EXTRACTION OF NITROGEN AND PHOSPHORUS FROM THE WASTEWATER OF MUNICIPAL TREATMENT FACILITIES

Наталья Григорьевна Бунина; Владимир Николаевич Марцуль; Антон Игоревич Чухольский

doi:10.36773/1818-1112-2024-135-3-104-108

Авторы

Наталья Григорьевна Бунина ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси»
Владимир Николаевич Марцуль УО «Белорусский государственный технологический университет»
Антон Игоревич Чухольский ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси»

DOI:

https://doi.org/10.36773/1818-1112-2024-135-3-104-108

Ключевые слова:

извлечение, азот аммонийный, фосфор фосфатный, очистные сооружения, фугат, возвратные потоки, полуобожженный доломит

Аннотация

В статье представлено новое решение для снижения нагрузки фосфора и азота на городские очистные сооружения, основанное на применении полуобожженного доломита для извлечения этих элементов из иловых вод. Проведено сравнение эффективности предлагаемого метода с существующими технологиями очистки на примере Минской очистной станции. Подробно описаны методики определения концентраций фосфора фосфатного и азота аммонийного в модельных и реальных пробах сточных вод. Анализ модельных данных, имитирующих различные сценарии загрязнения, позволил оценить эффективность извлечения фосфора и азота при использовании различных реагентов. В исследовании учтены все ключевые возвратные потоки очистных сооружений, включая иловые пруды, воду после уплотнения активного ила и фугат после обезвоживания осадка. Для комплексной оценки разработаны суточные материальные балансы по общему азоту и общему фосфору. Экспериментальные исследования с фугатом, полученным после обезвоживания осадка с предварительной обработкой полиэлектролитом, подтвердили эффективность полуобожженного доломита для извлечения фосфора и азота, что открывает перспективы получения фосфорсодержащего удобрения. Выявлена зависимость степени извлечения фосфатов и аммонийного азота от факторов, таких как рН и исходное соотношение концентраций этих элементов в возвратных потоках. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности применения полуобожженного доломита для уменьшения нагрузки на очистные сооружения и создания условий для производства экологически чистого удобрения. Данное научное исследование имеет высокое практическое значение и вносит вклад в разработку ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий очистки сточных вод.

Биографии авторов

Наталья Григорьевна Бунина, ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси»

Младший научный сотрудник, ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси», г. Минск, Беларусь.

Владимир Николаевич Марцуль, УО «Белорусский государственный технологический университет»

Кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры промышленной экологии, УО «Белорусский государственный технологический университет», г. Минск, Беларусь.

Антон Игоревич Чухольский, ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси»

Магистр технических наук, и.о. заведующего отделом ресурсов и технологического развития, ГНУ «Институт жилищно-коммунального хозяйства Национальной академии наук Беларуси», г. Минск, Беларусь.

Библиографические ссылки

Izmenenie obespechennosti fosforom pahotnyh i lugovyh pochv Belarusi / I. M. Bogdevich, YU. V. Putyatin, I. S. Stanilevich, O. L. Lomonos // Pochvovedenie i agrohimiya. – 2019. – № 2 (63). – S. 68–78.

Varnikova, S. A. Rol' mineral'nyh udobrenij v evtrofirovanii vodoemov / S. A. Varnikova // Teoriya i praktika sovremennoj nauki. – 2016. – № 12–1 (18). – S. 214–216.

Biologicheskoe udalenie iz stochnyh vod azota i fosfora v aerotenkah Minskoj ochistnoj stancii aeracii / R. M. Markevich, M. V. Rymovskaya, O. I. Lazovskaya, N. V. Holodinskaya // Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta. Seriya 4. Himiya i tekhnologiya organicheskih veshchestv, 2009. – S. 242–246.

Zalyotova, N. A. Osobennosti himicheskogo udaleniya fosfora pri biologicheskoj ochistke stochnyh vod / N. A. Zalyotova // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. – 2011. – № 11. – S. 1.

Novikova, O. K. Ochistka stochnyh vod ot biogennyh elementov : ucheb.-metod. posobie / O. K. Novikova. – Gomel' : BelGUT, 2019. – 55 s.

Teplyh, S. YU. Issledovanie sposobov udaleniya fosfatov iz bytovyh stochnyh vod / S. YU. Teplyh, D. S. Bochkov, A. O. Bazarova // Gradostroitel'stvo i arhitektura / Samarskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet. – 2020. – № 4. – Tom 10: Vodosnabzhenie, kanalizaciya, stroitel'nye sistemy ohrany vodnyh resursov. – S. 69–77.

Yakovleva, A. A. Sposoby polucheniya struvita iz stochnyh vod / A. A. Yakovleva, N. I. Yakusheva, O. A. Fedotova // Permskij nacional'nyj issledovatel'skij politekhnicheskij universitet. – 2019. – № 4. – S. 11.

Kofman, V. Ya. Izvlechenie azota i fosfora v vide struvita iz stochnyh vod s vysokim soderzhaniem biogenov / V. Ya. Kofman // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika. – 2017. – № 3. – S. 1.

Patent RU 2756807C1. Sposob regeneracii azota i fosfora iz stochnyh vod osazhdeniem ih ionov v forme struvita : zayavleno 2020.12.01 : opubl. 05.10.2021 / YU. V. Kuznecova, V. V. Vol'hin, I. A. Permyakova, I. A. CHernyh, G. V. Leont'eva, L. I. Ismagzamova. – URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2756807C1_20211005 (data obrashcheniya: 07.10.2024).

Dolina, L. F. Ochistka stochnyh vod ot biogennyh elementov / L. F. Dolina. – URL: https://studylib.ru/doc/2270194/ochistka-stochnyh-vod-ot-biogennyh-e-lementov (data obrashcheniya: 01.11.2024).

Obrabotka osadkov stochnyh vod: poleznyj opyt i prakticheskie sovety. – URL: https://studylib.ru/doc/2045183/obrabotka-osadka-stochnyh-vod--poleznyj-opyt-i (data obrashcheniya: 01.11.2024).

The DEMON deamonification process. – URL: https://clck.ru/3B7ya9 (date of access: 08.10.2024).

Wastewater Technology Fact Sheet Side Stream Nutrient Removal / United States Environmental Protection Agency. – September 2007. – URL: https://clck.ru/3B7xEQ (date of access: 08.10.2024).

Sapon, E. G. Ochistka vozvratnyh potokov ochistnyh sooruzhenij ot fosfatov obozhzhennym dolomitom / E. G. Sapon, V. N. Marcul' // Trudy BGTU. Seriya 2. – 2017. – № 1. – S. 106–113.

Magnesium sulfate 7-aqueous // AstraHim. – URL: https://astrahim.by/catalog/reaktivy/Magniy_sernokislyy_7_vodnyy (data obrashcheniya: 10.11.2024).

Kachestvo vody. Opredelenie fosfora. Spektrometricheskij metod s molibdatom ammoniya : STB ISO 6878-2005. – Vveden vpervye. – Minsk : Gosstandart, 2024. – 19 s. – URL: https://meganorm.ru/Data2/1/4293739/4293739297.pdf (data obrashcheniya: 11.11.2024).

Voda. Metody opredeleniya azotsoderzhashchih veshchestv : GOST 33045-2014. – Vzamen GOST 4192-82, GOST 18826-73 ; Vved. 01.01.2016. – M. : Standartinform, 2019. – 31 s. – URL: https://meganorm.ru/Data/588/58829.pdf (data obrashcheniya: 11.11.2024).

Kombinirovanie himicheskih i biologicheskih sposobov ochistki kaprolaktamsoderzhashchih stokov / A. B. Sokolov, M. G. Pechatnikov, A. S. Krizhanovskij, G. G. Petrov // Rossijskij himicheskij zhurnal. – 2006. – № 3. – S. 48–53.

Sapon, E. G. Pereraspredelenie fosfora mezhdu fazami suspenzii izbytochnogo aktivnogo ila pri aerobnoj i anaerobnoj stabilizacii / E. G. Sapon, V. N. Marcul' // Trudy BGTU. – 2015. – № 4. – S. 288–294.

UP «Minskvodokanal». Dopolnitel'naya ocenka vozdejstviya na okruzhayushchuyu sredu i social'nuyu sferu. Otchet. – URL: https://clck.ru/3EjvU8 (data obrashcheniya: 12.11.2024).