ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА Научно-производственный журнал №10 октябрь 2010

МЕМБРАННЫЙ БИОРЕАКТОР в очистке сточных вод

В.Р. Ногих
Ю.В.Б Бессонов
ООО «ЭКОС-С»

Компания «ЭКОС-С» – российский разработчик и производитель оборудования для очистки промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод. Накопленный специалистами компании опыт в проектировании, монтаже очистных сооружений и пусконаладочных работах позволяет с успехом решать задачи по очистке сточных вод различного характера (от стоков коттеджных посёлков до сбросов крупных промышленных предприятий).

Руководители предприятий, ставя перед технологами задачу очистки сточных вод, хотят получить результаты, удовлетворяющие как по качеству очистки, так и по стоимости основного оборудования и, что особенно важно, по эксплуатационным затратам, будь то производственные или хозяйственно-бытовые сточные воды. В данной статье речь пойдёт именно о последних.

В настоящее время подавляющее большинство производителей оборудования для наиболее востребованных очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод производительностью от 10 до 200 м3 в сутки ориентированы на традиционную схему биологических очистных сооружений с теми или иными технологическими вариациями. Способ отделения очищенной воды от активного ила отстаиванием прост и до недавнего времени считался единственным экономически целесообразным    методом.    Кроме того, опытные и честные производители оснащают свои установки фильтрами доочистки, без которых достичь степени очистки сточных вод для сброса в рыбохозяйственные водоёмы невозможно.

Такие схемы (аэротенки – вторичные отстойники – доочистка) и сейчас используются, однако имеют ряд принципиальных недостатков:

  1. Биологические процессы в установках проходят не в оптимальном режиме. Активный ил аэротенков подвержен вспуханию, которое чаще всего связывают с развитием нитчатых бактерий и некоторых грибов. При вспухании структура хлопьев активного ила резко видоизменяется. Хлопья увеличиваются в размере, становятся рыхлыми. Вспухший активный ил, обладающий чрезвычайно развитой поверхностью, имеет повышенную окислительную способность, может интенсивно использовать углерод некоторых трудноокисляемых веществ, потребность в азоте и фосфоре у нитчатых бактерий существенно ниже, чем у обычных бактерий. Однако на практике использовать эти потенциальные преимущества вспухшего ила невозможно. Пружинящие нити бактерий, пронизывая хлопья, препятствуют их осаждению. Вспухший активный ил выносится из вторичных отстойников, ухудшая качество очищенной воды. При вспухании очень сложно поддерживать необходимую дозу активного ила в аэротенке, что также влияет на качество очистки. Активный ил с развитой нитчатой микрофлорой выгодно использовать для очистки производственных сточных вод с недостаточным количеством биогенных элементов. Вспухание активного ила наблюдается при избытке углеводов в очищаемой воде или недостатке биогенных элементов, при уменьшении концентрации растворённого кислорода или резком изменении нагрузки на активный ил. Всё это не позволяет в полной мере использовать потенциал аэробных окислительных биопроцессов.
  2. Эксплуатация фильтров доочистки затруднена быстрым обрастанием фильтрующей загрузки, приводящим к снижению производительности и проскокам загрязнений. Кроме того, наличие фильтров делает технологическую схему сложней и в конечном итоге менее надёжной.
  3. Значительна площадь очистных сооружений.
  4. Невозможно провести необходимую автоматизацию технологических процессов, на очистных сооружениях обязательно присутствие работников.

От этих недостатков свободны мембранные биореакторы, в последние годы получающие всё большее распространение.

очистка сточных вод - мембранный биореактор Сам принцип работы мембранного биоректора достаточно прост, но его реализация сдерживалась высокой ценой ультра- и микрофильтрационных мембран. Предварительно очищенная от грубых механических примесей сточная вода поступает в аэротенк. Образующаяся в аэротенке иловая смесь с помощью аэрации циркулирует через мембранный модуль и омывает мембраны. Они служат для отделения активного ила от очищенной воды и глубокой очистки обрабатываемых сточных вод от мельчайших взвешенных и коллоидных веществ, а также бактерий и большинства вирусов. Применение мембран позволяет повысить концентрацию активного ила в несколько раз по сравнению с обычным аэротенком, поэтому его размеры существенно, на 50–80% меньше размеров обычного аэротенка-вытеснителя. Кроме того, высокая концентрация активного ила способствует более глубокой очистке стоков. Аэрирование в мембранных биореакторах осуществляется так же, как и в обычных аэротенках – преимущественно с использованием мелкопузырчатых аэраторов.

Биореакторы могут быть разными по конструкции и типу мембран. Наиболее технологичными и эффективными являются биореакторы с погружными половолоконными мембранами. Мембранные модули этих биореакторов находятся  непосредственно  в  аэротенке, что позволяет уменьшить размеры ёмкостных сооружений. Кроме того, такая схема очень хорошо подходит для модернизации очистных сооружений путём оснащения аэротенков мембранными модулями с целью повысить производительность и эффективность их работы.

При любом фильтровании требуется периодическая чистка и регенерация фильтрующей загрузки для восстановления её исходных характеристик и снятия возможных органических и минеральных отложений. В мембранных биореакторах она осуществляется автоматически подбором режима фильтрования и обратной промывкой.

Применение установок очистки сточных вод, построенных на базе мембранного биореактора, позволяет:

  • производить стабильную глубокую очистку сточных вод от загрязняющих веществ до показателей, удовлетворяющих требованиям по сбросу очищенных стоков в водоёмы всех категорий; 
  • благодаря высокой концентрации и его составу повысить стабильность и устойчивость работы биореактора, особенно в случае залпового сброса загрязняющих веществ; 
  • значительно снизить себестоимость очистки, поскольку мембранный биореактор производит меньшее количество (на 20-30%) избыточного активного ила по сравнению с обычным аэротенком, а затраты на утилизацию избыточного ила обычно составляют существенную часть от общих эксплуатационных затрат очистных сооружений; 
  • снизить на 20-40% размеры ёмкостных сооружений, так как необходимое количество активного ила находится в меньшем объёме при более высокой концентрации; 
  • упростить обеззараживание очищен ных стоков за счёт высокого качества очистки по взвешенным веществам (не более 1,0 мг/л), что позволяет эффективно использовать ультрафиолетовые бактерицидные установки. Кроме того ультрафильтрационные мембраны задерживают не только все бактерии, но и большинство вирусов; 
  • за счёт уменьшения количества монтируемого оборудования снизить затраты на строительно-монтажные работы в среднем на 20%; 
  • легко автоматизировать работу очистных сооружений и, как следствие, сократить количество обслуживающего персонала и затраты на эксплуатацию; 
  • без капитальных затрат в относительно короткие сроки провести модернизацию морально устаревших сооружений биологической очистки, переоборудовав их в мембранные биореакторы.

Опираясь на опыт и современные технологии, компания «ЭКОС-С» предлагает заказчикам комплексное решение задач по очистке сточных вод - от проектирования до сдачи объекта под ключ. Именно такой подход, когда за все стадии работ, включая строительно-монтажные, отвечает одна компания, гарантирует заказчику успешное решение его проблем.

№ 10 ОКТЯБРЬ 2012
ЭКОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА