммокс-бактерий не могут сами синтезировать фолиевую кислоту (интермедиат синтеза нуклеиновых кислот), а формиат обеспечивает их автотрофный рост.Установлено, что добавление именно данных метаболитов положительным образом влияет на показатели роста и устойчивости (стабильности) процесса удаления азота.Our choice of metabolites is due to the following. According to our analysis of the metagenome of anammox communities of activated sludge, anammox bacteria cannot synthesize folic acid themselves (an intermediate in the synthesis of nucleic acids), but formate ensures their autotrophic growth. ) nitrogen removal process.

Для осуществления способа с использованием активного ила, фиксированного на носителе прикрепленного биоценоза, и проверки влияния предложенных добавок на процесс Анаммокс был использован биореактор, состоящий из трех идентичных автономных биореакторов SBR-типа. Единичный реактор (ферментер) содержит два коаксиальных цилиндра из полиметилметакрилата. Пространство между внешним цилиндром и внутренним герметично, оно используется для термостатирования реактора.To implement the method using activated sludge, fixed on a carrier of an attached biocenosis, and to check the effect of the proposed additives on the Anammox process, a bioreactor was used, consisting of three identical autonomous SBR-type bioreactors. A single reactor (fermenter) contains two coaxial cylinders made of polymethyl methacrylate. The space between the outer cylinder and the inner one is hermetically sealed; it is used for thermostating the reactor.

Для этого во внешние стенки врезаны два штуцера, позволяющие пропускать в непрерывном режиме воду с заданной температурой. В боковых стенках внутреннего цилиндра врезано еще четыре штуцера - по два у дна и у поверхности: для подачи и слива воды и для взятия образцов. Рабочий объем реактора-ферментера 4,5 л.For this, two fittings are cut into the outer walls, allowing water to pass in a continuous mode at a given temperature. Four more fittings are cut into the side walls of the inner cylinder - two at the bottom and at the surface: for supplying and draining water and for taking samples. The working volume of the fermenter reactor is 4.5 liters.

В качестве активного ила, способного к осуществлению Анаммокс-процесса, нами был использован активный ил из реактора, осуществляющего Анаммокс-процесс и содержащий все необходимые группы микроорганизмов, такие как нитрификаторы первой группы, анаммокс-бактерий и другие (Марданов с соавторами, Динамика изменения состава микробного консорциума в процессе запуска однореакторной проточной лабораторной установки нитритации/Анаммокс // Микробиология. 2016. Т. 85. №. 6. С. 663-675.). Поэтому далее в примерах используется общее понятие «анаммокс-сообщество или активный ил».As an activated sludge capable of carrying out the Anammox process, we used activated sludge from a reactor carrying out the Anammox process and containing all the necessary groups of microorganisms, such as nitrifiers of the first group, anammox bacteria and others (Mardanov et al., Dynamics of composition changes microbial consortium in the process of launching a one-pot flow laboratory installation of nitritation / Anammox // Microbiology. 2016. T. 85. No. 6. P. 663-675.). Therefore, in the following examples, the general concept of "anammox community or activated sludge" is used.

Количества, т.е. концентрации добавок метаболитов: муравьиной и фолиевой кислот оказывают существенное влияние на достижение заявленного результата. Нами экспериментально установлены необходимые интервалы концентрации каждой из добавок, которые обеспечивают с одной стороны стабильность процесса, а с другой стороны снижают продолжительность начальной стадии процесса - прикрепления активного ила на загрузку. Снижение концентрации добавки ниже заявленного значения приводит к снижению достигаемых технических результатов: времени адгезии активного ила на 20-50% и эффективности удаления аммония на 10-15%. Превышение концентрации добавок выше заявленного значения нецелесообразно, поскольку удорожает затраты на операционные расходы по очистке сточных вод.Quantities, i.e. the concentration of additives of metabolites: formic and folic acids have a significant impact on the achievement of the stated result. We have experimentally established the necessary concentration intervals for each of the additives, which provide, on the one hand, the stability of the process, and on the other hand, reduce the duration of the initial stage of the process - attachment of activated sludge to the feed. A decrease in the concentration of the additive below the declared value leads to a decrease in the achieved technical results: the adhesion time of activated sludge by 20-50% and the efficiency of ammonia removal by 10-15%. Exceeding the concentration of additives above the stated value is impractical, since it increases the cost of operating costs for wastewater treatment.

Ниже приведенный пример 1 проведен в условиях прототипа, т.е. без введения добавок метаболитов.The following example 1 was carried out in the conditions of the prototype, i.e. without the introduction of additives of metabolites.

Примеры 2-3 проведены в условиях примера 1, но в присутствии добавок заявленных метаболитов, при оптимальных концентрациях муравьиной и фолиевой кислот, находящихся в середине каждого из заявленных интервалов.Examples 2-3 were carried out under the conditions of example 1, but in the presence of additives of the claimed metabolites, with optimal concentrations of formic and folic acids in the middle of each of the stated intervals.

Пример 1 - сравнительный (без введения добавок метаболитов).Example 1 - comparative (without the addition of metabolites).

Внутрь реактора-ферментера (позиция 1А на фиг. 1) помещен носитель, выполненный в виде жестко закрепленной цилиндрической загрузки из волокнистого нетканого материала (9), изготовленного из смеси полиэтилена и полипропилена (пористо-волокнистый носитель прикрепленного биоценоза «Поливом», ООО НПФ "ЭТЕК ЛТД") (DВнутр.=85 мм, h=200 мм, m=82 г, общая площадь поверхности (с двух сторон) - 11,6 дм2, объем загрузочного материала составлял 6% от рабочего объема реактора). Компрессор (5) подает воздух в нижнюю часть ферментера. В установке использовали крупнопузырчатую аэрацию для обеспечения более эффективного перемешивания. В период без аэрации перемешивание обеспечивали с помощью магнитной мешалки (4, 7, 8). Питающий раствор подавали перистальтическими насосами (6). Питающий раствор, подаваемый в нижнюю часть ферментера, вытесняет очищенную воду через верхний сливной штуцер. В этот период растворы практически не смешиваются, поскольку подаваемый раствор холоднее на 5°С и более, чем раствор в ферментере. Опытная установка содержит три конструктивно идентичных реактора-ферментера. Для подачи питающего раствора использовали перистальтический насос Masterflex L/S economy drive. С целью синхронизации подачи привод снабдили тремя насадками Easy-Load с норпреновым шлангом 6404-13, что позволяло параллельно подавать раствор во все три ферментера. Подачу воды для разбавления осуществляли насосом Masterflex L/S economy drive с насадкой High-Performance с норпреновым шлангом 06404-15, по одному насосу на ферментер. Для перемешивания использовали магнитные мешалки IKA C-MAG MS7 (4), для подачи воздуха -компрессор SCHEGO SW2 (5). Температурный режим задавали с помощью термостата-бани ELMI TV 2.03, который снабжен циркуляционным насосом для внешнего контура. Для контроля содержания кислорода использовали оксиметр Oxi 7310 WTW. Автоматизацию осуществляли с помощью программируемого таймера Siemens LOGO 6ED1.Inside the reactor-fermenter (position 1A in Fig. 1) is placed a carrier made in the form of a rigidly fixed cylindrical load made of fibrous nonwoven material (9) made from a mixture of polyethylene and polypropylene (porous-fibrous carrier of the attached biocenosis "Polivom", OOO NPF " ETEK LTD ") (D Int . = 85 mm, h = 200 mm, m = 82 g, total surface area (on both sides) - 11.6 dm 2 , the volume of the feed material was 6% of the working volume of the reactor). A compressor (5) supplies air to the bottom of the fermenter. The unit used coarse bubble aeration to provide more efficient mixing. During the period without aeration, stirring was provided using a magnetic stirrer (4, 7, 8). The feed solution was supplied by peristaltic pumps (6). The feed solution fed to the bottom of the fermenter displaces the treated water through the top outlet. During this period, the solutions are practically not mixed, since the supplied solution is colder by 5 ° C and more than the solution in the fermenter. The pilot plant contains three structurally identical fermenter reactors. A Masterflex L / S economy drive peristaltic pump was used to supply the feed solution. In order to synchronize the supply, the drive was equipped with three Easy-Load nozzles with a Norprene hose 6404-13, which made it possible to simultaneously supply the solution to all three fermenters. Water for dilution was supplied with a Masterflex L / S economy drive pump with a High-Performance nozzle with a Norprene hose 06404-15, one pump per fermenter. Magnetic stirrers IKA C-MAG MS7 (4) were used for stirring, and a SCHEGO SW2 compressor (5) was used for air supply. The temperature regime was set using an ELMI TV 2.03 thermostat bath, which is equipped with a circulation pump for the external circuit. An Oxi 7310 WTW oximeter was used to monitor the oxygen content. Automation was carried out using a Siemens LOGO 6ED1 programmable timer.

Три реактора-ферментера эксплуатировали в одинаковом режиме в течение всего эксперимента. Время полного цикла - 6 часов. После 20 мин отстаивания подавали 1 л раствора, имитирующего сточную воду, в течение 30 мин. Всего 4 л в сутки. Затем 5 ч 10 мин ферментер попеременно (по 20 мин) аэрировали или перемешивали. Таким образом, с учетом рабочего объема - 4,5 л, среднее время пребывания раствора в ферментере составляло 27 часов. Воздух подавали крупными пузырями, с тем, чтобы не происходило залегания ила на дне. Перемешивание магнитной мешалкой осуществляли при 120-150 об/мин. Температуру поддерживали на уровне 32±0,1°С. На момент запуска скорость подачи воздуха составляла 20 л/ч, в ходе эксперимента ее увеличивали по мере нарастания биомассы. Содержание кислорода в ферментерах варьировало в пределах 0,4-1,2 мг/л, повышаясь по мере накопления биомассы бактерий. Скорость подачи регулировали по ротаметру.The three fermenter reactors were operated in the same mode throughout the experiment. Full cycle time - 6 hours. After 20 min of settling, 1 L of a solution simulating waste water was fed for 30 min. Only 4 liters per day. Then for 5 hours 10 minutes the fermenter was alternately (20 minutes each) aerated or stirred. Thus, taking into account the working volume of 4.5 liters, the average residence time of the solution in the fermenter was 27 hours. The air was supplied in large bubbles so that silt did not accumulate at the bottom. Stirring with a magnetic stirrer was carried out at 120-150 rpm. The temperature was maintained at 32 ± 0.1 ° C. At the time of start-up, the air supply rate was 20 l / h; during the experiment, it was increased as the biomass increased. The oxygen content in the fermenters varied in the range of 0.4-1.2 mg / l, increasing with the accumulation of bacterial biomass. The feed rate was controlled by a rotameter.

Состав модельного раствора, имитирующего сточную воду, который поступает в реактор содержит (г/л): (NH4)2SO4 - 0,942; NaCH3COO×3H2O -0,04; KH2PO4- 0,044; NaHCO3 - 2,1; рН 8.3. Подаваемый в реактор модельный раствор получали смешением концентрата-солевого раствора (2) и водопроводной воды (3) непосредственно перед подачей в ферментер.The composition of the model solution simulating waste water that enters the reactor contains (g / l): (NH4) 2 SO 4 - 0.942; NaCH 3 COO x 3H 2 O -0.04; KH 2 PO 4 0.044; NaHCO 3 2.1; pH 8.3. The model solution fed into the reactor was obtained by mixing the concentrate-saline solution (2) and tap water (3) immediately before feeding into the fermenter.

В примерах с подачей заявленных добавок: фолата и формиата, их вводили в концентрат сточной воды. В результате биохимических процессов, протекающих в биореакторе, рН снижался до величин 7.7-8.2.In the examples with the filing of the claimed additives: folate and formate, they were introduced into the waste water concentrate. As a result of biochemical processes occurring in the bioreactor, the pH decreased to values of 7.7-8.2.

Еженедельно определяли в очищенной воде концентрацию ионов аммония, нитрита и нитрата стандартными методами. На основании полученных данных для оценки эффективности способа рассчитывали следующие производные величины: ΔΝ (количество удаленного азота (как разницу в концентрации минеральных форм азота в очищенной воде (NH4, NO2, NO3) и в поступающей воде (NH4), выраженное в мг/л и %%, а также dNДеаммонификации (доля азота удаленного в ходе автотрофной и гетеротрофной деаммонификации - анаммокс-процесса и с участием бактерий-денитрификаторов, рассчитываемого как отношение количества азота, удаленного из реактора, ΔΝ, к количеству удаленного азота аммония ΔΝ-NH4).The concentration of ammonium, nitrite and nitrate ions in purified water was determined weekly by standard methods. Based on the data obtained, to assess the effectiveness of the method, the following derived values were calculated: ΔΝ (the amount of removed nitrogen (as the difference in the concentration of mineral forms of nitrogen in purified water (NH 4 , NO 2 , NO 3 ) and in incoming water (NH 4 ), expressed in mg / L and %%, as well as dN Deammonification (the proportion of nitrogen removed during autotrophic and heterotrophic deammonification - anammox process and with the participation of denitrifying bacteria, calculated as the ratio of the amount of nitrogen removed from the reactor, ΔΝ, to the amount of ammonium nitrogen removed ΔΝ -NH 4 ).

Данный пример иллюстрирует техническую возможность реализации предлагаемого способа в конкретной схеме очистки, но не ограничивается использованием только описанной установки.This example illustrates the technical feasibility of implementing the proposed method in a specific purification scheme, but is not limited to using only the described installation.

Пример 2. Эксперимент по влиянию добавок, фолата и формиата, на процесс удаления азотсодержащих загрязнений в условиях резкого возрастания концентрации ионов аммония, проведен в реакторе, описанном в примере 1, при аналогичных параметрах способа.Example 2. An experiment on the effect of additives, folate and formate, on the process of removing nitrogen-containing contaminants under conditions of a sharp increase in the concentration of ammonium ions, was carried out in the reactor described in example 1, with similar process parameters.

Для инокуляции трех реакторов был использован активный ил Анаммокс, выкультивированный ранее в реакторе Анаммокс с аналогичным технологическим режимом. В каждый реактор было загружено по 3.8 г активного ила Анаммокс по сухому веществу. Активный ил Анаммокс прикрепился к загрузочному материалу-носителю в течение 3х недель. В течение всего периода эксплуатации количество взвешенных частиц было ниже 0.2 г/л. Очевидно, они были представлены слущивающейся биомассой Анаммоксила. Таким образом, масса свободноплавающего ила составляла не более ¼ от массы ила на загрузке. В течение первых трех недель также отлаживали стабильность технологических параметров (подача воздуха, работа мешалок и др.), стабильная работа реакторов началась с 3й недели, что и отражено на фиг. 2. В течение последующего этапа добились стабильности и одинаковости работы реакторов, после чего на 65й день увеличили концентрацию аммония в поступающей воде в 2 раза, до 400 мг/л, создав стрессовые условия.For the inoculation of three reactors, Anammox activated sludge was used, which was cultivated earlier in the Anammox reactor with a similar technological regime. Each reactor was loaded with 3.8 g of Anammox activated sludge on a dry matter basis. Anammox activated sludge adhered to the loading carrier within 3 weeks. During the entire period of operation, the amount of suspended particles was below 0.2 g / L. Obviously, they were represented by the sloughing biomass of Anammoxil. Thus, the mass of free-floating sludge was no more than ¼ of the mass of sludge at the loading. During the first three weeks, the stability of technological parameters (air supply, operation of mixers, etc.) was also debugged, the stable operation of the reactors began from the 3rd week, which is reflected in Fig. 2. During the next stage, the stability and uniformity of the operation of the reactors was achieved, after which, on the 65th day, the concentration of ammonium in the incoming water was doubled, up to 400 mg / l, creating stressful conditions.

К 65 дню все три реактора вышли на одинаковый и высокий уровень удаления азота - 82-85%. Отсутствие существенного роста эффективности удаления азота говорит о том, что в данных экспериментальных условиях достигнут максимум способности анаммокс-сообщества по удалению азота (0.06 г N/сут/дм2 загрузки).By the 65th day, all three reactors reached the same and high level of nitrogen removal - 82-85%. The absence of a significant increase in the efficiency of nitrogen removal indicates that, under these experimental conditions, the maximum ability of the anammox community to remove nitrogen has been reached (0.06 g N / day / dm 2 load).

На 65 сутки была увеличена нагрузка по азоту за счет повышения концентрации аммония с 200 до 400 N-NH4 для создания стрессовых условий, поскольку, несмотря на то, что аммоний является основным энергетическим субстратом, его высокие концентрации являются токсичными как для анаммокс-бактерий, так и для бактерий-нитрификаторов первой (нитрозо) группы (Aktan et al., Inhibitory effects of free ammonia on Anammox bacteria (2012). 23:751-762; De

Figure 00000001
et al., Kinetic models for nitrogen inhibition in ANAMMOX and nitrification process on deammonification system at room temperature. Bioresource Technology. (2016). 202. P. 33-41.).On the 65th day, the nitrogen load was increased by increasing the ammonium concentration from 200 to 400 N-NH 4 to create stressful conditions, since, despite the fact that ammonium is the main energy substrate, its high concentrations are toxic for both anammox bacteria, and for bacteria-nitrifiers of the first (nitroso) group (Aktan et al., Inhibitory effects of free ammonia on Anammox bacteria (2012). 23: 751-762; De
Figure 00000001
et al., Kinetic models for nitrogen inhibition in ANAMMOX and nitrification process on deammonification system at room temperature. Bioresource Technology. (2016). 202. P. 33-41.).

Одновременно в один из реакторов в концентрат сточной воды добавлен формиат (75 мг/мл), а в другой - фолиевая кислота (0.2 мг/мл).At the same time, formate (75 mg / ml) was added to one of the reactors in the waste water concentrate, and folic acid (0.2 mg / ml) was added to the other.

Сразу после увеличения концентрации аммония активность сообщества по удалению азота снизилась в контрольном варианте со 190 до 170 мг/л (на 10%), а также в присутствии муравьиной кислоты (на 15%) (фиг. 2 А), что подтвердило стрессовый (неблагоприятный) характер резкого - двухкратного повышения концентрации аммония. Присутствие фолата поддержало сообщество, и падение продуктивности составило всего 5%. При этом величина эффективности удаления резко уменьшилась по чисто арифметическим причинам, т.к. знаменатель уравнения для ее расчета увеличился в 2 раза (фиг. 2 Б). Важно отметить, что через 3 недели после смены режима культивирования резкое увеличение количества удаляемого азота произошло только в реакторе с добавкой муравьиной кислоты, что объясняется развитием процесса гетеротрофной денитрификации, поскольку в присутствии формиата в очищенной воде сразу же снизилось в 3-5 раз количество нитрата. Данный факт привел к росту показателя dNДемонификации (доли азота удаленного только в ходе процесса деаммонификации) в реакторе с добавкой формиата (фиг. 2 В).Immediately after the increase in the ammonium concentration, the activity of the community to remove nitrogen in the control variant decreased from 190 to 170 mg / L (by 10%), as well as in the presence of formic acid (by 15%) (Fig.2A), which confirmed the stress (unfavorable ) the nature of a sharp - two-fold increase in the concentration of ammonium. The presence of folate supported the community, and the drop in productivity was only 5%. At the same time, the magnitude of the removal efficiency decreased sharply for purely arithmetic reasons, since the denominator of the equation for its calculation has doubled (Fig. 2B). It is important to note that 3 weeks after the change in the cultivation regime, a sharp increase in the amount of removed nitrogen occurred only in the reactor with the addition of formic acid, which is explained by the development of the heterotrophic denitrification process, since in the presence of formate in the purified water the amount of nitrate immediately decreased by 3-5 times. This fact led to an increase in the dN Demonification index (the proportion of nitrogen removed only during the deammonification process) in the reactor with the addition of formate (Fig. 2B).

В течение 93-107 сут были испытаны разные концентрации добавок. На 93 сут концентрация фолата была снижена до 0.1 мг/л, формиата - до 50 мг/л, на 100е - увеличена до 0.5 и 100 мг/л, соответственно. Эти изменения не привели к существенным изменениям в показателях работы реакторов.Different concentrations of additives were tested for 93-107 days. On the 93rd day, the concentration of folate was reduced to 0.1 mg / L, formate - to 50 mg / L, at 100e - increased to 0.5 and 100 mg / L, respectively. These changes did not lead to significant changes in the performance of the reactors.

Данный пример иллюстрирует возможность полного прикрепления активного ила Анаммокс к носителю прикрепленного биоценоза, а также возможность использования добавок: формиата и фолата для стабилизации процесса удаления азота из сточных вод в стрессовых условиях.This example illustrates the possibility of complete attachment of Anammox activated sludge to the carrier of the attached biocenosis, as well as the possibility of using additives: formate and folate to stabilize the process of removing nitrogen from wastewater under stressful conditions.

Пример 3. Для проверки влияния фолата и формиата на скорость адгезии активного ила Анаммокс на загрузочном материале-носителе и для проверки другого режима добавления фолата и формиата, постоянного в ходе функционирования реактора, был поставлен еще один эксперимент.Example 3. To test the effect of folate and formate on the adhesion rate of Anammox activated sludge on the loading carrier material and to test another mode of addition of folate and formate, constant during the operation of the reactor, another experiment was performed.

Активный ил из реактора, описанного в примере 2, был смыт с загрузочного материала, и заново внесен в три ферментера в количестве 3.8 г/ферментер. Отличие от условий, описанных в примере 2, состояло в том, что фолат и формиат были добавлены вместе с активным илом. Динамика сорбции ила на загрузке представлена на фиг.3. В присутствии добавок в течение первой недели на загрузке было сорбировано 70-80% внесенного ила, в течение двух недель практически весь ил был сорбирован.The activated sludge from the reactor described in Example 2 was flushed out of the feed and reintroduced into the three fermenters at 3.8 g / fermenter. The difference from the conditions described in Example 2 was that folate and formate were added along with the activated sludge. The dynamics of sludge sorption on the load is shown in Fig. 3. In the presence of additives, during the first week, 70-80% of the introduced sludge was sorbed on the loading, within two weeks almost all sludge was sorbed.

В то время как в контрольном варианте, соответствующем прототипу, сорбция шла хуже - через 1 неделю прикрепилось менее половины внесенного ила, полностью сорбция завершилась через 4 недели.While in the control variant corresponding to the prototype, the sorption was worse - after 1 week less than half of the introduced sludge was attached, the sorption was completely completed after 4 weeks.

После установления в реакторах одинакового уровня удаления азота 70-75%, (50й день), проверяли влияние разных (повышенных и пониженных) концентраций фолата (0.1-0.5 мг/л) и формиата (50-100 мг/л) на эффективность удаления азота. В указанных интервалах концентраций эффективность процесса Анаммокс находится на одинаковом уровне.After establishing the same level of nitrogen removal in the reactors of 70-75% (day 50), the effect of different (higher and lower) concentrations of folate (0.1-0.5 mg / L) and formate (50-100 mg / L) on the efficiency of nitrogen removal was checked. ... In the specified ranges of concentrations, the efficiency of the Anammox process is at the same level.

На 110й день концентрация аммония в подаваемой на очистку воде была увеличена до 500 мг/л (в 2.5 раза), что привело к неодинаковым последствиям в эффективности удаления азота из реакторов (табл. 1). Масса удаляемого азота увеличилась во всех вариантах, причем, в наибольшей степени - в присутствии фолата и формиата (на 47% и 37%, соответственно), а по способу прототипа (контроль) - на 31%.On the 110th day, the ammonium concentration in the water supplied for treatment was increased to 500 mg / L (2.5 times), which led to unequal consequences in the efficiency of nitrogen removal from the reactors (Table 1). The mass of nitrogen removed increased in all variants, moreover, to the greatest extent - in the presence of folate and formate (by 47% and 37%, respectively), and according to the prototype method (control) - by 31%.

Figure 00000002
Figure 00000002

Данный пример иллюстрирует следующее.This example illustrates the following.

A) применение фолата и формиата ускоряет прикрепление активного ила на носителе прикрепленного биоценоза.A) the application of folate and formate accelerates the attachment of activated sludge to the carrier of the attached biocenosis.

Б) фолат и формиат могут быть применены для стабилизации процесса анаммокс в режиме превентивной подачи, т.е. до появления стрессовых условий.B) folate and formate can be used to stabilize the anammox process in the preventive feeding mode, i.e. before the onset of stressful conditions.

B) сравнение условий подачи фолата и формиата (в момент стресса или превентивно), показывает, что подача вместе со стрессором оказывает больший защитный эффект, а применение формиата несколько более эффективно, чем фолата.B) Comparison of the conditions of folate and formate administration (at the moment of stress or preventively) shows that administration together with the stressor has a greater protective effect, and the use of formate is somewhat more effective than folate.

Пример 4. Оценка влияния фолата и формиата на разные группы микроорганизмов.Example 4. Evaluation of the effect of folate and formate on different groups of microorganisms.

Динамика изменения концентраций соединений азота (аммония, нитрита и нитрата) в поступающей и очищенной воде реакторов Анаммокс до и после резкого возрастания аммония, поступающего в реактор, а также эффективности удаления азота суммированы в таблице 2.The dynamics of changes in the concentrations of nitrogen compounds (ammonium, nitrite and nitrate) in the incoming and purified water of Anammox reactors before and after a sharp increase in ammonium entering the reactor, as well as the efficiency of nitrogen removal, are summarized in Table 2.

Таблица 2. Направления изменения концентраций соединений азота (аммония, нитрита и нитрата) в очищенной воде реакторов Анаммокс после резкого возрастания аммония, поступающего в реактор, а также эффективности удаления азота, в присутствии добавок относительно контрольного варианта без добавок.Table 2. Directions of changes in the concentrations of nitrogen compounds (ammonium, nitrite and nitrate) in the purified water of Anammox reactors after a sharp increase in ammonium entering the reactor, as well as the efficiency of nitrogen removal in the presence of additives relative to the control variant without additives.

Figure 00000003
Figure 00000003

С учетом наличия функциональных блоков Анаммокс-сообщества (аммоний-окисляющих бактерий, АОБ, анаммокс-бактерий, АНХ, нитрит-окисляющих бактерий, НОБ, и нитрит-(и нитрат)-восстанавливающих бактерий, денитрификаторов) можно заключить, что формиат ингибирует НОБ и активирует гетеротрофных денитрификаторов, и незначительно и временно ингибирует бактерий АНХ (в течение короткого времени сразу после внесения); фолат активирует АОБ и АНХ.Taking into account the presence of functional blocks of the Anammox community (ammonium-oxidizing bacteria, AHB, anammox-bacteria, ANC, nitrite-oxidizing bacteria, NOB, and nitrite- (and nitrate) -reducing bacteria, denitrifiers), it can be concluded that formate inhibits NOB and activates heterotrophic denitrifiers, and slightly and temporarily inhibits ANX bacteria (for a short time immediately after application); folate activates AHB and ANX.

Приведенные примеры доказали, что введение фолата и формиата в качестве добавок метаболита в заявленном интервале концентраций обеспечивает целенаправленное изменение активности различных групп бактерий, повышение эффективности процесса удаления азотсодержащих загрязнений за счет повышения стабильности способа и снижение продолжительности стадии запуска реактора по сравнению со способом-прототипом.The above examples proved that the introduction of folate and formate as metabolite additives in the stated concentration range provides a targeted change in the activity of various groups of bacteria, an increase in the efficiency of the process of removing nitrogen-containing contaminants by increasing the stability of the method and reducing the duration of the reactor startup stage in comparison with the prototype method.

Изобретение также позволяет расширить ассортимент эффективных способов очистки водных сред, использующих технологию типа Анаммокс.The invention also makes it possible to expand the range of effective methods for purifying aqueous media using technology such as Anammox.

Claims (6)

1. Способ удаления азотсодержащих соединений из сточных вод, включающий обработку сточной воды в аэробно-анаэробных условиях в реакторе, оснащенном носителем прикрепленного биоценоза - активного ила Анаммокс, отличающийся тем, что подачу сточной воды в реактор циклического действия осуществляют в течение 30 мин после 20 мин отстаивания, сточную воду обрабатывают при поддержании в реакторе температуры на уровне 32±0,1°С в течение 5 ч 10 мин при попеременном, по 20 мин, аэрировании крупными пузырями воздуха и перемешивании мешалкой при 120-150 об/мин, время полного цикла составляет 6 ч; скорость подачи воздуха на момент запуска составляет 20 л/ч, содержание кислорода в реакторе варьируют в пределах 0,4-1,2 мг/л; сточные воды обрабатывают в присутствии добавок метаболитов, выбранных из муравьиной кислоты (формиата), взятой в концентрации 50-100 мг/л или фолиевой кислоты (фолата), взятой в концентрации 0,1-0,5 мг/л.1. A method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater, including the treatment of wastewater under aerobic-anaerobic conditions in a reactor equipped with an attached biocenosis carrier - Anammox activated sludge, characterized in that the wastewater is fed into the cyclic reactor within 30 minutes after 20 minutes settling, waste water is treated while maintaining the temperature in the reactor at a level of 32 ± 0.1 ° C for 5 hours 10 minutes with alternating, 20 minutes each, aeration with large air bubbles and stirring with a stirrer at 120-150 rpm, full cycle time is 6 hours; the air supply rate at the time of start-up is 20 l / h, the oxygen content in the reactor varies in the range of 0.4-1.2 mg / l; wastewater is treated in the presence of additives of metabolites selected from formic acid (formate) taken at a concentration of 50-100 mg / l or folic acid (folate) taken at a concentration of 0.1-0.5 mg / l. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку воды осуществляют в реакторе циклического действия (типа SBR).2. The method according to claim 1, characterized in that the water purification is carried out in a batch reactor (SBR type). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что носитель прикрепленного биоценоза выполнен из полимерного материала с развитой поверхностью.3. The method according to claim 1, characterized in that the carrier of the attached biocenosis is made of a polymeric material with a developed surface. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что носитель прикрепленного биоценоза выполнен в виде пористого волокнистого нетканого материала на основе смеси полиэтилена и полипропилена.4. The method according to claim 3, characterized in that the carrier of the attached biocenosis is made in the form of a porous fibrous nonwoven material based on a mixture of polyethylene and polypropylene. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при запуске реактора используют активный ил Анаммокс, сформированный предварительно в другом биореакторе в условиях, аналогичных условиям в запускаемом реакторе, или формируемый непосредственно в процессе запуска реактора.5. The method according to claim 1, characterized in that when the reactor is started up, Anammox activated sludge is used, previously formed in another bioreactor under conditions similar to those in the reactor being launched, or formed directly in the process of starting the reactor. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для стабилизации процесса фолат или формиат подают в момент наступления стрессовых условий или превентивно в момент инокуляции.6. The method according to claim 1, characterized in that, to stabilize the process, folate or formate is fed at the time of the onset of stressful conditions or preventively at the time of inoculation.
RU2020123092A 2020-07-13 2020-07-13 Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater RU2751356C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123092A RU2751356C1 (en) 2020-07-13 2020-07-13 Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020123092A RU2751356C1 (en) 2020-07-13 2020-07-13 Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2751356C1 true RU2751356C1 (en) 2021-07-13

Family

ID=77019688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020123092A RU2751356C1 (en) 2020-07-13 2020-07-13 Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2751356C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116730486A (en) * 2023-05-26 2023-09-12 浙江沃乐科技有限公司 Anaerobic ammonia oxidizing bacteria proliferation agent

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60324105D1 (en) * 2002-02-07 2008-11-27 Greenfish Ab INTEGRATED SYSTEM WITH CLOSED CIRCUIT FOR INDUSTRIAL WATER CLEANING
RU2530060C2 (en) * 2010-03-10 2014-10-10 Демон Гмбх Method for biological purification of ammonium-containing waste water
RU2605325C1 (en) * 2015-10-05 2016-12-20 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Method of purifying waste water from ammonium and organic substance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60324105D1 (en) * 2002-02-07 2008-11-27 Greenfish Ab INTEGRATED SYSTEM WITH CLOSED CIRCUIT FOR INDUSTRIAL WATER CLEANING
RU2530060C2 (en) * 2010-03-10 2014-10-10 Демон Гмбх Method for biological purification of ammonium-containing waste water
RU2605325C1 (en) * 2015-10-05 2016-12-20 Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук (ФИЦ Биотехнологии РАН) Method of purifying waste water from ammonium and organic substance

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БУРНАШОВА Е.Н. и др., Влияние физико-химических факторов на Anammox процесс, Достижения науки и техники АПК, 2016, Т.30 No 5, с. 78-81. *
БУРНАШОВА Е.Н. и др., Влияние физико-химических факторов на Anammox процесс, Достижения науки и техники АПК, 2016, Т.30 No 5, с. 78-81. КАЛЛИСТОВА А.Ю. и др., Роль Анаммокс-бактерий в очистке сточных вод от соединений азота, Микробиология, 2016, Т. 85, No 2, с. 126-144. *
КАЛЛИСТОВА А.Ю. и др., Роль Анаммокс-бактерий в очистке сточных вод от соединений азота, Микробиология, 2016, Т. 85, No 2, с. 126-144. *
НИКОЛАЕВ Ю.А. и др., Создание первой в России технологии типа Анаммокс, Водоснабжение и санитарная техника, 2017, No 8, с. 28-33. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116730486A (en) * 2023-05-26 2023-09-12 浙江沃乐科技有限公司 Anaerobic ammonia oxidizing bacteria proliferation agent
CN116730486B (en) * 2023-05-26 2024-01-05 浙江沃乐科技有限公司 Anaerobic ammonia oxidizing bacteria proliferation agent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Daverey et al. Ambient temperature SNAD process treating anaerobic digester liquor of swine wastewater
US6423229B1 (en) Bioreactor systems for biological nutrient removal
US20020040871A1 (en) Apparatus and method for wastewater treatment with enhanced solids reduction (ESR)
JP5629448B2 (en) Wastewater treatment method
Figueroa et al. Treatment of high loaded swine slurry in an aerobic granular reactor
Sun et al. Rapidly achieving partial nitrification of municipal wastewater in enhanced biological phosphorus removal (EBPR) reactor: Effect of heterotrophs proliferation and microbial interactions
CN101626983A (en) Processing contains the method and apparatus of the waste water of sulfide and ammonium
US9688555B2 (en) Biological wastewater treatment processes that enhances the capacity for polyhydroxyalkanoate accumulation in a mixed culture biomass
Khorsandi et al. Innovative anaerobic upflow sludge blanket filtration combined bioreactor for nitrogen removal from municipal wastewater
WO1995024361A1 (en) Method of operating a sequencing batch reactor
Rajab et al. Feasibility of nutrients removal and its pathways using integrated anaerobic-aerobic sequencing batch reactor
RU2751356C1 (en) Method for removing nitrogen-containing compounds from wastewater
Ma et al. Effect of influent nutrient ratios and temperature on simultaneous phosphorus and nitrogen removal in a step-feed CAST
Yeasmin et al. Activated Sludge Process for Wastewater Treatment
JP2005313152A (en) Anaerobic ammonia oxidation method an method and apparatus for treating waste water
TWI564253B (en) Wastewater treatment system
NZ525027A (en) Apparatus and method for wastewater treatment with enhanced solids reduction (ESR)
RU2605325C1 (en) Method of purifying waste water from ammonium and organic substance
Núnez et al. Evaluation of an anaerobic/aerobic system for carbon and nitrogen removal in slaughterhouse wastewater
Makowska Treatment of Septic Tank Effluent in Moving Bed Biological Reactors with Intermittent Aeration.
Hernández-Fydrych et al. COD and ammonium removal in SBR operated under different combinations using pre-treated slaughterhouse wastewater
Liu et al. Enhancing the stability and efficiency of the anammox process in plug-flow integrated fixed-film activated sludge (IFAS) reactors through alternating anoxic/aerobic (A 3) conditions
Chan et al. Application of membrane bioreactor with sponge media in aquaculture wastewater treatment.
WO2007050775A1 (en) System and method for treating wastewater and a growth supporting media usable therein
CA2292244A1 (en) Bioreactor systems for biological nutrient removal