Биотал – качественное решение очистки сточных вод

{RANDOM_PARAGRAPH=100-400}

Биотал – качественное решение очистки сточных вод

Биотал является уникальным представителем локальных систем канализации с глубокой биологической очисткой сточных вод. Эта технология появилась на российском рынке в 2000 году.

Преимущества

• В ее основе лежит концепция превращения отходов жизнедеятельности человека в продукты, применимые для дальнейшего использования, а именно техническую воду и минеральное удобрение.
• При разработке этой системы канализации инженерные решения были направлены, прежде всего, на обеспечение высокого качества очищенной воды, устойчивой работы и простоты конструкции при незначительных капиталовложениях и энергозатратах. Сегодня с уверенностью можно сказать, что все эти цели были достигнуты.
• Система разрабатывалась под небольшие и средние объемы сточных вод (от 1 до 200 м³/сутки) и рассчитана на частные загородные дома, коттеджные поселки, гостиницы, рестораны, промздания и пр. отдельно стоящие строения, не подключенные к централизованным сетям канализации.
• Система полностью автоматизирована, но, несмотря на высокотехнологичную начинку, внешне выглядит очень просто, напоминая по форме большую цилиндрическую емкость диаметром 1,3-1,9 м и высотой 2,5-2,9 м. Внутри она разделена перегородками на четыре зоны очистки, в которых расположены три реактора и отстойник.
• В комплект обязательного оборудования помимо емкости входит также блок автоматики и компрессор.
• Для работы в Биотал не надо заливать или засыпать каких-либо расходных материалов. Рабочим материалом системы автономного септика для частного дома являются непосредственно фекальные стоки. Метод биологической очистки основан на природном свойстве микроорганизмов (бактерий) окислять органические вещества. Микроорганизмы используют эти вещества как источник питания. В процессе жизнедеятельности бактерий вредные органические вещества окисляются и происходит их распад на безвредные.
• В системе Биотал существует пять зон обработки стоков, где сточная вода, последовательно перетекая из одной зоны в другую, проходит полную биологическую очистку.
• При правильном индивидуальном подборе и грамотной эксплуатации системы степень очистки воды доходит до 99% (самый высокий процент очистки среди всех очистных сооружений).
• Хорошо очищенные сточные воды частично решают проблему водоснабжения, так как их можно использовать в технических целях (мойка машин, полив газона, пожарный водоем, вторичный оборот). Удаленный из системы стабилизированный и обезвоженный избыточный активный ил является хорошим органоминеральным удобрением. Перед использованием его рекомендуется обеззараживать путем компостирования.

BIOTAL. Современный подход к очистке сточных вод

Очистные сооружения BIOTAL производятся в Москве по лицензии чешской фирмы Teterja Alexandr ing. с апреля 2000 г. За это время система показала себя надежным и удобным устройством для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод как для отдельно стоящего здания, так и целого коттеджного поселка. ООО «БИОТАЛ» является эксклюзивным производителем системы в России и выполняет весь комплекс работ по производству, продаже, проектным, строительно-монтажным, пусконаладочным работам, производит гарантийное и сервисное обслуживание.

Конструктивные особенности

Установка изготовлена из полипропилена. Он химически не активен, не подвержен коррозии, не пропускает влагу, имеет небольшие габариты и малый вес. Благодаря этим свойствам срок эксплуатации очистного сооружения составляет 25–50 лет, а затраты на строительно-монтажные работы относительно невелики.

Управление процессом очистки происходит при помощи микрокомпьютера, к которому подключены биореакторы, аэробный стабилизатор, автоматический дозатор, компрессор, аэраторы, эйрлифты. Это позволяет оптимизировать происходящие процессы с точки зрения энергозатрат и ресурса техники.

Все внутренние элементы системы съемные. В случае ремонта или обслуживания установки откачка сточных вод не требуется.

Еще одной отличительной особенностью BIOTAL от аналогичных систем является наличие двух экономичных режимов, с помощью которых возможно сократить потребление электроэнергии до 70%.

В случае отключения электроэнергии установка не теряет функциональности — она продолжает работать как пятиступенчатый отстойник, по-прежнему обеспечивая очистку сточных вод от жиров и поверхностных нечистот (главных врагов дренажных систем). При возобновлении электропитания система автоматически начинает работать в прежнем режиме.

Технология очистки

В результате процесса очистки BIOTAL производит два конечных продукта: техническую воду, пригодную для использования во вторичном водообороте и прекрасное органическое удобрение.

Система разработана таким образом, что на всех этапах обработки сточных вод не допускается выделение метана и сернистого газа. Этим объясняется полное отсутствие неприятного запаха.

Очищенная вода отводится в ливневую канализацию или на рельеф без дополнительных фильтров и песчано-гравийных траншей.

За счет особенностей технологического процесса установка выдерживает сброс стоков с высокой концентрацией химических веществ, применяемых для промывки систем очистки питьевой воды (марганец, хлор, и т.п.). Эта уникальная технология делает установку единственно пригодной к использованию в высокотехнологичных системах водоснабжения и канализации.

В системе BIOTAL предусмотрен резерв для залпового сброса сточных вод, что позволяет избежать оттока неочищенной воды. Это обеспечивает выполнение самых жестких требований, предъявляемых к малогабаритным водоочистным установкам. В случае залпового сброса система автоматически переключается в форсированный режим, который избавляет от выноса неочищенной воды. Также автоматически происходит перестройка на экономичный режим, если залповых сбросов нет.

Некоторые преимущества системы BIOTAL

• для удаления продуктов очистки не требуется ассенизационная машина, поэтому установка может располагаться в любом месте;
• в процессе эксплуатации не используются расходные материалы;
• автоматизация управления при помощи компьютера;
• габаритные размеры системы сравнительно малы, что снижает объем строительных работ и занимаемую площадь;
• возможность проведения монтажа без применения тяжелой техники, т.к. масса системы BIOTAL в зависимости от производительности — от 150 до 280 кг.
• низкое электропотребление.

>>> Также читайте по теме Очистка сточных вод в журнале СОК 2010 №6

Весь процесс очистки условно можно разделить на пять фаз обработки сточных вод:

1. Фаза перемешивания: осуществляется во всех трёх SBR-реакторах путём периодической, но кратковременной подачи воздуха в аэраторы для эффективного перемешивания иловой смеси. Одновременно происходит рециркуляция иловой смеси между всеми тремя реакторами.
2. Фаза аэрации: происходит периодическая и продолжительная подача воздуха в аэраторы трёх SBR-реакторов с одновременной рециркуляцией иловой смеси между реакторами.
3. Фаза отстаивания: в этой фазе (в системах BIOTAL производительностью от 1 до 15 м3/сут.) прекращается подача воздуха в аэраторы всех или третьего реактора, который в этот период переходит в режим работы вторичного отстойника.
4. Фаза откачки очищенных сточных вод: в этой фазе происходит откачивание очищенных сточных вод из третьего SBR-реактора в третичный отстойник, при этом идёт аэрация в первом и втором SBR-реакторах.
5. Фаза откачки избыточного активного ила: совмещена (в системах BIOTAL производительностью от 1 до 15 м3/сут.) с началом фазы откачки очищенных сточных вод, но меньше по продолжительности. Откачивание избыточного активного ила происходит в фильтровальные мешки, при этом иловая вода поступает во второй SBR-реактор.

Каждая установка BIOTAL имеет определенную величину аккумулирующего объема, который может выражаться как в максимальном часовом, так и в залповом сбросе сточных вод. Залповый (единовременный) сброс определяется суммарным рабочим объемом I и II SBR-реакторов. Часовой сброс кроме объемов I и II SBR-реакторов учитывает также аккумулирующий объем III SBR-реактора.

Установка BIOTAL полностью автоматизирована, не требует постоянного обслуживающего персонала. Управление процессом очистки осуществляется микрокомпьютером, работающим от сети переменного тока. Воздух на сооружение подается по воздуховодам, через блок автоматики, от компрессора. Это позволяет оптимизировать процесс очистки с точки зрения энергозатрат и ресурса техники, в частности, обеспечивает последовательное автоматическое переключение установки в первый, второй, а затем – третий экономичные режимы работы, при уменьшении притока сточных вод соответственно, и в форсированный режим – при залповом сбросе сточных вод в количестве, превышающем расчетное.

Химическая очистка

Новейшая технология очистки сточных вод WSB

Данный метод используется с применением химических реагентов, которые вступая с неорганическими примесями, образуют нерастворимый осадок. В зависимости от того чем загрязнена вода в нее могут быть добавлены подкисляющие, подщелачивающие вещества или окислители.

Технология очистки сточных вод при помощи химической обработки требует добавления реагентов, которые вступают в реакцию с грязью и превращают ее в нерастворимый осадок.

При этом происходит снижение содержания нерастворимых примесей примерно на 95 %, в то время как растворимые примеси снижаются на 25 %.

К таким реагентам относятся сорбенты для очистки сточных вод. Процесс, при котором происходит удаление неорганических компонентов, а также разрушение органических веществ, называется физико-химической методикой.

Этот вариант делится еще на экстракцию, коагуляцию, окисление и многое другое. Правда, чаще всего используется сорбция и электролиз. Для сорбции активно используются различные сорбенты, которые и очищают сточные воды.

Биотехнология очистки сточных вод

Использование и получение огромного количества продуктов в различных сферах человеческой деятельности сопровождается образованием сточных вод, загрязненных разнообразными органическими и неорганическими соединениями. Многие из них токсичны для живых организмов. Сброс неочищенных сточных вод отрицательно сказывается на содержании в воде растворенного кислорода, ее pH, прозрачности и цветности и т. д., что отрицательно влияет на состояние компонентов водной экосистемы, снижает продуктивность и способность водоемов к самоочищению.

Сточные воды могут быть классифицированы по источнику происхождения:

• — производственные (промышленные) сточные воды, образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых. Отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;
• — бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды, образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве. Отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;
• — атмосферные сточные воды (их подразделяют на дождевые и талые, т. е. образующиеся при таянии снега, льда, града). Отводятся, как правило, через систему ливневой канализации.

Производственные сточные воды, в отличие от бытовых и атмосферных, не имеют постоянного состава и, в свою очередь, могут быть классифицированы:

• 1) по составу загрязнителей — на загрязненные: преимущественно минеральными примесями; органическими примесями; как минеральными, так и органическими примесями;
• 2) по концентрации загрязняющих веществ — с содержанием примесей:
  • — 1—500 мг/л;
  • — 500—5000 мг/л;
  • — 5000—30 000 мг/л;
  • — более 30 000 мг/л;

  по кислотности на:

  • — неагрессивные (pH 6,5—8);
  • — слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые — pH 6—6,5);
  • — сильноагрессивные (сильнощелочные — pH > 9 и сильнокислые — pH 3 /га/сут., для биологически очищенных вод — до 500 м 3 /га/сут. Средняя глубина прудов составляет от 0,5 до 1,0 м. Срок «созревания» прудов в зонах умеренного климата — не менее одного месяца.

  Методы аэробной биологической очистки сточных вод непрерывно совершенствуются. В последние годы стали внедряться более эффективные системы биоочистки, например шахтные реакторы, с использованием для аэрирования кислорода. Такие биореакторы называют окситенками. Концентрация растворенного в них кислорода достигает 10—12 мг/л, что в несколько раз превосходит уровень аэрации в аэротенках. В результате повышенной аэрации стоков концентрация активного ила в них возрастает до 15 г/л и их окислительная мощность в четыре-пять раз превосходит аэротенки.

  Шахтные биореакторы позволяют реализовать процесс очистки стоков аналогично протеканию его в окислительном канале, но расположенном вертикально. Такие реакторы занимают небольшие площади и большей частью заглублены в грунт. Высота шахтных аппаратов достигает 50—150 м при диаметре 0,5—10,0 м. Внутри аппарата вмонтирован полый стержень или специальное устройство, обеспечивающее образование зон восходящего и нисходящего потоков для циркуляции очищаемой воды.

  Однако при эксплуатации окситенков возникает проблема отделения твердых частиц от иловой смеси: микропузырьки воздуха прилипают к твердым частицам и ухудшают осаждение. Для улучшения осаждения применяют вакуумную дегазацию, флотацию, отдувку воздуха. По завершении стадии дегазации иловая смесь направляется в аэротенк, где после удаления микропузырьков происходит доокисле- ние оставшейся органики. Далее стоки поступают по обычной схеме в отстойник.

  Анаэробные процессы очистки стоков. Анаэробные процессы очистки сточных вод не получили достаточно широкого развития. Они существенно уступают аэробным процессам в скорости очистки, хотя имеют ряд преимуществ:

  • — масса образуемого в них активного ила практически на порядок ниже (0,1—0,2), по сравнению с аэробными процессами (1,0—1,5 кг/кг удаленного ВПК);
  • — существенно ниже энергозатраты на перемешивание;
  • — дополнительно образуется энергоноситель в виде биогаза.

  Вместе с тем анаэробные процессы очистки мало изучены, и для них

  требуются дорогостоящие очистные сооружения больших объемов.

  Анаэробные процессы для очистки стоков применяются в Европе около 100 лет. Используемые для этих целей биореакторы — септик- тенки и метантенки — представляют собой отстойники, в которых осадок ила подвергается анаэробной деградации.

  Например, в первичном отстойнике остался избыточный осадок ила, содержащий недоокисленные вещества. Этот осадок плохо сохнет, содержит много болезнетворных микробов, имеет неприятный запах, привлекает мух. Его направляют на сбраживание в бескислородных условиях в специальные резервуары — метантенки, где развиваются анаэробные микроорганизмы, функционирующие при температуре от 23 до 55 °С.

  В процессах метанового сбраживания с образованием газа метана участвуют микроорганизмы родов Methanococcus и Methanobacterium. Разные виды клостридий (Clostridium) разлагают целлюлозу, пектины, жиры. Очищение осадка в метантенках может длиться от 6 до 15 суток. За это время погибают яйца гельминтов (например, болезнетворные микроорганизмы), остаются единичные особи кишечной палочки Escherichia coli, а общее количество бактерий составляет не более 100 клеток в 1 мл. Высушенный осадок недоокисленных примесей содержит до 20 микроэлементов и служит неплохим удобрением.

  Анаэробные проточные сбраживатели такого типа применяют для анаэробной биоочистки промышленных и сельскохозяйственных стоков.

  Особенно эффективно применение сравнительно недорогих анаэробных систем для сильно загрязненных стоков пищевой промышленности и отходов интенсивного животноводства, которые имеют высокие уровни нагрузки по ВПК и ХПК (химическая потребность в кислороде), а навозные стоки — также и высокое содержание нерастворимых компонентов, не поддающихся биодеградации. Для их очистки применяют сбраживатели полного смешения. Стоки евино- и птицекомплексов освобождаются в ходе анаэробной биоочистки только на 50 % ХПК, а стоки ферм крупного рогатого скота — на 30 %. Высокие концентрации органики и аммонийного азота (до 4000 мг/л) способны ингибировать процесс деградации.

  В целом же анаэробные процессы очистки стоков, обладая рядом несомненных достоинств, не находят пока такого широкого применения, как аэробные системы биоочистки. Однако в последние годы, вследствие более строгих требований к предварительной очистке промышленных стоков перед сбросом их в канализацию, интерес к анаэробным процессам возрастает.

  Физико-химический этап очистки стоков. Главная цель водоочистки — производство бактериально безопасной воды. Для улучшения параметров очистки применяют различные химические методы, например дополнительное осаждение фосфора солями Fe и А1, хлорирование, озонирование.

  Наиболее распространенным способом дезинфекции воды является ввод в нее хлора — сильного окислителя, который добавляется к воде в виде газа или концентрированного водного раствора. Эффективность обработки хлором зависит от ряда факторов, в том числе от pH, времени обработки, температуры и наличия взаимодействующих с хлором органических веществ. Небольшое количество свободного хлора оставляют в воде на случай попадания загрязнений в потребительскую водопроводную сеть. Поскольку при бытовом использовании воды в водосток сбрасывается много колиформных бактерий, их обнаружение служит показателем бытового загрязнения (коли-индекс).

  СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

  Достижение требований к качеству очистки сточных вод, в том числе по биогенным элементам, на уровне ПДК для водоемов рыбо- хозяйственного назначения является жесткой экономической необходимостью. При этом большинство очистных сооружений в нашей стране запроектировано только на окисление органических загрязнений. При этом такие очистные сооружения построены 35—45 лет назад и работают по настоящее время. В этой связи необходимость реконструкции обусловлена выполнением требований Правительства РФ. Ответственность за выбор технологической схемы реконструкции ложится на местные водоканалы или компании, эксплуатирующие очистные сооружения.

  Для обеспечения современных требований к качеству очищенных вод, сбрасываемых в водоемы, по азоту аммонийному — 0,39 мг/л, азоту нитритов — 0,02 мг/л, азоту нитратов — 9,1 мг/л и фосфору фосфатов — 0,2 мг/л на очистных сооружениях необходима реализация современных технологий на уровне НДТ удаления азота и фосфора из сточных вод. Достижение требуемых нормативов в реальных условиях работы городских очистных сооружений не представляется проблемой при их корректном проектировании.

  Биологический метод глубокого удаления биогенных веществ (азота и фосфора) из сточных вод при сочетании аэробной, анок- сидной и анаэробной стадий очистки позволяет на реальных сооружениях биологической очистки добиться содержания общего фосфора в очищенных водах — 1,0-1,5 мг/дм 3 , а общего азота — 8—10 мг/дм 3 (включая белковый, аммонийный, нитритный и нитратный). В мировой практике существует несколько традиционных схем сочетания анаэробных и аэробных стадий, предложенных для глубокого удаления биогенных элементов из сточных вод разного состава, часть из которых представлена на рис. 10.8-10.16.

  1. A/О (анаэробно-оксидный) процесс.

  

  Рис. 10.8. Принципиальная схема A/О (анаэробно-оксидного) процесса удаления азота и фосфора

  Согласно представленной на рис. 10.8 схеме возвратный ил перемешивается с поступающими сточными водами и подается в анаэробный реактор, затем сточные воды проходят аэробную очистку и поступают во вторичные отстойники. Это наиболее простая и дешевая схема удаления соединений азота и фосфора, но ее применение возможно только для сточных вод промышленного состава с высокими нагрузками на активный ил по углеродсодержащей органике, умеренной нитрификации и при содержании больших концентраций фосфорсодержащих соединений. Для низконагружаемых сооружений устраивается дополнительная аноксидная стадия с целью более эффективного удаления азота нитратов и нитритов.

  2. Процесс А2/0 (Anaerobic/Anoxic/Oxic).

  Процесс А2/0 (Anaerobic/Anoxic/Oxic) предназначен для удаления азота и фосфора. Он представляет собой последовательность анаэробной, аноксидной и аэробной зон. В процессе А2/0 анаэробная, аноксидная и аэробная зоны разбиты на несколько отсеков идеального перемешивания.

  3. Процесс UCT (University of Cape Town). Он был предложен в Университете Кейптауна в 1984 г. и представляет собой модификацию

  

  Рис. 10.9. Принципиальная схема А2/0 процесса удаления азота и фосфора

  предыдущих процессов с тремя рециркулирующими потоками (а не с двумя, как в предыдущих процессах).

  

  Рис. 10.10. Принципиальная схема процесса UCT

  Данная схема позволяет свести к минимуму количество нитратов, поступающих в анаэробную зону сооружения, повысив тем самым эффективность биологического удаления фосфора. В отличие от рассмотренных выше схем в данном процессе рецикл возвратного активного ила и нитратный рецикл подаются в аноксидную зону.

  

  Рис. 10.11. Принципиальная схема процесса Modified UCT

  Процесс представляет собой последовательность анаэробной, двух аноксидных и аэробной зон. В данном процессе первая анок- сидная зона предназначена для удаления азота нитратов из возвратного активного ила, вторая аноксидная зона — для удаления нитратов, образующихся в ходе процесса нитрификации в аэробной зоне для обеспечения требуемого качества очищенной воды по N—N0₃. Основные факторы, влияющие на эффективность процесса биологического удаления фосфора: время нахождения сточной воды в анаэробной зоне, время пребывания в аноксидной и аэробной зонах, количество легкоокисляемых органических соединений, возраст активного ила, концентрация нитратов в анаэробной зоне.

  5. Процесс Барденфо (Bardenpho; Ваг — в честь разработчика Barnard, den — денитрификация, pho — фосфор извлечение). Наиболее известная и широко применяемая в Европе схема очистки, позволяющая эффективно удалять соединения азота и фосфора на низконагружаемых сооружениях.

  

  Рис. 10.12. Принципиальная схема процесса Bardenpho

  В этой схеме очистка сточных вод начинается с аноксидной стадии, в которой осуществляется денитрификация. В эту зону подаются сточные воды, используемые для денитрификации как источник углерода, и иловая смесь после нитрификатора, которая содержит нитриты и нитраты. Затем следует аэробная стадия, где происходят снижение содержания органических загрязняющих веществ в очищаемых сточных водах и нитрификация. Смесь ила из этой зоны, содержащая нитраты, подается в следующую аноксидную зону денитрификации и одновременно в предыдущую аноксидную зону денитрификации. Процесс заканчивается в аэробной зоне, в которой осуществляется нитрификация и частичная дефосфотация.

  6. Процесс Modified Bardenpho.

  Процесс имеет одну анаэробную зону, две аноксидных и две аэробных зоны с иловым и нитратным рециклом. Поступающие сточные воды и возвратный активный ил подаются в анаэробную зону, где происходят реакции ферментации, потребление легкоокис- ляемой органики ФАО и высвобождение фосфора. В зоне нитрификации (первая аэробная зона) происходят доокисление органических соединений, окисление аммонийного азота и потребление фосфора. В первой аноксидной зоне происходит процесс денитрификации — окисление органических соединений связанным кислородом нитратов, поступающих с возвратным активным илом. Во второй аноксидной зоне происходит восстановление нитратов, образованных в ходе процесса нитрификации в первой аэробной зоне. Последняя аэробная зона служит для аэрирования иловой смеси для снижения анаэробных условий во вторичном отстойнике.

  

  Рис. 10.13. Принципиальная схема процесса Modified Bardenpho

  7. Процесс JHB Йоханесбургский (или JHB Johannesburgprocess). Данный процесс представляет собой последовательность аноксидной зоны (где происходит денитрификация), анаэробной зоны (уменьшение концентрации фосфора), второй аноксидной зоны (удаление азота нитратов и нитритов) и аэробной зоны (окисление аммиака).

  

  Рис. 10.14. Принципиальная схема процесса JHB

  

  Рис. 10.15. Принципиальная схема модифицированного процесса JHB

  9. Процесс VIР (Virginia Initiative Process). За рубежом для одновременного удаления органических веществ, соединений азота и фосфора находят распространение процессы VIP. Процессы VIP и UCT очень похожи. Подача в них нитратного рецикла и возвратного ила предусматривается в аноксидную зону, с выхода которой анок- сидным рециклом иловая смесь перекачивается на вход анаэробной зоны. Естественно, в аноксидном рецикле нельзя допускать присутствия нитратов.

  

  Рис. 10.16. Принципиальная схема процесса VIP

  Однако применяющиеся способы биологической дефосфотации позволяют удалять общий фосфор при биологической очистке бытовых сточных вод лишь до концентрации 1 мг/л. Более глубокое удаление фосфора достигается применением химических коагулянтов (Дегремон, 2007).

  Для более глубокого биологического удаления фосфора и азота из раствора процесс сбраживания (ацидофикации) осадка на ЛЖК и процесс их аккумулирования ФАО ведут совместно в зонах «дозревания» (технология UCTK — University of Cape Town — Kelt) (Келль, 2010; патент).

  Сегодня на практике применяются различные схемы, сочетающие в себе биологический процесс и химическое осаждение. Такое совмещение процессов позволяет добиться более высокого качества очищаемой воды, чем при применении одного из них.

  На Сестрорецкой станции (СКС) удаление фосфора из хозяйственно-бытовых сточных вод производится комбинированным методом — биологическим и химическим. Для биологического удаления используется технология UCT (University of Cape Town). Также применяется химическое удаление — сульфатом железа Ферикс-3 (10%-й водный раствор). При этом доза реагента составляет в среднем З5г/м 3 (Беляев и др., 2008).

  Выбор конкретной схемы удаления соединений азота и фосфора из сточных вод для реализации в промышленных аэротенках зависит прежде всего от качественного состава поступающих на биологическую очистку сточных вод и требований к качеству очищенной воды.

  Наиболее распространены в России и за рубежом стандартные конфигурации процессов биологического удаления азота и фосфора в аэротенках с рециркуляцией потоков иловой смеси и определенной последовательностью чередования зон обработки.

  Сравнительная оценка этих технологических схем показывает, что почти все описанные процессы содержат внутренние рециркуляционные контуры. Аэробные и аноксидные зоны являются родственными, поскольку содержат растворенный кислород, хотя и в различных формах: аэробные — в прямой форме, аноксидные — в связанной форме — N0₂ или N0₃.

  Таким образом, рециркуляционные контуры стадии удаления азота могут быть реализованы и используются на практике с применением рециркуляции по карусельному принципу. В этом процессе осуществляется симультанная денитрификация, протекающая в одном и том же реакторе одновременно с переменой фаз аэрации (в аэробной зоне) и перемешивания (в аноксидной зоне).

  Необходимо отметить, что имеется положительный опыт применения карусельного принципа на отечественных очистных сооружениях.

  Аэротенки блока удаления биогенных элементов Люберецких очистных сооружений состоят из четырех коридоров с разделением на зоны (рис. 10.17):

  

  Рис. 10.17. Схема аэротенка блока удаления биогенных элементов

  • • коридор № 1 — анаэробная зона (без принудительной подачи кислорода), в которой происходит высвобождение фосфора;
  • • коридор № 2 — аноксидная зона (зона перемешивания), в которой происходит процесс денитрификации;
  • • коридор № 3 — аэробная зона (принудительная аэрация + перемешивание), в которой происходит процесс нитрификации;
  • • коридор № 4 — аэробная зона (принудительная аэрация), в которой происходит процесс нитрификации.

  Коридоры № 3 и № 4 соединены между собой бесконечным кольцевым коридором «карусельного» типа, что позволяет обеспечивать условия, необходимые для процесса нитри-денитрификации. Разделение очищенных сточных вод и активного ила осуществляется в радиальных отстойниках.

  На блоке удаления биогенных элементов достигается стабильно высокое качество очистки сточных вод по основным показателям и биогенным элементам (табл. 10.1).

  Современные требования к качеству очищенных вод, и прежде всего по биогенным элементам, требуют реализации в сооружениях биологической очистки сточных вод технологий нитри-денитрификации и удаления фосфора (химического или биологического). Грамотно выбранные для конкретных условий технологическая схема и ее техническая реализация при корректно проведенных расчетах позволяют обеспечить заданное качество очистки.

  Однако следует отметить, что объемы сооружений, в которых реализуются технологии удаления биогенных элементов, в 2—4 раза

  Таблица 10.1

  Эффективность удаления биогенных элементов в аэротенках

  Среднее значение за 2013 г.

  больше (в зависимости от качественных характеристик поступающих сточных вод, требований к качеству очистки и минимальных расчетных температур), чем объемы аэротенков, рассчитанных только на окисление органических соединений. Альтернативой строительству новых объемов при реконструкции существующих сооружений или снижению строительных объемов в ходе нового строительства является увеличение окислительной мощности аэротенков. Одним из наиболее отработанных и надежных решений повышения окислительной мощности аэротенков (биореакторов) является реализация технологий с повышенным количеством биомассы. Применение технологий мембранных биореакторов (МБР) позволяет поддерживать рабочую дозу активного ила до 8,0—12,0 г/л, что при внедрении технологий удаления биогенных элементов снижает суммарный объем МБР в 3—5 раз по сравнению с объемами классических сооружений (аэротенк + вторичный отстойник). Кроме того, благодаря использованию для илоразделения не гравитационных методов, которые применяются во вторичных отстойниках, а мембранной ультрафильтрации, МБР является системой практически идеального илоразделения. Это позволяет не только надежно и стабильно обеспечивать самые жесткие требования по взвешенным веществам, БПК_полн, формам азота и фосфора, но и избежать таких проблем, возникающих в ходе эксплуатации, как вынос активного ила при развитии процессов пенообразования и вспухания, срыв аэробного возраста активного ила и, как следствие, процесс нитрификации в периоды повышенных (или залповых) нагрузок по органическим соединениям, аммонификация активного ила во вторичных отстойниках и т.д.

  Ультрафильтрационные мембраны, которые являются практически идеальным фильтром для активного ила, обеспечивают концентрацию взвешенных веществ в очищенной воде 3 мг/л и менее. Мембранные биореакторы совмещают в себе процессы биологической очистки сточных вод со свободно плавающей биомассой, процессы илоразделения и третичную очистку воды. Применение МБР не лимитирует дозу активного ила в биологических реакторах, так как эффективность илоразделения с помощью мембран не зависит от дозы активного ила (в рабочем диапазоне концентрации биомассы до 8—12 г/л). Рабочая доза активного ила в мембранных биореакторах превышает аналогичный параметр в традиционных аэротенках в 3—5 раз, что, в свою очередь, позволяет пропорционально уменьшить требуемые объемы сооружений.

  Следует отметить, что в ходе эксплуатации сооружений, работающих по технологии «аэротенк + вторичный отстойник», после вторичных отстойников качество очищенной воды по БПК_полн, аммонийному азоту и азоту нитритов в большинстве случаев ухудшается по сравнению с качеством отстоянной пробы, отобранной на выходе из аэротенков. Качество очищенной воды после вторичных отстойников по сравнению с качеством очищенной воды в отстоянной пробе на выходе из аэротенка ухудшается по следующим причинам.

  Минимальные концентрации взвешенных веществ на выходе из вторичных отстойников составляют 6—12 мг/л, что, соответственно, дает БПК_П0ЛНна выходе из вторичных отстойников 6—15 мг/л. В этом случае для достижения требуемого значения БПК_полн, соответствующего требованиям на сброс, в водоеме необходимо дополнительно устраивать систему фильтрования (третичная очистка).

  Развитие процессов вспухания и пенообразования, что характерно не только для промышленных (хотя для промышленных стоков данная проблема является наиболее актуальной), но и для городских сточных вод, приводит к повышенному выносу взвешенных веществ (а при глубоко зашедших процессах — к полному неосаждению активного ила во вторичных отстойниках), что влечет превышение как содержания взвешенных веществ, так и БПК^^ в очищенной воде над требуемыми значениями. При этом при развитии процессов пе- нообразвания и вспухания активного ила установленные фильтры доочистки не только не справляются с высокими концентрациями взвешенных веществ, но и могут выйти из строя.

  При нахождении осевшего ила во вторичных отстойниках в бес- килородных условиях развиваются процессы аммонификации активного ила, и, как следствие, концентрация аммонийного азота может увеличиваться во вторичных отстойниках на 0,5—5,0 мг/л и более. При этом в верхних кислородных слоях вторичного отстойника реализуется частичная нитрификация и в результате происходит увеличение концентрации нитритов до 1,0 мг/л. Указанные концентрации аммонийного азота и азота нитритов и будут концентрациями соответствующих веществ в очищенной воде.

  При реализации технологий биологического удаления фосфора фосфораккумулирующие микроорганизмы активного ила, находящегося во вторичных отстойниках в бескислородных условиях, высвобождают фосфор во внешнюю среду, в результате чего концентрация фосфора фосфатов может увеличиваться на 1,0—6,0 мг/л, что и является концентрациями фосфора в очищенной воде.

  Очевидно, что при идеально работающих вторичных отстойниках и скрупулезной работе эксплуатирующих служб указанных выше некоторых проблем можно избежать, но обеспечить требуемое качество очищенной воды на выходе из вторичных отстойников по БПК^,, при концентрации взвешенных веществ 6—12 мг/л не представляется возможным, не говоря уже о ситуациях при ценообразовании и вспухании. Основные причины вспухания и ценообразования следующие:

  • 1) повышенная концентрация нефтепродуктов в поступающей на биологическую очистку сточной воде;
  • 2) наличие токсичных веществ в сточных водах;
  • 3) резкое изменение температуры поступающих сточных вод;
  • 4) резкое изменение состава поступающих сточных вод;
  • 5) низкая нагрузка на активный ил по органическим соединениям;
  • 6) значение pH среды менее 6;
  • 7) низкая концентрация растворенного кислорода в аэротенках.

  Если последние три причины можно исключить технологическими и техническими мероприятиями, то на первые три причины повлиять практически невозможно.

  Применение мембранных технологий в биологической очистке сточных вод (МБР) позволяет полностью избежать указанных выше проблем с ухудшением качества очищенной воды. МБР в настоящее время являются наиболее активно развивающейся в мире технологией очистки и доочистки сточных вод. Таким образом, применение мембранных биореакторов позволяет, помимо уменьшения объемов самих биореакторов, исключить из схемы очистки сточных вод такие сооружения, как вторичные отстойники и фильтры доочистки (рис. 10.18).

  

  Рис. 10.18. Схема очистки сточных вод с использованием мембранного

  1 — решетка; 2 — песколовка; 3 — отстойник; 4 — мембранный биореактор

  {RANDOM_PARAGRAPH=401-800}
  {RANDOM_SECTION=500-3000}

  Похожие записи:

  1. Какой тип ипотеки выбрать, чтобы приобрести недвижимость за городом
  2. Какую канализацию установить в загородном доме
  3. С какой целью проводятся водоподготовка и водоочистка
  4. Как правильно фильтровать воду