SOLVIA AnammoX — выносной двухконтурный электрохимический модуль для стабилизации анаммокс-процесса. Катодный контур работает с анаммокс-реактором и удерживает в нём восстановительные условия, анодный — с нитритационной зоной, где импульсным микродозированием подавляются нитритокисляющие бактерии.
Анаммокс — анаэробное окисление аммония, при котором аммоний и нитрит превращаются в молекулярный азот; это один из путей биологического удаления азота, применимый прежде всего к потокам с высокой концентрацией аммония. Разработка не ведёт очистку сама и не заменяет биологию: электрохимический модуль работает с двумя боковыми потоками, отобранными из нитритационного и анаммокс-реакторов, и возвращает их обратно, изменив окислительно-восстановительный потенциал каждого.
Назначение — управление анаммокс-процессом в одно- и двухступенчатых системах частичной нитритации–анаммокс, а также в схемах CANON, OLAND, SHARON–ANAMMOX и других деаммонификационных реакторах. Модуль стоит вне биологических реакторов, поэтому он пригоден и для новых объектов, и для действующих. Конфигурация контуров, доля боковых потоков и целевые диапазоны потенциала подбираются под конкретную систему.
Классическая цепочка нитрификации и денитрификации требует значительного количества кислорода, органического углерода, больших объёмов реакторов, рециркуляции и точного управления режимом. Анаммокс-путь короче: аммоний реагирует с нитритом напрямую. Плата за короткий путь — узкий коридор условий. Анаммокс-бактерии растут крайне медленно, время удвоения по материалам разработки составляет 11–30 суток, и потерянную активность система набирает заново долго.
Уязвимых мест два, и оба лежат вне самой биохимии. Кислород, случайно попавший в анаммокс-реактор, повышает потенциал среды и угнетает консорциум. Нитритокисляющие бактерии, развившиеся в нитритационной зоне, переводят нитрит в нитрат и забирают у анаммокс-бактерий один из двух субстратов. Обычные PN/A-системы отвечают на это растворённым кислородом, реакцией среды, свободным аммиаком, температурой, режимами аэрации и возрастом ила.
Электрохимический модуль вынесен за пределы обоих реакторов и разделён внутри на катодную и анодную камеры мембраной, диафрагмой или пористой перегородкой. Катодный боковой поток отбирается из анаммокс-реактора: в катодной камере формируется католит с потенциалом от −300 до −100 мВ, и поток возвращается туда, откуда взят, поддерживая в реакторе восстановительные условия.
Анодный боковой поток отбирается из нитритационного реактора. В анодной камере формируется анолит с потенциалом от +200 до +500 мВ, который дозируется импульсами обратно в нитритационную зону либо переключается в зону доочистки. Объёмы при этом малы: анодный боковой поток составляет 0,1–3 % расхода нитритационного реактора. Катодный и анодный потоки гидравлически не смешиваются, и раздельное управление частями азотного цикла держится именно на этом.
На катоде образуется водород. Растворённый в католите, он возвращается в анаммокс-реактор донором электронов для гидрогенотрофных денитрифицирующих бактерий, сопряжённых с анаммокс-консорциумом: они восстанавливают нитрат и нитрит до молекулярного азота и тем поддерживают нитритный баланс при колебаниях нагрузки. Сами анаммокс-бактерии продолжают работать на аммонии и нитрите как основных стехиометрических субстратах.
Система работает не по одной программе, а по трём автоматически переключаемым режимам. В нормальном режиме потенциал в анаммокс-реакторе держится в диапазоне от −200 до −50 мВ, а на входе контролируется соотношение аммония и нитрита. Аварийный режим включается по растворённому кислороду: как только он поднимается выше 0,3 мг/л, ток катодного контура увеличивается, потенциал католита снижается и окислительное воздействие компенсируется без обязательного вмешательства в аэрацию.
Третий режим отвечает на нитритный дисбаланс: когда отношение нитрата к нитриту превышает заданный порог, начинается импульсное микродозирование анолита в нитритационный реактор. Одновременно ведётся контроль аммонийокисляющих бактерий, и ведётся он не косвенно, а по скорости снижения аммония и одновременного роста нитрита. Если скорость образования нитрита падает ниже 90 % от исходной или растёт концентрация остаточных окислителей, дозирование уменьшается или прекращается.
Быстрота реакции описана расчётом. В расчётно-прогностическом примере при растворённом кислороде 0,8 мг/л ток катодного контура нарастает за 3–5 минут, а время восстановления анаммокс-активности оценивается в 6–18 часов вместо 2–5 суток без вмешательства. Это расчётно-прогностическая оценка, а не измерение на работающем объекте, и для конкретной установки она остаётся ориентиром.
Электроды здесь не стоят в биологической зоне — этим схема отличается от электро-биореакторов, где электродный узел погружён в биомассу. Вынесенный модуль обрабатывает только боковые потоки, поэтому электроды не находятся в биомассе постоянно, риск их обрастания ниже, а обслуживание электродного узла не требует вскрытия биореактора. Подключение к уже построенным сооружениям идёт по тем же боковым линиям.
В установке предусмотрены байпасная линия, промывочный контур и датчики перепада давления для контроля загрязнения мембраны, и модуль обслуживается без остановки анаммокс-реактора. Управление всеми тремя режимами ведётся по датчикам окислительно-восстановительного потенциала, реакции среды и растворённого кислорода, по датчикам аммония, нитрита и нитрата, по току контуров и расходам боковых потоков.
SOLVIA AnammoX — собственная технологическая разработка SOLVIA в области биологического удаления азота и электрохимической стабилизации анаммокс-процесса; технология имеет патентную защиту в России. Решение объединяет нитритационный и анаммокс-реакторы, выносной двухконтурный электрохимический модуль, катодный и анодный боковые потоки, управление потенциалом, компенсацию кислородных залпов, импульсное подавление NOB, защиту AOB и автоматическое переключение режимов по данным датчиков. Конструктивные параметры, материалы электродов, режимы тока, алгоритмы управления, пороги переключения и настройки дозирования подбираются под конкретный объект и не раскрываются полностью в открытых материалах.
Расскажите об объекте — инженер подготовит расчёт схемы, спецификацию и коммерческое предложение в течение рабочего дня.