АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ГОРОДСКИХ СТОЧНЫХ ВОД

ANALYSIS OF NITROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL TECHNOLOGY FROM URBAN WASTEWATER

Boris Kukushkin

student, Department of Water Supply, Sanitation, Environmental Engineering and Chemistry, Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering (NNGASU),

Russia, Nizhny Novgorod

Mikhail Zhakevich

scientific supervisor, candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering (NNGASU),

Russia, Nizhny Novgorod

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены современные методы удаления азота и фосфора из городских сточных вод, основанные на комбинации биологических и физико-химических процессов. Проанализированы традиционные технологии биологической нитрификации-денитрификации и химического осаждения фосфатов, выявлены их основные недостатки. Представлен обзор перспективных комбинированных методов, включающих биолого-химическое удаление фосфора, сорбционно-биологическую очистку, применение мембранных биореакторов, микроводорослей и электрохимических процессов. Показано, что совмещение биологических и физико-химических методов позволяет интенсифицировать процессы удаления биогенных элементов, снизить эксплуатационные затраты, получить воду высокого качества и реализовать утилизацию азота и фосфора в виде удобрений. Обсуждаются факторы, влияющие на эффективность комбинированных методов, и направления дальнейших исследований в этой области.

ABSTRACT

This article discusses modern methods of nitrogen and phosphorus removal from urban wastewater based on a combination of biological and physico-chemical processes. The traditional technologies of biological nitrification-denitrification and chemical precipitation of phosphates are analyzed, their main disadvantages are revealed. An overview of promising combined methods is presented, including biological and chemical phosphorus removal, sorption and biological purification, the use of membrane bioreactors, microalgae and electrochemical processes. It is shown that the combination of biological and physico-chemical methods makes it possible to intensify the processes of removing biogenic elements, reduce operating costs, obtain high-quality water and realize the utilization of nitrogen and phosphorus in the form of fertilizers. The factors influencing the effectiveness of combined methods and the directions of further research in this area are discussed.

Ключевые слова: сточные воды, азот, фосфор, нитрификация, денитрификация, биологическое удаление фосфора, физико-химическая очистка, комбинированные методы.

Keywords: wastewater, nitrogen, phosphorus, nitrification, denitrification, biological phosphorus removal, physico-chemical purification, combined methods.

Введение

Проблема удаления биогенных элементов, в частности соединений азота и фосфора, из городских сточных вод является одной из наиболее актуальных в области охраны водных ресурсов. Избыточное поступление азота и фосфора в водные объекты приводит к эвтрофикации - ускоренному росту водорослей и высших водных растений, вызывающему нарушение экологического равновесия и деградацию водных экосистем. Эвтрофикация сопровождается такими негативными последствиями, как "цветение" воды, снижение прозрачности и содержания растворенного кислорода, массовая гибель рыб и других гидробионтов, ухудшение органолептических свойств воды. Кроме того, повышенные концентрации нитратов в питьевой воде представляют серьезную угрозу для здоровья человека, особенно для детей грудного возраста, вызывая метгемоглобинемию и другие заболевания.

Традиционные методы очистки сточных вод, основанные на биологической нитри-денитрификации и химическом осаждении фосфатов, не всегда обеспечивают достижение современных нормативов качества очищенной воды по содержанию биогенных элементов. Их применение сопряжено со значительными эксплуатационными затратами на аэрацию, реагенты, обработку осадков, а также с образованием вторичных загрязнений - избыточного активного ила, химического шлама, фугата и фильтрата, содержащих соединения азота и фосфора. Ужесточение требований к содержанию биогенных элементов в очищенных сточных водах диктует необходимость разработки и внедрения новых эффективных и экономически целесообразных технологий глубокого удаления азота и фосфора.

В связи с этим, актуальной научно-технической задачей является поиск инновационных решений в области биологической и физико-химической очистки сточных вод от соединений азота и фосфора, обеспечивающих высокую степень удаления биогенных элементов при минимизации затрат и образования вторичных загрязнений. Перспективные направления исследований включают разработку новых биотехнологий с использованием иммобилизованных микроорганизмов, гранулированных илов, мембранных биореакторов, а также применение селективных сорбентов, реагентов и экстрагентов для извлечения азота и фосфора из сточных вод и их рекуперации в виде вторичных ресурсов - удобрений, кормовых добавок, технических продуктов.

Настоящая статья посвящена аналитическому обзору современных технологий удаления азота и фосфора из городских сточных вод, включая как традиционные, так и перспективные методы биологической и физико-химической очистки. В обзоре рассмотрены теоретические основы и практическая реализация методов, обсуждаются их преимущества и ограничения, приведен сравнительный анализ эффективности различных технологий. Особое внимание уделено комбинированным схемам очистки сточных вод, позволяющим добиться глубокого удаления биогенных элементов при рациональном сочетании различных методов. Результаты аналитического обзора могут быть использованы при разработке и проектировании современных систем очистки городских сточных вод от соединений азота и фосфора.

Биологические методы удаления азота

Биологический метод удаления азота из сточных вод основан на естественных процессах трансформации азотсодержащих соединений, осуществляемых различными группами микроорганизмов. Главными процессами биологического азотудаления являются аэробная автотрофная нитрификация и гетеротрофная денитрификация, приводящие к окислению аммония до нитрита и нитрата с последующим восстановлением окисленных форм азота до молекулярного азота [1]. Эти процессы протекают в сооружениях биологической очистки сточных вод, таких как аэротенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы.

Нитрификация осуществляется в две стадии хемолитоавтотрофными бактериями, использующими углекислый газ в качестве источника углерода, а аммиак и нитриты - в качестве источника энергии. На первой стадии аммоний-окисляющие бактерии (АОБ), представленные родами Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, окисляют аммоний до нитрита. Вторая стадия нитрификации заключается в окислении нитрита до нитрата нитрит-окисляющими бактериями (НОБ) родов Nitrobacter, Nitrospira, Nitrospina, Nitrococcus [2]. Процесс нитрификации является лимитирующей стадией биологического удаления азота, поскольку скорость роста и метаболическая активность нитрифицирующих бактерий существенно ниже, чем у гетеротрофных микроорганизмов активного ила.

Образующиеся в результате нитрификации нитраты восстанавливаются до газообразного азота в процессе денитрификации, осуществляемой гетеротрофными факультативно-анаэробными бактериями в аноксидных условиях. В качестве акцепторов электронов при денитрификации выступают нитраты и нитриты, а донорами электронов являются органические вещества сточных вод или специально добавляемые органические субстраты (метанол, этанол, ацетат) [3]. Денитрификация протекает значительно быстрее нитрификации и обычно не лимитирует общую скорость удаления азота из сточных вод. Однако эффективность денитрификации существенно зависит от наличия легкоокисляемого органического субстрата, при дефиците которого процесс восстановления нитратов может замедляться.

Традиционная схема биологического удаления азота из сточных вод предполагает пространственное разделение аэробной зоны нитрификации и аноксидной зоны денитрификации. Одним из первых технологических решений, реализующих данный принцип, стал процесс Людзака-Эттингера, предусматривающий рециркуляцию иловой смеси из аэротенка-нитрификатора в аноксидную зону денитрификации [4]. Благодаря рециркуляции нитратов в денитрификатор обеспечивается необходимое соотношение нитратного азота и органических веществ, а также предотвращается ингибирование нитрификации продуктами денитрификации. Дальнейшим развитием данной технологии стали модифицированная схема Людзака-Эттингера (MLE) и четырехстадийная схема Bardenpho, обеспечивающие более глубокое удаление азота [5]. Эти технологии получили широкое распространение на станциях очистки городских сточных вод благодаря их эффективности, надежности и относительной простоте эксплуатации.

Важнейшими факторами, определяющими эффективность биологического удаления азота, являются продолжительность аэрации, концентрация растворенного кислорода, соотношение C/N, pH и температура. Для полного протекания нитрификации требуется поддержание концентрации растворенного кислорода не ниже 2 мг/л, возраста активного ила свыше 8-10 сут и pH в диапазоне 7,5-8,0. Лимитирующим фактором денитрификации является содержание легкоокисляемой органики в сточных водах [6]. При недостаточном соотношении БПК/N в исходных сточных водах для глубокой денитрификации требуется дополнительное введение экзогенного органического субстрата, что повышает эксплуатационные затраты на очистку.

Альтернативный подход предполагает реализацию нитрификации и денитрификации в одном реакторе с чередованием аэробных и аноксидных условий во времени. Примером такой технологии является процесс с чередующейся (попеременной) аэрацией (Alternating Aeration Process), в котором аэротенки работают в циклическом режиме, включающем аэробную фазу для окисления аммония и аноксидную фазу для восстановления образовавшихся нитратов [7]. Преимуществом данного метода является отсутствие необходимости в рециркуляции иловой смеси между зонами, а также возможность более гибкого управления процессом очистки. Однако данная технология требует более сложной системы автоматического контроля и регулирования, а также менее устойчива к колебаниям нагрузки по загрязнениям и расхода сточных вод.

Для интенсификации процессов нитри-денитрификации применяют методы иммобилизации активного ила на подвижных и неподвижных носителях. Закрепление нитрифицирующих и денитрифицирующих бактерий на поверхности насадок приводит к повышению их концентрации в единице объема реактора, защищает от вымывания с очищенной водой и ингибирования токсичными веществами. В качестве носителей биомассы используют как плавающие (вспененный полистирол, полиэтилен), так и фиксированные (керамзит, полимерные насадки) загрузки [8]. Биореакторы с прикрепленной микрофлорой, такие как биофильтры, аэрируемые биофильтры, реакторы с подвижной загрузкой (MBBR), позволяют существенно интенсифицировать процессы нитрификации и денитрификации и сократить необходимый объем сооружений.

Интенсификации процесса биологического удаления азота также способствует применение мембранных биореакторов (МБР). МБР совмещают биологическую очистку активным илом и мембранное разделение иловой смеси, что позволяет полностью задерживать биомассу в реакторе и работать при высоких концентрациях активного ила (8-15 г/л). Это в свою очередь дает возможность поддерживать высокий возраст ила (20-40 сут) и соответственно высокую нагрузку на активный ил по азоту (0,1-0,2 кгN/(кгБВ•сут)) [9]. МБР обеспечивают высокое качество очистки сточных вод, компактность сооружений, низкий прирост избыточного активного ила. Однако их применение ограничивается высокими капитальными и эксплуатационными затратами, связанными со стоимостью мембранных модулей и значительным расходом электроэнергии на аэрацию.

В последние годы активно исследуются процессы биологического удаления азота с использованием гранулированного активного ила. В аэробных гранулах диаметром 0,2-5 мм создаются более благоприятные условия для симбиоза нитри- и денитрифицирующих бактерий за счет диффузионных ограничений переноса кислорода и субстратов. За счет высокой концентрации биомассы и развитой поверхности гранул достигаются скорости нитрификации и денитрификации, превосходящие таковые для флокулированного ила. Аэробные гранулы обладают хорошей седиментационной способностью, что позволяет отделять их от очищенной воды без применения вторичных отстойников и минимизировать вынос активного ила из системы.

Новым направлением исследований является интенсификация процессов денитрификации и анаммокс (анаэробного окисления аммония) за счет использования сульфидов в качестве доноров электронов. Показана возможность автотрофной денитрификации нитратов и нитритов с восстановленными соединениями серы в качестве субстрата [10]. Это позволяет отказаться от применения дорогостоящего метанола как экзогенного органического субстрата и снизить эксплуатационные затраты на денитрификацию. Однако практическое внедрение метода автотрофной денитрификации требует разработки эффективных систем удаления избыточных сульфатов и контроля эмиссии сероводорода.

Анаэробное окисление аммония (Anammox) - перспективная технология биологического удаления азота, основанная на окислении аммония нитритом в анаэробных условиях специфическими бактериями порядка Planctomycetales. Преимуществами анаммокс являются низкое потребление кислорода, отсутствие потребности в органическом субстрате и малый прирост избыточной биомассы. Однако практическому внедрению данной технологии препятствуют чрезвычайно низкие скорости роста анаммокс бактерий, высокая чувствительность к концентрации субстратов и ингибиторам, а также необходимость обеспечения строго анаэробных условий при культивировании [9]. В настоящее время анаммокс-процесс применяется преимущественно для очистки высококонцентрированных по аммонию сточных вод и обработки иловых вод после сбраживания осадка сточных вод.

Биологические методы являются основным способом удаления азота из городских сточных вод. Традиционные технологии нитри-денитрификации постоянно совершенствуются в направлении повышения эффективности использования объема аэротенков, уменьшения эксплуатационных затрат и упрощения контроля процесса. Новые разработки (иммобилизация активного ила, мембранные биореакторы, гранулированный активный ил, автотрофные процессы денитрификации и анаммокс) открывают возможности дальнейшей интенсификации биологического удаления азота с минимизацией энергетических и материальных затрат. Однако их практическое внедрение требует решения ряда технологических проблем и адаптации к конкретным условиям очистки сточных вод.

Биологическое удаление фосфора

Биологическое удаление фосфора из сточных вод основано на способности некоторых микроорганизмов активного ила аккумулировать фосфор в клетках в виде полифосфатов. Такие микроорганизмы получили название фосфат-аккумулирующих организмов (ФАО) и играют ключевую роль в биологическом удалении фосфора [11]. ФАО преимущественно относятся к родам Acinetobacter, Pseudomonas, Microlunatus, Tetrasphaera, Accumulibacter и составляют специфическую группу бактерий, способных накапливать фосфор сверх своих метаболических потребностей.

Механизм биологического удаления фосфора заключается в чередовании анаэробных и аэробных условий в системе очистки сточных вод. В анаэробной зоне в отсутствие кислорода и нитратов ФАО поглощают легкоокисляемые органические соединения (ЛОС) - ацетаты, пропионаты и запасают их в виде поли-β-гидроксиалканоатов (ПГА). Энергия для транспорта и запасания ЛОС образуется за счет гидролиза внутриклеточных полифосфатов, при этом фосфаты высвобождаются в сточную воду [12]. В аэробной зоне ФАО используют накопленные ПГА как источник энергии и углерода для роста клеток и синтеза полифосфатов, извлекая фосфаты из сточной воды. Таким образом, за счет циклического чередования анаэробных и аэробных условий происходит обогащение активного ила фосфат-аккумулирующими бактериями и удаление фосфора из сточных вод с избыточной биомассой [13].

Ключевым фактором, определяющим эффективность биологического удаления фосфора, является наличие легкоокисляемых органических веществ в сточной воде, поступающей в анаэробную зону. Минимальное отношение ХПК/P, необходимое для эффективной работы ФАО, составляет 20-25 [14]. При недостатке ЛОС в сточной воде требуется дополнительное введение экзогенного субстрата - ацетата, пропионата или других низкомолекулярных органических кислот. При избытке ЛОС может происходить конкуренция за субстрат между ФАО и гликоген-аккумулирующими организмами (ГАО), которые запасают органику в виде гликогена, но не участвуют в аккумуляции фосфора [15].

Другим важным условием эффективного биоудаления фосфора является поддержание строго анаэробных условий в бескислородной зоне. Присутствие даже небольших количеств кислорода или нитратов, проникающих в анаэробную зону с рециркуляционными потоками, может подавлять поглощение ЛОС фосфат-аккумулирующими бактериями и снижать эффективность процесса [16]. Оптимальная продолжительность анаэробной стадии составляет 1-2 ч, аэробной стадии - 2-4 ч. Температурный оптимум для развития ФАО находится в диапазоне 20-25оС, при более низких температурах скорость накопления фосфора снижается.

Традиционные технологические схемы биологического удаления фосфора предусматривают разделение потоков сточных вод и активного ила в аэротенке на три зоны: анаэробную, аноксидную и аэробную. Наиболее известные модификации таких схем - А/О (анаэробно-аэробный процесс), А2/О (анаэробно-аноксидно-оксидный процесс), Bardenpho (4-стадийный процесс с пред- и пост-денитрификацией), UCT (процесс University of Cape Town), JHB (процесс Johannesburg) [17]. Эти технологии различаются порядком расположения зон, количеством и направлением рециклов иловой смеси и позволяют удалять фосфор до остаточных концентраций 0,5-1 мг/л.

Более совершенные процессы биологического удаления фосфора с симультанной нитри-денитрификацией (SNDP - Simultaneous Nitrification-Denitrification and Phosphorus removal) позволяют одновременно удалять азот и фосфор в одном реакторе без разделения на аноксидную и аэробную зоны. Такие процессы, как MUCT (Modified UCT), VIP (Virginia Initiative Plant), PhoStrip, используют рецикл иловой смеси из аэробной зоны в начало анаэробной зоны для подавления нежелательной рециркуляции нитратов [18]. Кроме того, чередование анаэробной и аэробной стадий может осуществляться во времени в режиме SBR-реактора, работающего по циклическому принципу.

Эффективность биологического удаления фосфора может быть повышена за счет использования методов иммобилизации активного ила и роста прикрепленной биомассы. Закрепление фосфат-аккумулирующих бактерий на поверхности носителей (песок, активированный уголь, полимерные насадки) создает благоприятные условия для их селекции и защищает от вымывания из системы [19]. Так, в работе Wang et al. [20] использование активированного угля в аэробной зоне в качестве носителя для ФАО позволило увеличить эффективность удаления фосфора на 20-30% по сравнению со свободноплавающим активным илом.

Повышение концентрации ФАО в активном иле также достигается в мембранных биореакторах (МБР), сочетающих биологическую очистку и мембранное разделение иловой смеси. МБР позволяют увеличить дозу ила до 10-15 г/л и возраст ила до 20-30 сут, что способствует селекции медленнорастущих микроорганизмов, в том числе фосфат-аккумулирующих бактерий [21]. Кроме того, применение мембранного метода разделения иловой смеси исключает вынос фосфора с взвешенными веществами, улучшая качество очистки.

В последние годы активно исследуется процесс биологического удаления фосфора в аэробных гранулах - плотных сферических агрегатах микроорганизмов размером 0,2-5 мм. Аэробные гранулы характеризуются более высокой концентрацией и активностью ФАО, чем флокулированный активный ил, за счет создания анаэробных микрозон внутри гранул [22]. При этом в аэробных гранулах одновременно присутствуют аэробные, аноксидные и анаэробные зоны, что позволяет совместить процессы удаления органических веществ, нитри-денитрификации и биоаккумуляции фосфора в одном реакторе.

В работе Соловьева Е.А. [23] исследовали биологическое удаление фосфора в SBR-реакторе с аэробным гранулированным илом. При времени цикла 6 ч, включающего аэробную, анаэробную и седиментационную стадии, достигнута эффективность удаления фосфора 98% при исходной концентрации 10-15 мг/л. Содержание фосфора в гранулированном иле составляло 5-7% от сухой массы, что в 2-3 раза выше, чем во флокулированном иле.

Дальнейшее повышение эффективности биологического удаления фосфора возможно за счет интеграции методов биоаккумуляции фосфатов и их извлечения в виде малорастворимых соединений - струвита (магний-аммоний фосфата) или апатитов кальция [24]. Так, в работе Туровской И.С. [25] предложена технология получения струвита из иловой воды, образующейся при анаэробном сбраживании сырого осадка, обогащенного фосфат-аккумулирующими бактериями. Путем добавления к иловой воде хлорида магния и/или повышения pH удается осадить до 90% фосфатов в виде кристаллов струвита, которые могут быть использованы как медленнодействующее фосфорное удобрение.

Другой подход предполагает извлечение фосфора из сточных вод или иловой воды в виде гидроксиапатита кальция с применением известковых реагентов, обожженного доломита или отходов производства, содержащих оксид кальция. Кристаллизация фосфатов кальция может осуществляться как в отдельном реакторе, так и внутри аэротенка с активным илом, обогащенным ФАО. Полученный фосфоросодержащий осадок более стабилен при хранении, чем химический шлам, и после термической обработки может использоваться в качестве фосфорного удобрения.

Биологическое удаление фосфора из сточных вод представляет собой сложный многостадийный процесс, основанный на селекции и метаболической активности специфических микроорганизмов - фосфат-аккумулирующих бактерий. Эффективность процесса определяется соотношением и биодоступностью органических веществ, режимом чередования анаэробных и аэробных условий, а также конструктивными особенностями биореакторов. Перспективными направлениями совершенствования биотехнологий удаления фосфора являются применение иммобилизованных и гранулированных активных илов, мембранных биореакторов, а также комбинирование методов биологической очистки с химическим извлечением фосфора в виде вторичного сырья.

Физико-химические методы удаления фосфора

Физико-химические методы удаления фосфора из сточных вод основаны на переводе растворенных фосфатов в нерастворимые соединения с последующим их отделением в виде осадка. Наиболее распространенным методом является реагентное осаждение фосфатов солями металлов, таких как железо, алюминий, кальций и магний [26]. Процесс осаждения происходит в результате химической реакции между растворенными фосфатами и ионами металлов, введенными в сточную воду в виде коагулянтов.

Механизм реагентного удаления фосфора зависит от вида используемого коагулянта. При использовании солей железа (III) и алюминия (III) происходит образование нерастворимых фосфатов металлов по следующим реакциям:

Fe3+ + PO43- → FePO4↓ (1) Al3+ + PO43- → AlPO4↓                                                                (2)

Образующиеся фосфаты железа и алюминия имеют очень низкую растворимость в широком диапазоне pH и легко отделяются от воды в процессе осаждения и фильтрации. Эффективность удаления фосфора зависит от дозы коагулянта, pH среды, наличия конкурирующих анионов (карбонатов, сульфатов) и органических веществ. Оптимальные значения pH для осаждения фосфатов солями железа находятся в диапазоне 4,5-5,0, для солей алюминия - 5,5-6,5 [27].

При использовании известковых реагентов (гидроксида кальция, оксида кальция) удаление фосфора происходит за счет образования нерастворимых фосфатов кальция - гидроксиапатита и трикальцийфосфата:

5Ca2+ + 3PO43- + OH- → Ca5(PO4)3OH↓                                                                        (3)

 3Ca2+ + 2PO43- → Ca3(PO4)2↓                                                                              (4)

Осаждение фосфатов кальция эффективно при pH > 10, поэтому в процессе обработки происходит значительное повышение pH сточной воды, что требует ее последующей нейтрализации. Кроме того, известкование приводит к образованию большого количества осадка (избыточного ила) и повышению общей жесткости воды [28].

Применение солей магния (хлорида магния, гидроксида магния) позволяет удалять фосфаты в виде струвита (магний-аммоний фосфата) по реакции:

Mg2+ + NH4+ + PO43- + 6H2O → MgNH4PO4·6H2O↓                                                         (5)

Осаждение струвита происходит при pH 8-10 и молярном соотношении Mg:N:P = 1:1:1. Преимуществом данного метода является возможность одновременного удаления аммонийного азота и получения ценного минерального удобрения - струвита. Однако высокая стоимость солей магния ограничивает применение этого метода [29].

Общими недостатками реагентных методов являются высокий расход реагентов, необходимость точного дозирования, строгого контроля pH, образование большого количества осадков (до 20-30% от объема сточных вод), которые необходимо обрабатывать и утилизировать. Кроме того, химическое осаждение фосфатов приводит к увеличению солесодержания очищенной воды и не всегда обеспечивает достижение жестких нормативов по остаточному содержанию фосфора [30].

Альтернативой реагентным методам является сорбционное извлечение фосфатов из сточных вод с помощью природных и синтетических сорбентов. В качестве сорбентов используют разнообразные материалы с высоким сродством к фосфат-ионам: оксиды и гидроксиды металлов (железа, алюминия, циркония, лантана), карбонатные породы (известняк, доломит), глинистые минералы (цеолиты, монтмориллонит), активированные угли, ионообменные смолы и др.

Механизм сорбции фосфатов зависит от природы сорбента и может включать физическую адсорбцию, хемосорбцию, ионный обмен, осаждение на поверхности и в порах сорбента. Многие сорбенты проявляют высокую селективность к фосфатам в присутствии других анионов (хлоридов, сульфатов, нитратов), что позволяет эффективно удалять фосфор из сточных вод сложного состава. Важными характеристиками сорбентов являются их емкость по фосфору, кинетика сорбции, рН-зависимость, возможность регенерации и утилизации.

Одними из наиболее эффективных сорбентов фосфора являются материалы на основе оксидов и гидроксидов железа и алюминия. Они обладают высокой сорбционной емкостью (до 50-100 мг Р/г), широким рабочим диапазоном pH (4-9) и низкой стоимостью. Примерами таких сорбентов являются природные и синтетические ферригидриты, аморфные гидроксиды железа, железо-алюминиевые оксиды и др.

Перспективными сорбентами также являются материалы на основе редкоземельных элементов, в частности, лантана. Фосфаты лантана обладают чрезвычайно низкой растворимостью (ПР = 10-24,8) и высокой селективностью к фосфат-ионам. Для повышения сорбционной емкости и удельной поверхности La-содержащие соединения наносят на пористые носители (активированный уголь, цеолиты, оксид алюминия). Такие композитные сорбенты демонстрируют высокую эффективность удаления фосфора из сточных вод (до 90-99%) в широком диапазоне pH (4-9) и начальных концентраций фосфатов (1-100 мг/л).

Широко исследуются сорбенты на основе природных карбонатных и алюмосиликатных минералов, которые имеют низкую стоимость и доступность. Так, доломит (CaMg(CO3)2) и известняк (CaCO3) способны удалять фосфаты за счет осаждения фосфатов кальция и магния на поверхности частиц. Однако их сорбционная емкость относительно невысока (5-20 мг Р/г) и сильно зависит от pH и солевого состава воды. Цеолиты и глины (монтмориллонит, каолинит) обладают развитой удельной поверхностью и способны сорбировать фосфаты за счет ионного обмена и образования поверхностных комплексов с катионами алюминия и железа. Для повышения сорбционной емкости природные минералы подвергают модификации - кислотной и термической активации, обработке катионами металлов (Fe3+, Al3+, La3+).

Главными преимуществами сорбционных методов удаления фосфора являются высокая эффективность, отсутствие вторичных загрязнений, возможность регенерации и повторного использования сорбентов. Насыщенные фосфатами сорбенты могут быть использованы в качестве медленнодействующих удобрений либо добавок при компостировании органических отходов. Регенерацию сорбентов проводят обработкой щелочными растворами (NaOH, Ca(OH)2) с получением концентрированных растворов фосфатов, пригодных для дальнейшей переработки.

Недостатками сорбционных методов являются относительно высокая стоимость эффективных сорбентов, необходимость их периодической регенерации или замены, а также предварительной подготовки сточных вод (удаления взвешенных веществ, корректировки pH). Присутствие органических соединений и конкурирующих анионов в сточных водах может снижать сорбционную емкость материалов.

Среди других физико-химических методов удаления фосфора следует отметить электрокоагуляцию и электродиализ. Электрокоагуляция основана на электрохимическом растворении анодов из алюминия или железа с образованием хлопьев гидроксидов металлов, которые сорбируют и соосаждают фосфаты из сточных вод. Преимуществами метода являются простота автоматизации, отсутствие реагентов и малый объем образующегося осадка. Однако метод требует высоких затрат электроэнергии (2-6 кВт·ч/кг Р) и характеризуется значительным выносом ионов металлов с очищенной водой.

Электродиализ позволяет удалять фосфаты из сточных вод за счет их миграции через селективные ионообменные мембраны под действием электрического поля. Обессоленная вода и концентрат фосфатов разделяются и выводятся из электродиализного аппарата. Данный метод обеспечивает высокую степень очистки воды от фосфатов (до 95-99%), но требует предварительной очистки воды от органических веществ и взвесей во избежание отложений на поверхности мембран. Кроме того, высокие капитальные и эксплуатационные затраты ограничивают применение электродиализа для очистки больших объемов сточных вод.

В целом, выбор оптимального физико-химического метода удаления фосфора зависит от конкретных условий - концентрации фосфатов и солевого состава сточных вод, наличия примесей и взвешенных веществ, а также от требований к качеству очистки воды и экономических факторов. Для глубокого удаления фосфора наиболее целесообразно использование комбинации реагентных и сорбционных методов, а также их сочетание с биологическими методами очистки сточных вод. Это позволяет достичь современных нормативов по содержанию фосфора в очищенных водах при минимизации эксплуатационных затрат и объемов образующихся отходов.

Комбинированные методы удаления азота и фосфора

Комбинированные методы удаления азота и фосфора из сточных вод основаны на сочетании биологических и физико-химических процессов в рамках единой технологической схемы очистки. Такой подход позволяет достичь глубокого удаления биогенных элементов при минимизации энергетических и материальных затрат, а также получить очищенную воду, соответствующую жестким нормативам по содержанию азота и фосфора [31].

Наиболее распространенной комбинированной технологией является биолого-химическая очистка сточных вод, включающая биологическое окисление органических веществ и аммонийного азота, биологическое удаление фосфора и реагентное удаление остаточных соединений фосфора. В зависимости от места ввода реагентов различают несколько схем реагентной обработки [32]:

1. Предварительное удаление фосфора (pre-P removal) - дозирование реагентов перед первичными отстойниками для осаждения фосфатов и органических веществ. Это позволяет снизить нагрузку на биологическую ступень очистки, но приводит к увеличению расхода реагентов.
2. Одновременное удаление фосфора (simultaneous P removal) - введение реагентов непосредственно в аэротенки для связывания фосфатов в процессе биологической очистки. При этом достигается более полное извлечение фосфора за счет контакта реагентов с активным илом и меньший расход реагентов по сравнению с предварительным удалением.
3. Доочистка от фосфора (post-P removal) - обработка биологически очищенных сточных вод реагентами перед вторичными отстойниками или фильтрами. Этот метод применяется для удаления остаточных концентраций фосфора, не удаленного в ходе биологической очистки, и обеспечивает стабильное качество очищенной воды.

Выбор оптимальной схемы реагентной обработки зависит от конкретных условий - состава сточных вод, конфигурации очистных сооружений, требований к качеству очищенной воды и экономических факторов. При высоком содержании фосфора в исходной воде и наличии первичных отстойников целесообразно применять предварительное удаление, в остальных случаях - одновременное удаление или доочистку [33].

В качестве реагентов для удаления фосфора обычно используют соли железа (FeCl3, Fe2(SO4)3) и алюминия (Al2(SO4)3, AlCl3, NaAlO2). Дозы реагентов определяют в зависимости от концентрации фосфатов в исходной воде и требуемой степени их удаления. Для достижения концентрации общего фосфора менее 1 мг/л соотношение Fe/P и Al/P должно составлять 1,5-2,5 и 1,0-1,5 соответственно [34]. Более высокие дозы реагентов требуются при наличии в воде взвешенных и органических веществ, карбонатов и силикатов, конкурирующих с фосфатами за связывание с коагулянтом.

Одновременное биолого-химическое удаление фосфора часто совмещают с биологическим удалением азота в аэротенках. Для этого в аэротенках выделяют аноксидную зону для денитрификации нитратов, аэробную зону для нитрификации аммония и изъятия фосфатов активным илом, а также аноксидную зону для денитрификации нитратов, рециркулируемых из нитрификатора. Дозирование реагентов осуществляют в аэробной зоне для связывания остаточных фосфатов, не удаленных биологическим путем. Такая схема получила название А2/О (анаэробно-аноксидно-оксидная) и является одной из наиболее эффективных и экономичных технологий комплексного удаления азота и фосфора [35].

Дальнейшим развитием комбинированных методов является интеграция физико-химических процессов в состав блока биологической очистки. Так, в работе Данилович [36] предложена технология удаления фосфора с использованием активированного угля в качестве носителя для микроорганизмов и сорбента. Активированный уголь вводят в аэротенк-нитрификатор, где он служит средой для прикрепления нитрифицирующих бактерий и одновременно сорбирует фосфаты и органические соединения из сточной воды. По мере насыщения активированный уголь извлекают из аэротенка и регенерируют термической обработкой, что позволяет использовать его многократно. Данная технология обеспечивает эффективное удаление фосфора (до 0,5 мг/л) без применения реагентов и увеличения объема осадка.

Другим примером комбинированного процесса является биолого-адсорбционная очистка сточных вод в мембранном биореакторе (МБР) с порошкообразным активированным углем (ПАУ). В работе Швецова и соавт. [37] исследовали применение МБР с иммобилизованным на ПАУ активным илом для удаления азота и фосфора из городских сточных вод. Благодаря высокой концентрации активного ила (10-15 г/л) и развитой поверхности ПАУ в биореакторе достигается эффективное окисление аммония и органических веществ, а также сорбция фосфатов и микрозагрязнений. При этом полностью предотвращается вынос активного ила и взвешенных веществ с очищенной водой за счет применения ультрафильтрационных мембран. Степень удаления общего азота и фосфора в данной технологии составляет 80-90% и 90-95% соответственно.

Перспективным направлением является также комбинирование биологических методов с сорбционной доочисткой сточных вод от фосфора. Так, в работе Резник и соавт. [38] исследовали технологию, включающую денитрификацию и биологическое удаление фосфора в последовательно расположенных аноксидном и аэробном реакторах и доочистку в адсорбере с гранулированным ферригидритом (аморфным оксидом железа). При оптимальных условиях (времени пребывания сточных вод 2-4 ч, дозе ферригидрита 4-8 г/л) остаточные концентрации общего азота и фосфора снижались до 5-8 мг/л и 0,1-0,3 мг/л соответственно. При этом достигается экономия реагентов и уменьшение образования химического осадка по сравнению с традиционным реагентным удалением фосфора.

Альтернативный подход предполагает извлечение фосфатов в процессе анаэробной обработки сырого осадка, обогащенного фосфором в ходе биологического удаления фосфора. В работе Куликова [39] показана возможность получения струвита (MgNH4PO4·6H2O) из иловой воды, образующейся при обезвоживании анаэробно сброженного осадка. Для кристаллизации струвита в иловую воду дозируют соли магния (MgCl2, MgO) и повышают pH до 8,5-9,0. Выделенный струвит содержит 12-13% P2O5 и может использоваться в качестве медленнодействующего удобрения. Данная технология позволяет удалять до 90% фосфора из иловой воды и одновременно снижать концентрацию аммония, что сокращает нагрузку на очистные сооружения по удалению биогенных элементов.

В последние годы активно развиваются исследования по применению микроводорослей для комбинированного удаления азота и фосфора из сточных вод. Микроводоросли способны ассимилировать неорганические соединения азота (аммоний, нитраты) и фосфаты в процессе фотосинтеза и накапливать их в биомассе. При этом они выделяют кислород, необходимый для аэробной биологической очистки сточных вод, и поглощают углекислый газ, что снижает углеродный след очистных сооружений. Биомассу микроводорослей после отделения можно использовать для получения биотоплива, кормовых и пищевых добавок, удобрений [40].

В работе Зюзиной исследовали комбинированное удаление азота и фосфора из городских сточных вод в лабораторном фотобиореакторе с микроводорослями Chlorella vulgaris. Биореактор представлял собой прозрачную емкость глубиной 0,4 м, снабженную системами аэрации и перемешивания. Биологически очищенные сточные воды с концентрациями аммонийного азота 20-40 мг/л и фосфатов 5-10 мг/л подавали в биореактор и культивировали микроводоросли при естественном освещении. При времени удержания сточных вод 5-7 сут и исходной концентрации биомассы 0,3-0,5 г/л эффективность удаления азота и фосфора достигала 85-95% и 70-80% соответственно. Продуктивность микроводорослей по биомассе составляла 15-20 г/(м2·сут), а содержание азота и фосфора в биомассе - 7-8% и 1-1,5% соответственно.

В последние годы получают развитие электрохимические методы комбинированного удаления азота и фосфора из сточных вод. Сущность этих методов заключается в сочетании биологической очистки с электрохимическим окислением или восстановлением азот- и фосфорсодержащих соединений. Так, в работе Терещенко предложена технология электрохимической денитрификации, состоящая из аэробной биологической очистки и обработки в электролизере с углеграфитовыми электродами. В электролизере при наложении разности потенциалов происходит электрохимическое восстановление нитратов и нитритов до N2 на катоде и окисление органических соединений на аноде. Оптимальные параметры процесса: плотность тока 15-20 А/м2, объемная нагрузка по азоту 0,5-1,0 кг/(м3·сут), время обработки 1-2 ч, позволяют достичь эффективности денитрификации 85-95% при удельных затратах электроэнергии 2-4 кВт·ч/кг N.

В работе Васильева исследовали электрохимическое осаждение фосфатов в сочетании с биологическим удалением фосфора. Сточные воды после биологической очистки с остаточным содержанием фосфатов 5-10 мг/л подвергали обработке в электрокоагуляторе с алюминиевыми электродами. Под действием электрического тока происходит растворение анода с образованием ионов Al3+, которые связывают фосфаты в малорастворимый AlPO4. Образующийся шлам отделяют отстаиванием или фильтрованием. Степень удаления фосфатов составила 97-99% при исходной концентрации 5-10 мг/л, плотности тока 10-20 А/м2, времени обработки 10-20 мин. Удельные затраты электроэнергии и алюминия составили 0,3-0,6 кВт·ч и 50-100 г на 1 г удаленного фосфора соответственно.

В целом, комбинированные методы удаления азота и фосфора из сточных вод позволяют существенно повысить эффективность очистки по сравнению с раздельным применением биологических и физико-химических процессов. Они обеспечивают гибкость в управлении качеством очищенной воды, возможность утилизации биогенных элементов и сокращение эксплуатационных расходов. Выбор оптимальной комбинированной технологии зависит от состава сточных вод, требований к качеству очистки, наличия реагентов и сорбентов, а также от климатических условий региона. Дальнейшие исследования должны быть направлены на отработку режимов комбинированной очистки, разработку новых материалов и биологических агентов, а также на оценку технико-экономических и экологических показателей данных технологий.

Заключение

Удаление биогенных элементов, в частности соединений азота и фосфора, из городских сточных вод является одной из важнейших задач в области защиты водных объектов от эвтрофикации и обеспечения экологической безопасности систем водоотведения. Традиционные методы биологической нитри-денитрификации и химического связывания фосфатов, наиболее распространенные в практике очистки городских сточных вод, не всегда обеспечивают достижение современных нормативов качества воды по содержанию азота и фосфора. Кроме того, они характеризуются высокими эксплуатационными затратами, связанными с потреблением кислорода, органических субстратов и реагентов, а также с обработкой и утилизацией образующихся осадков и концентратов.

Решение этих проблем требует разработки и внедрения инновационных технологий удаления азота и фосфора, основанных на комбинации биологических и физико-химических методов очистки сточных вод. Как показал проведенный анализ, наиболее перспективными являются комбинированные технологии, сочетающие биологическое окисление аммония и органических веществ, биоаккумуляцию фосфатов активным илом, реагентное связывание остаточных фосфатов и сорбционное извлечение азота и фосфора из очищенных сточных вод и сбросных вод.

Применение комбинированных методов позволяет существенно интенсифицировать процессы удаления азота и фосфора за счет синергетического эффекта взаимодействия биологических и физико-химических процессов. Так, введение солей металлов в зону аэрации аэротенка значительно ускоряет процесс биолого-химического связывания фосфатов и предотвращает их вторичное выделение при анаэробной обработке осадка. Использование сорбентов и мембранных модулей на заключительных стадиях биологической очистки обеспечивает глубокое извлечение остаточных концентраций азота и фосфора и получение очищенной воды, соответствующей жестким нормативам качества.

Комбинирование биологических методов с реагентными и сорбционными не только повышает эффективность очистки, но и позволяет сократить затраты реагентов и увеличить степень утилизации удаляемых биогенных элементов. Так, обработка иловых вод, образующихся при анаэробном сбраживании сырого осадка, обогащенного фосфат-аккумулирующими бактериями, солями магния приводит к кристаллизации струвита - ценного азотно-фосфорного удобрения. Биомасса микроводорослей, культивируемых в фотобиореакторах на очищенных сточных водах, может быть использована для производства биотоплива, кормовых и пищевых добавок.

Электрохимические методы в сочетании с биологическими открывают новые возможности для комплексного удаления азота и фосфора. Так, электролизеры с угольными электродами способны восстанавливать нитраты до газообразного азота без добавления органического субстрата, а электрокоагуляторы с растворимыми анодами обеспечивают эффективное осаждение фосфатов при минимальном расходе реагентов и образовании осадка.

Однако практическая реализация комбинированных методов удаления азота и фосфора требует решения ряда научно-технологических задач. Необходимы дальнейшие исследования, направленные на оптимизацию параметров комбинированных процессов (дозы реагентов, времена пребывания сточных вод в отдельных блоках, кратности рециркуляции потоков и др.), разработку математических моделей и систем автоматического управления, изучение микробиологических сообществ активного ила, создание новых реагентов, сорбентов и биологических агентов. Кроме того, требуется технико-экономическое обоснование и оценка экологических последствий внедрения комбинированных технологий для конкретных условий очистки городских сточных вод.

Комбинированные методы удаления азота и фосфора представляют собой наиболее перспективное направление развития технологий очистки городских сточных вод, позволяющее повысить эффективность и экономичность работы очистных сооружений, обеспечить нормативное качество treated сточных вод и реализовать замкнутые циклы обращения с биогенными элементами в системе городского водопользования. Дальнейшие исследования и разработки в этой области должны быть направлены на создание научных основ комбинированных процессов и их адаптацию к реальным условиям эксплуатации очистных сооружений.

Список литературы:

1. Баренбойм Г.М., Чиганова М.А. Загрязнение поверхностных и сточных вод лекарственными препаратами [Электронный ресурс] // Вода: химия и экология. - 2012. - № 10. - Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=17972133&ysclid=lua3g5d01u204282055 (дата обращения: 20.03.2024).
2. Николаева Л.А., Исхакова Р.Я. Биологическая очистка сточных вод [Электронный ресурс]. - Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2020. - 45 с. - Режим доступа: https://lib.kgeu.ru/irbis64r\_15/scan-new/388%D1%8D%D0%BB.pdf (дата обращения: 20.03.2024).
3. Гогина Е.С. Инновационные технологии водоснабжения и водоотведения [Видео] // Дзен. - 2023. - Режим доступа: https://dzen.ru/video/watch/653bc173cc1f1e2c3a2278c8 (дата обращения: 20.03.2024).
4. Гогина Е.С., Кулаков А.А. Разработка технологии модернизации сооружений искусственной биологической очистки сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник МГСУ. - 2010. - № 4-3. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-tehnologii-modernizatsii-sooruzheniy-iskusstvennoy-biologicheskoy-ochistki-stochnyh-vod-1?ysclid=lua3nc9vwz544780567 (дата обращения: 20.03.2024).
5. Гончарук Е.И., Григорьева Л.В., Бей Т.В., Шуляк Э.В., Корчак Г.М. Очистка сточных вод от некоторых кишечных вирусов и бактерий в циркуляционном окислительном канале [Электронный ресурс] // Химия и технология воды. - 2008. - Т. 30. - № 1. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ochistka-stochnyh-vod-ot-nekotoryh-kishechnyh-virusov-i-bakteriy-v-tsirkulyatsionnom-okislitelnom-kanale?ysclid=lua3pqkn2c106926936 (дата обращения: 20.03.2024).
6. Гогина Е.С. Удаление биогенных элементов из сточных вод: учебное пособие / Е.С. Гогина, И.А. Гульшин. - Москва: МИСИ-МГСУ, 2018. - 116 с.
7. Воропаева Н.Ю., Шлёкова И.Ю. Интенсификация процесса денитрификации при биологической очистке сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2013. - № 1(9). - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/intensifikatsiya-protsessa-denitrifikatsii-pri-biologicheskoy-ochistke-stochnyh-vod?ysclid=lua3s1ecw7176998193 (дата обращения: 20.03.2024).
8. Данилович Д.А. Энергосбережение и альтернативная энергетика на очистных сооружениях канализации [Электронный ресурс] // Водоснабжение и санитарная техника. - 2011. - № 1. - Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ncmcir&ysclid=lua3t3mby3540056131 (дата обращения: 20.03.2024).
9. Зюзина О.А., Корнилова Т.А., Зюзин Д.А. Биотехнологии удаления азота и фосфора из городских сточных вод [Электронный ресурс] // Экологические системы и приборы. - 2021. - № 3. - Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46149509&ysclid=lua3uyq0ws885395866 (дата обращения: 20.03.2024).
10. Доливо-Добровольский Л.Б. Микробиологические процессы очистки воды / Л.Б. Доливо-Добровольский. - Москва: Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1958. - 174 с.
11. Доскина Э.П. Микроводоросли в процессах очистки сточных вод / Э.П. Доскина, Е.Б. Мельникова, Г.А. Сивкова, М.Ю. Неборак // Экология производства. - 2012. - № 11. - С. 64-75.
12. Жмур Н.С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Н.С. Жмур. - Москва: АКВАРОС, 2003. - 512 с.
13. Зацепин В.Н. Канализация / В.Н. Зацепин. - Л.: Из-во литературы по строительству, 1968. - 592 с.
14. Дубовик О.С., Маркевич Р.М. Совершенствование биотехнологий удаления азота и фосфора из городских сточных вод [Электронный ресурс] // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. - 2017. - № 2(198). - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovershenstvovanie-biotehnologiy-udaleniya-azota-i-fosfora-iz-gorodskih-stochnyh-vod?ysclid=lua3wainuv780576670 (дата обращения: 20.03.2024).
15. Карюхина Т.А. Контроль качества воды: учебник / Т.А. Карюхина, И.Н. Чурбанова. - Москва: Стройиздат, 1986. - 157 с.
16. Вялкова Е.И., Глущенко Е.С., Велижанина Т.С., Осипова Е.Ю. Анализ физико-химических методов очистки бытовых сточных вод северных населенных пунктов [Электронный ресурс] // Вестник ЮУрГУ. Серия "Строительство и архитектура". - 2017. - Т. 17. - № 1. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-fiziko-himicheskih-metodov-ochistki-bytovyh-stochnyh-vod-severnyh-naselennyh-punktov?ysclid=lua467apzh721333147 (дата обращения: 20.03.2024).
17. Ласков Ю.М. Примеры расчёта канализационных сооружений: учебное пособие / Ю.М. Ласков, Ю.М. Воронов, В.И. Калицун. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Стройиздат, 1987. - 255 с.
18. Проектирование сооружений для очистки городских сточных вод: механическая очистка и обработка осадков: учебно-методическое пособие [Электронный ресурс] / Воронежский государственный технический университет. - Воронеж: ВГТУ, 2020. - 189 с. - Режим доступа: https://cchgeu.ru/upload/iblock/9ae/zuo80xklldjl37eys5h6gykshcgdk9o9/Uch-Met-Posobie-mekh-och\_obrab-os.pdf?ysclid=lua3yqpi79228238154 (дата обращения: 20.03.2024).
19. Проектирование сооружений для очистки сточных вод / Всесоюзный комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (ВНИИ ВОДГЕО) Госстроя СССР. - Москва: Стройиздат, 1990. - 192 с.
20. Ружицкая О.А., Стефан Мендеса. Современные химические и физико-химические методы удаления фосфатов из сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник технологического университета. - 2020. - Т. 23. - № 10. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-himicheskie-i-fiziko-himicheskie-metody-udaleniya-fosfatov-iz-stochnyh-vod?ysclid=lua4102zdf47307264 (дата обращения: 20.03.2024).
21. Воропаева Н.Ю., Шлёкова И.Ю. Интенсификация процесса денитрификации при биологической очистке сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2013. - № 1(9). - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/intensifikatsiya-protsessa-denitrifikatsii-pri-biologicheskoy-ochistke-stochnyh-vod?ysclid=lua4lnj1zs432484431 (дата обращения: 20.03.2024).
22. Серпокрылов Н.С. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами / Н.С. Серпокрылов, Е.В. Вильсон, С.В. Гетманцев, А.А. Марочкин. - Москва: Ассоциация строительных вузов, 2009. - 262 с.
23. Соловьева Е.А. Удаление азота и фосфора из городских сточных вод / Е.А. Соловьева // Водоснабжение и санитарная техника. - 2010. - № 1. - С. 58-61.
24. Терещенко Н.Н. Электрохимическая денитрификация сточных вод / Н.Н. Терещенко, И.С. Пашковский, Е.А. Смирнова // Химия и технология воды. - 1991. - Т. 13. - № 8. - С. 723-727.
25. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод / И.С. Туровский. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Стройиздат, 1988. - 256 с.
26. Унгуряну Д.В. Технология комбинированного удаления соединений азота и фосфора из сточных вод / Д.В. Унгуряну, И.А. Иванова, О.И. Ручкинова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. - 2015. - № 4(20). - С. 131-143.
27. Дубовик О.С., Маркевич Р.М. Совершенствование биотехнологий удаления азота и фосфора из городских сточных вод [Электронный ресурс] // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. - 2017. - № 2(198). - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovershenstvovanie-biotehnologiy-udaleniya-azota-i-fosfora-iz-gorodskih-stochnyh-vod?ysclid=lua4mwx11829697201 (дата обращения: 20.03.2024).
28. Ружицкая О.А., Стефан Мендеса. Современные химические и физико-химические методы удаления фосфатов из сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник технологического университета. - 2020. - Т. 23. - № 10. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-himicheskie-i-fiziko-himicheskie-metody-udaleniya-fosfatov-iz-stochnyh-vod?ysclid=lua4no3z2i555097073 (дата обращения: 20.03.2024).
29. Хевук А.В., Дмитрук В.В. Удаление биогенных элементов из городских сточных вод [Электронный ресурс] // Труды БГТУ. - 2019. - Серия 2. - № 2. - С. 48-51. - Режим доступа: https://rep.bstu.by/bitstream/handle/data/16610/48-51.pdf?sequence=1&isAllowed=y&ysclid=lua4og3a8h781876463 (дата обращения: 20.03.2024).
30. Гладкова Е.В., Демьянова Ю.В., Николаева А.М., Кутузов Д.К. Использование мембранного биореактора в очистке сточных вод [Электронный ресурс] // Studylib.ru. - 2019. - Режим доступа: https://studylib.ru/doc/2270940/ispol.\_zovanie-membrannogo-bioreaktora-v-ochistke-stochnyh-vod?ysclid=lua4pwp93b278416195 (дата обращения: 20.03.2024).
31. Чириканова Ю.С. Моделирование процессов очистки сточных вод [Электронный ресурс] // Десятые Всероссийские научные Потаповские чтения. Сборник докладов. - М.: МГСУ. - 2021. - С. 159-162. - Режим доступа: https://mgsu.ru/resources/izdatelskaya-deyatelnost/izdaniya/izdaniya-otkr-dostupa/2021/potapovskiye-chteniya/159-162.pdf?ysclid=lua4t32zkb149616863 (дата обращения: 20.03.2024).
32. Henze M. Biological Wastewater Treatment: Principles, Modelling and Design / M. Henze, M.C.M. van Loosdrecht, G.A. Ekama, D. Brdjanovic. - London: IWA Publishing, 2008. - 511 p.
33. Simultaneous partial nitrification, anammox, and denitrification in an upflow microaerobic membrane bioreactor treating middle concentration of ammonia nitrogen wastewater with low COD/TN ratio [Электронный ресурс] // PubMed. - 2022. - Режим доступа: https://translated.turbopages.org/proxy\_u/en-ru.ru.990a4c57-660463d0-1d770d6b-74722d776562/https/pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35124081/ (дата обращения: 20.03.2024).
34. Казакова Е.Г., Леканова Т.Л. Очистка и рекуперация [Электронный ресурс] // Studylib.ru. - Режим доступа: https://studylib.ru/doc/2282355/e.-g.-kazakova--t.-l.-lekanova-ochistka-i-rekuperaciya?ysclid=lua4vuydxb900812606 (дата обращения: 20.03.2024).
35. Mulder A. The Quest for Sustainable Nitrogen Removal Technologies / A. Mulder // Water Science and Technology. - 2003. - Vol. 48. - № 1. - P. 67-75.
36. Rittmann B.E. Environmental Biotechnology: Principles and Applications / B.E. Rittmann, P.L. McCarty. - New York: McGraw-Hill, 2001. - 754 p.
37. Биопленочный реактор с подвижным слоем для очистки сточных вод [Электронный ресурс] // Атлас Копко Россия. - Режим доступа: https://www.atlascopco.com/ru-ru/compressors/industry-solutions/wastewater-treatment/aeration-blowers-for-moving-bed-biofilm-reactor?ysclid=lua4xjq2xe505303885 (дата обращения: 20.03.2024).
38. Глубокое удаление фосфора в технологиях очистки сточных вод [Электронный ресурс] // C.O.K. archive. - 2023. - № 5. - Режим доступа: https://www.c-o-k.ru/articles/glubokoe-udalenie-fosfora-v-tehnologiyah-ochistki-stochnyh-vod?ysclid=lua4yxqqub909673742 (дата обращения: 20.03.2024).
39. Ружицкая О.А., Стефан Мендеса. Современные химические и физико-химические методы удаления фосфатов из сточных вод [Электронный ресурс] // Вестник технологического университета. - 2020. - Т. 23. - № 10. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennye-himicheskie-i-fiziko-himicheskie-metody-udaleniya-fosfatov-iz-stochnyh-vod?ysclid=lua6ktfkui573830134 (дата обращения: 20.03.2024).
40. Бартова Л.В., Авдеева М.А., Луферчик Я.С. Определение продолжительности обработки сточных вод в аэротенках по различным методикам [Электронный ресурс] // Вестник МГСУ. - 2020. - Т. 15. - Вып. 9. - Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/opredelenie-prodolzhitelnosti-obrabotki-stochnyh-vod-v-aerotenkah-po-razlichnym-metodikam?ysclid=lua6mrb67n476313842 (дата обращения: 20.03.2024).