Главная страница
Сведения об авторах

Использование MBR-технологий при строительстве и реконструкции сооружений для очистки сточных вод

Ковальчук В. А., Ковальчук А. В., Национальный университет водного хозяйства и природопользования, Ровно, Украина

С 80-х годов прошлого столетия мембранные биореакторы (MBR) успешно используют для очистки городских и многих категорий промышленных сточных вод, обеспечивая возможность их сброса в естественные водоемы либо повторного использования. Благодаря техническим инновациям и значительному уменьшению стоимости количество мембранных биореакторов постоянно растет. По сути, они представляют собой аэротенк, в котором разделение иловой смеси происходит с помощью ультрафильтрационных мембран. Применение такого технологического приема позволяет, с одной стороны, существенно улучшить качество очистки сточных вод и, с другой стороны, интенсифицировать собственно процесс биологической очистки в аэротенках, что в результате дает возможность упростить технологическую схему очистных сооружений.

Не рассматривая подробно типы мембран для илоразделения, выпускаемых различными иностранными фирмами, и конструкции мембранных биореакторов, остановимся на главных преимуществах применения МБR-технологий при очистке сточных вод.

1.   Мембранные биореакторы обеспечивают высокую эффективность удаления загрязняющих примесей, в большинстве случаев достаточную для сброса очищенных сточных вод в естественные водоемы рыбохозяйственного назначения. По данным фирм-производителей мембран, качество очистки городских сточных вод характеризуют следующие показатели: БПК_полн — до 2 мг О/л; взвешенные вещества — до 0,5 мг/л; аммонийный азот — до 0,5 мг/л; общий азот и общий фосфор соответственно до 3 и 0,05 мг/л (при использовании технологических схем с нитрификацией, денитрификацией и реагентной обработки). Это позволяет исключить из общей технологической схемы вторичные отстойники и сооружения глубокой доочистки сточных вод.

2.   По мнению зарубежных исследователей, применение мембранных биореакторов для очистки городских сточных вод позволяет отказаться от их обеззараживания.

3.   Использование мембранного илоразделения обеспечивает нормальную работу аэротенков при повышенных дозах активного ила — до 10–20 г/л. Это улучшает качество биологической очистки сточных вод за счет снижения нагрузки на активный ил и увеличения его возраста, а также позволяет значительно уменьшить объем аэротенков. Ряд исследователей отмечают снижение прироста активного ила в мембранных биореакторах. МБR-технологии можно успешно адаптировать к технологиям с биологическим разрушением соединений азота и фосфора.

4.   Удаление с поверхности мембран отложений активного ила, а также химических и биологических отложений производится в автоматическом режиме без извлечения мембран. В настоящее время продолжительность их эксплуатации на производственных очистных сооружениях составляет около 10 лет.

МБR-технологии могут быть эффективно использованы при реконструкции очистных сооружений. В Украине большинство коммунальных и производственных очистных сооружений не обеспечивают необходимого уровня очистки сточных вод. Обычно для решения этой проблемы проводят мероприятия по интенсификации работы сооружений биологической очистки (аэротенков либо биофильтров) и строительству сооружений доочистки, достаточной для сброса сточных вод в естественные водоемы. Использование МБR-технологий позволяет достичь необходимой степени очистки без существенного вмешательства в технологическую схему и работу очистных сооружений. На наш взгляд, установка мембранных модулей непосредственно в их контактных резервуарах даст возможность:

—  обеспечить необходимую степень глубокой очистки сточных вод;

—   увеличить продолжительность рабочего цикла мембран между обратными промывками пермеатом (концентрация взвешенных веществ будет на два-три порядка ниже, чем в мембранных биореакторах, и образование кека на поверхности мембран будет происходить менее интенсивно);

—   отказаться от обработки мембран раствором гипохлорита натрия для удаления биологических отложений за счет действия хлора, используемого при обеззараживании сточных вод;

—   уменьшить частоту промывки мембран растворами кислот для ликвидации химических отложений, поскольку вероятность их образования снижается с ростом количества ступеней очистки.

Несмотря на видимые перспективы, предложенный способ реконструкции очистных сооружений требует изучения и всесторонней проверки в производственных условиях.

Авторы разработали рекомендации, по которым фирма «Лантан» (Ровно) проектирует сооружения глубокой очистки сточных вод предприятия пищевой промышленности. В их состав входит мембранный биореактор с зонами нитрификации, денитрификации и внешним мембранным блоком, оборудованным модулями фирмы «ZENON». Расчетная доза ила в аэротенке составляет 10 г/л. Регулярную обратную промывку мембран пермеатом, накапливаемым в СIР-тенке, планируется проводить с помощью реверсивных насосов, периодическую химическую промывку — растворами гипохлорита натрия, лимонной и соляной кислот. Строительство очистных сооружений с МБR-реактором планируется в 2010 г.

Использование мембранных биореакторов в Украине только начинается и часто сдерживается высокой стоимостью мембран и оборудования, а также отсутствием предложений отечественных производителей. Применение МБR-технологий требует тщательной предварительной очистки сточньгх вод, поскольку мембранные биореакторы неэффективны для извлечения жиров, масел и нефтепродуктов, сульфатов и хлоридов, а наличие механических включений (песка, волос и др.) может отрицательно повлиять на работу мембран. Таким образом, MBR-технологии очистки сточных вод должны быть тщательно исследованы в лабораторных и промышленных условиях.