DEMON®

Описание процесса
Для того, чтобы очистить возвратные сточные воды, которые содержат большой процент аммония и концентрацию органического вещества (главным образом стоки биогазовых установок, ферментаторов) были разработаны технологии, которые осуществляются на процессе автотрофного окисления аммония нитритом, выполняемые Аммокс-бактериями.
Система DEMON® позволяет произвести эффективное сокращение в азотном цикле, что позволяет сэкономить 60% энергии по сравнению с обычными системами. Кроме того, он не требует внешнего источника углерода.
Преимущества процесса:
• эффективное сокращение метаболического цикла азота
• минимальное использование химических веществ
• снижение потребления на энергию до 60% по сравнению с обычными системами
• автотрофный процесс не требует органического углерода
• минимальное производство шлама
• селекция биомассы в сторону Planctomycetes с помощью циклона (патент)
• стабильный и эффективный процесс
• небольшие размеры
• Процесс типа SBR
• Проверенная технология (более 8 лет опыта работы в реальном масштабе)
• система управления на основе измерения рН (патент)
• Отсутствие выбросов CO2
• большая экономия
Процесс DEMON®
Деаммонификация сточных вод, содержащих высокие концентрации азота аммонийного является эффективной и экономичной альтернативой по сравнению с традиционными системами типа нитрификации / денитрификации, при использовании воздуха или пара. Процесс деаммонификации состоит из двух этапов - частичной части нитрификации аммонийного азота и последующего окисления остаточного азота аммиака при анаэробных условиях для азота.
Оба эти процесса выполняются различными консорциумами
- Аэробные автотрофные бактерии, окисляя азот аммонийный (АОБ)
- Анаэробный автотрофные бактерии, окисляя азот аммонийный (анаммокс)

Частичная нитрификация требует только 40% кислорода ПО стехиометрии по сравнению с полной нитрификации. Подача углерода не требуется в связи с аутотрофным характером процесса.

Рис. 1 Нитрификация и денитрификация

В процессе стандартной нитрификации / денитрификации аммоний окисляется через нитриты в нитраты. В анаэробных условиях и в присутствии органического углерода нитраты переходят до нитритов и потом в газообразный азот (рис. 1)
Процесс был впервые использован на очистных сооружениях Берна для обработки концентрата. Окисление останавливается на уровне нитрита и денитрификация начинается после выключения аэрации (рисунок 2). Результатом этого процесса является экономия электроэнергии на 25% и снижение на 40% использования органического углерода.

Рис. 2 Частичная нитрификация/денитрификация

Рис. 3 Процесс DEMON®

В процессе Demon® только ~ 50% от аммонийного азота окисляется до нитритов. Нитриты восстанавливаются вместе с аммонийным азотом в газообразный азот. В результате достигается экономия энергии 60%. (рис. 3)

Рис. 4 Экономия при процессе DEMON®

Интенсивный красный цвет специализированных бактерий характерно для процесса DEMON®.

Рис. 5 Типичная биомасса DEMON®

Одна из основных проблем деаммонификации-это наличие трех основных групп бактерий, присутствующих в одном резервуаре с различными оптимальными условиями роста. Кроме того, промежуточный нитрит служит не только в качестве субстрата для бактерий анаммокс, но он может быть токсичными при более высоких концентрациях. Ключ к успеху является стабильная и легкая контролируемость процесса.

Рис. 6 Контроль процесса DEMON®

Обогащение анаммокс биомассы с использованием запатентованного циклона является важной особенностью DEMON®.

Рис. 7 Увеличение количества биомассы ANAMMOX

В связи с тем, что бактерии анаммокс объединяются в тяжелый гранулированный осадок можно использовать циклон или микросито для процесса обезвоживания осадка. Благодаря центробежной силе можно отделить бактерии AOB и анаммокс. Повышение концентрации бактерий ANAMMOX по отношению к АОВ компенсируются более медленной кинетикой этих организмов.

Рис. 8 Разделение легкой и тяжелой фракции в циклоне

Процесс осуществляется в системе SBR, в которой отдельные процессы следуют друг за другом. Сточные воды подаются в фазе реакции. Аэрация начинается во время небольшого изменения рН (начало в верхнем диапазоне изменений). Частичная нитрификация приводит к образованию ионов Н+, а это приводит к снижению рН, в нижней точке которой аэрация выключается. Затем, уже в анаэробных условиях, накопленный нитрит азота используется для окисления остаточного азота аммиака. Восстановление щелочности и добавление сырых сточных вод вызывает повышение рН до верхней точки, которая перезапускает аэрацию.
Эффект удаления CO2 из-за аэрации является дополнительным фактором, поддерживающим работу системы.

Рис. 9 Гранулы ANAMMOX и емкость DEMON®

Управление DEMON®
Деаммонификация состоит из двух этапов процесса: частичной нитрификации и окисления в анаэробных условиях. Ограничение щелочности и ингибирование аммонийного азота используются для контроля производства почти в эквимолярном соотношении нитрата к аммонийному азоту и ограничения производства нитратов. Частичная нитрификация приводит к образованию Н +, что снижает рН, анаэробного окисления остаточного азота аммонийного и приводит к восстановлению щелочности и значение рН повышается.
DEMON контроллер использует следующие измерения:
- pH
- концентрацию кислорода
- проводимость.
С этих измерений становятся известны необходимые количества воздуха, перемешивание или подача сырых стоков.

Рис. 10 Типичные параметры DEMON®

Контроллер DEMON® состоит:
- промышленный PC 15” сенсорный
- регистратор данных в виде карты SD
- подключение периферийных устройств с помощью Profibus
- удаленный контакт через Internet

Рис. 11 Вид интерфейса DEMON®

Гидроциклон DEMON®
Гидроциклон разделяет аэробную быстрорастущую биомассу от бактерий анаммокс. С помощью центробежной силы происходит отделение более легкой фракции от тяжелой. Центробежная сила в 5-6 g обеспечивает высокую селективность без повреждения гранул.

Рис. 11 Гидроциклон