ОЧИСТКА СТОЧНОЙ ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ MBR (МЕМБРАННЫЙ БИОРЕАКТОР) Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

УДК 628.3

З.Р. Хасанова, Г.Ю. Фёдоров

ОЧИСТКА СТОЧНОЙ ВОДЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ MBR (МЕМБРАННЫЙ БИОРЕАКТОР)

В данной работе рассматриваются технологии ЫБЯ для очистки сточных вод.

Ключевые слова: биологические методы очистки сточных вод, мембранный биореактор (ЫБЯ), мембранные технологии, активный ил.

Биологические методы давно и успешно используются как основной метод очистки хозяйственно -бытовых сточных вод. Биологическая очистка широко применяется как для очистки коммунальных сточных вод больших городов, так и для частных домов. Основой конструкции биологической очистки сточных вод является биореактор, где происходит переработка или утилизация загрязнений. В зависимости от типов загрязнений сточной воды в биологической очистке сточных вод применяются аэробные способы, анаэробные или совмещенные. Помимо биореактора в биологической очистке сточных вод используется набор дозирующего оборудования, насосного оборудования, емкостного и т.д. Как правило, биологическая очистка коммунальных сточных вод представляет собой типовые решения, отличающиеся друг от друга производительностью.

Промышленные сточные воды отличаются от коммунальных сточных вод. Соответственно, подход и конструкция оборудования биологической очистки коммунальных сточных вод не подходит для применения в очистки производственных сточных вод. Состав производственных сточных вод разнообразен в зависимости от типа производства и других факторов. Подбор технологии и конструкции биологической очистки производственных стоков требует индивидуального подхода к каждому проекту. В большинстве случаев биологическая очистка является лишь одним из этапов в общей технологии очистки промышленных сточных вод.

В настоящее время с развитием мембранных технологий появилось новое поколение биологической очистки - мембранные биореакторы (MBR). Конструкция мембранного биореактора представляет собой совмещение стандартного биореактора с ультрафильтрационной установкой. Для биологической очистки промышленных сточных вод мембранные биореакторы имеют значительные преимущества перед обычными биореакторами [1].

Рассмотрим основные сравнительные характеристики классического и мембранного биореакторов которые отражены в таблице 1 [1].

Таблица 1

Сравнение классического и мембранного биореакторов для биологической очистки сточных вод

Классический ЫБЯ

•низкий MLSS (максимальное стабильное содержание лактата) (3-5 г/л) •укороченное время жизни активного осадка •только бактерии - флоккулянты только быстрорастущие бактерии •не развиваются компонент-специфические бактерии •переток осадка • конечные стоки низкого качества. •средний MLSS (максимальное стабильное содержание лактата) (10-20г/л) •удлиненное время жизни активного осадка •все виды бактерий выживают •хорошие условия для развития компонент-специфических бактерий •нет перетока осадка •конечные стоки высокого качества

Основные преимущества внедрения технологии мембранных биореакторов:

- повышение эффективности и надежности очистных сооружений;

- повышение производительности очистных сооружений за счет увеличения концентрации активного ила в аэротенках;

© Хасанова З.Р., Фёдоров Г.Ю., 2016.

- создание компактных очистных сооружений, благодаря замене вторичного отстаивания и фильтрации на фильтрах различного типа на мембранную доочистку;

- снижения объема избыточного активного ила.

Рис. 1. Схема обычной очистки с применением активного ила (сверху) и очистки с применением мембранного биореактора (снизу)

Кроме перечисленных преимуществ в применении мембранного биореактора для очистки любых сточных вод необходимо отметить следующее. После классического биореактора очищенная вода требует дополнительной фильтрации и обеззараживания (рисунок 1). В настоящее время для обеззараживания очищенной сточной воды после классического биореактора используют добавление гипохлорита натрия или ультрафиолетовые лампы. Гипохлорит натрия вызывает необходимость использования сорбционных фильтров на конце технологической цепочки, а ультрафиолетовые лампы не дают необходимой эффективности обеззараживания. Мембранный биореактор решает данные проблемы высокой степенью надежности.

Использование мембранных биореакторов является наиболее перспективным направлением для очистки промышленных сточных вод [2].

Технология MBR это комбинирование различных биохимических и мембранных процессов. Мембранный биореактор сочетает в себе процессы микрофильтрации и ультрафильтрации, а также процесс аэробной биологической очистки сточных вод.

биореактор

ф.1

I I

мембрана

Ф' #

ф

чистая вода

\

растворенные вещества

Рис. 2. Схема процессов в МБЯ

Мембраны (трубчатые, половолоконные и плоскорамные элементы) служат в MBR в качестве барьера, дающего возможность очищать воду от содержащихся в ней загрязнений с высокой селективностью (высокомолекулярные соединения, взвешенные вещества, микроорганизмы активного ила и пр.) (рисунок 2). В зависимости от технологических задач мембранный биореактор [2] может использоваться как на этапе финишной очистки (до стадии обеззараживания), так и для предочистки перед нанофильт-рацией и обратным осмосом при необходимости обессоливания очищенной воды.

Применение мембранных биореакторов:

- очистка сточных вод промышленных предприятий;

- очистка сточных вод молокозаводов и маслосырзаводов;

- очистка поверхностные сточных вод;

- промышленная очистка воды текстильного производства;

- очистка сточных вод птицефабрик.

Рис. 3. Схема мембранного биореактора по версии Технопарка РХТУ им Д.И. Менделеева: 1 - реактор, 2 - аэратор, 3 - половолоконные мембраны, 4 - воздух, 5 - очищенная вода, 6 и 9 - насосы, 7 - манометр, 8 - фильтрат

Рис. 4. Схема мембранного биореактора по версии компании Siemens

Вестник магистратуры. 2016. № 7(58). Т. II

ISSN 2223-4047

Рис. 5. Схема мембранного биореактора по версии компании ЗАО «АКВАМЕТОСИНТЕЗ»

Система МБР состоит из аэротенка и мембранного модуля, оборудованного половолоконными ультрафильтрационными мембранами. Обрабатываемые сточные воды поступают в аэротенк. Находящаяся в аэротенке иловая смесь циркулирует через мембранный модуль. Ультрафильтрационные мембраны служат для повышения концентрации активного ила в аэротенке и глубокой очистки обрабатываемых сточных вод. Аэротенк в системе MBR работает с высокой концентрацией активного ила, поэтому его размеры в 2-3 раза меньше размеров классического проточного аэротенка.

Аэрирование осуществляется сжатым воздухом с помощью аэрационных систем (воздуходувок). В зависимости от требуемой производительности мембранные модули объединяются в мембранный блок. Число мембранных модулей в блоке может быть увеличено при возникновении необходимости повышения производительности системы.

Применение технологии MBR позволяет:

- произвести, без включения в технологическую схему дополнительных блоков, глубокую очистку сточных вод от загрязняющих веществ до показателей, удовлетворяющих требованиям по сбросу очищенных стоков в природные водоемы всех категорий;

- повысить устойчивость работы биореактора к залповым сбросам биорезестивных веществ, характерных для промышленных объектов локального водоотведения;

- снизить на 20 - 40% массогабаритные характеристики емкостных сооружений, так как необходимое количество активного ила находится в меньшем объеме при более высокой концентрации;

- уменьшить на 30 - 70 % площади, занимаемые оборудованием (ввиду отсутствия вторичных отстойников, блоков доочистки, иловых площадок);

- обеспечить высокую микробиологическую безопасность очищенных стоков (за счет двухступенчатой безреагентной системы обеззараживания: мембраны не пропускают микроорганизмы, и ультрафиолетовое облучение обеспечивает дополнительное обеззараживание воды) [3].

Мембранные биореакторы - новое поколение биологической очистки сточной воды. Они сочетают в себе процессы микрофильтрации и ультрафильтрации, а также процесс аэробной биологической очистки сточных вод.

В сравнении с классическими биореакторами технология MBR обладает рядом преимуществ. Внедрение технологии мембранных биореакторов обеспечивает:

- повышение эффективности и надежности очистных сооружений;

- повышение производительности очистных сооружений за счет увеличения концентрации активного ила в аэротенках;

- создание компактных очистных сооружений, благодаря замене вторичного отстаивания и фильтрации на фильтрах различного типа на мембранную доочистку;

- снижения объема избыточного активного ила.

Библиографический список

1. Нечаев А.П., Славинский А.С. Интенсификация доочистки биологически очищенных сточных вод. 2006. №

2. Лукиных Н.А., Липман Б.Л., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод. М. Строииздат. 2008.

3. Справочник по очистке природных и сточных вод / Л.Л. Пааль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. М.: Высш.шк. 2009.

ХАСАНОВА ЗАЛИЯ РУСТЕМОВНА - магистрант, Казанский государственный Энергетический университет, Россия.

ФЁДОРОВ ГЕОРГИЙ ЮРЬЕВИЧ - доцент кафедры «Инженерная экология и рациональное природопользование», Казанский государственный энергетический университет, Россия.