Удаление биогенных элементов в мембранном биореакторе
Мембранные биологические реакторы (МБР) получили признание в мире, поскольку позволяют достигать стабильно высокое качество очистки, в том числе и от биогенных элементов, с одновременным сокращением объемов существующих сооружений. Мировой опыт эксплуатации МБР в промышленных масштабах в течение длительного времени (на ряде очистных сооружений – более 10 лет без замены мембран) показывает высокую надежность как оборудования, так и самой технологии. Мембранные технологии рассматриваются как одно из наиболее перспективных направлений развития биологической очистки городских сточных вод.
Оценка эффективности применения МБР для биологического удаления биогенных элементов проведена специалистами Инженерно-технологического центра АО "Мосводоканал" в ходе полупромышленных испытаний на установке производительностью до 5 м3/сут (рис.1) на Курьяновских очистных сооружениях.
Применение мембранной технологии позволяло эффективно реализовать процесс биологического удаления азота и фосфора для низкоконцентрированных городских сточных вод с сокращением объема сооружений на 30%. Поскольку вынос взвешенных веществ благодаря использованию мембраны отсутствует, использование технологии МБР позволяет поддерживать оптимальный возраст активного ила для обеспечения достаточно высокой активности гетеротрофных бактерий и нитрификаторов. В связи с этим технологии на основе MBR-реакторов обеспечивают гарантированное качество очистки не только от взвешенных и органических веществ, но и аммонийного азота.
Промышленная реализация мембранной технологии в АО «Мосводоканал» была произведена в 2015 году на реконструированных очистных сооружениях производительностью 500 куб.м/сут в поселке Минзаг (рис.2). Мембранные технологии позволили повысить эффективность очистки за счет повышения концентрации активного ила и исключения двух технологических этапов – отстаивание воды на вторичных отстойниках и прохождение её через фильтры доочистки. Это обеспечило компактность очистных сооружений - размещение всех основных технологических узлов в едином производственном здании, а также решило проблему неприятных запахов.
Мембранная фильтрация на стадии доочистки коммунальных сточных вод
Взвешенные вещества являются показателем, по которому существующие нормативы требуют высокого качества очистки сточных вод. Гравитационное илоразделение во вторичных отстойниках позволяет добиваться требуемого качества очистки по взвешенным веществам. Однако при возникновении нештатных ситуаций, например, при колебаниях дозы ила в аэротенках, залповых сбросах токсикантов происходит ухудшение илоразделения и повышение концентрации взвешенных веществ в очищенной воде. Это не только приводит к несоответствию нормативным требованиям очистки, но и ухудшает работу систем ультрафиолетового обеззараживания.
Применение стадии доочистки (третичной очистки) от взвешенных веществ решает эту проблему. Наиболее современным методом является мембранная микро- и ультрафильтрация.
Испытания технологии ультрафильтрации для доочистки биологически очищенных сточных вод проведены Инженерно-технологическим центром АО «Мосводоканал» на опытной установке, работающей по принципу «тупиковой» фильтрации с периодической обратной промывкой (рис.3). Использование ультрафильтрации существенно улучшило показатели качества биологически очищенной воды: концентрация взвешенных веществ в воде, прошедшей третичную очистку, не превышала 1 мг/л. Применение этого метода на стадии доочистки позволит достигать стабильного соблюдения нормативов ПДКрыбхоз по взвешенным веществам.
Применение мембран на стадии доочистки в АО «Мосводоканал» в промышленном масштабе произведено в 2017 году на реконструированных очистных сооружениях производительностью 2000 куб.м/сут в поселке Щапово (рис.4).
Биологическая очистка на сооружениях осуществляется в двух линиях аэротенков, где предусмотрены зоны для прохождения процессов нитрификации и денитрификации, осуществляющих очистку от соединений азота. Удаление фосфора фосфатов происходит реагентным способом путем дозирования треххлористого железа в трубопровод возвратного активного ила. Для разделения иловая смесь из аэротенков направляется во вторичные отстойники.
Биологически очищенная сточная вода поступает в буферный резервуар и далее на блок доочистки. Микрофильтрационные мембранные модули со сменными трубчатыми мембранами, расположенными вертикально, размещены в резервуарах. Фильтрация в мембранных трубках происходит по принципу снаружи-внутрь. Мембранная фильтрация обеспечивает глубокую доочистку от мелкодисперсных взвешенных веществ, бактерий, вирусов, коллоидных веществ и стабильное качество очищенных сточных вод, соответствующее нормативам на сброс в водоем рыбохозяйственного назначения. Содержание взвешенных веществ в очищенной воде, выходящей из мембранных резервуаров, не превышает 3 мг/л.
