Сведения об авторах

Технологія та обладнання для анаеробно-аеробного очищення стічних вод

 

Бляшина М. В., Саблій Л. А., Національний університет водного господарства та природокористування, Рівне, Україна

                                                                                      

Більшість каналізаційних очисних споруд України збудовані в 60–70-і рр. ХХ ст., коли концентрація забруднювальних речовин у стічних водах була значно меншою. Багатолітній досвід підтверджує екологічні та економічні переваги біологічного методу очищення. Однак потенційні можливості традиційного процесу є фактично вичерпаними. Низька ефективність наявних очисних споруд веде до погіршення стану водних систем. Інтенсифікувати їхню роботу можна, реалізуючи трофічні зв'язки шляхом поєднання прикріплених і вільно плаваючих мікроорганізмів, а також метанове зброджування на початковій стадії процесу.

 

Проведені дослідження підтверджують доцільність використання іммобілізованих мікроорганізмів для інтенсифікації біологічного очищення, доводять що прикріплені гідробіонти є більш витривалими, ефективними, стабільними в порівнянні з вільно плаваючим активним мулом. Застосування носіїв дозволяє забезпечити утворення трофічних зв'язків, підвищити ступінь очищення стічних вод, а також регулювати кількість надлишкової біомаси, тобто осаду. При анаеробному процесі утворений мул більш мінералізований, ніж при аеробному.

 

Вищезгадані можливості реалізовані в розробленому нами анаеробно-аеробному біореакторі з іммобілізованими мікроорганізмами для повного біологічного очищення  міських стічних вод. Головним недоліком сучасних біореакторів є недосконалість та складність конструкції. На відміну від інших, наш варіант об'єднує анаеробно-аеробні процеси в одній споруді, що дозволяє досягати необхідного ступеня очистки при значно менших витратах на будування та енергоспоживання.

 

Дослідження проводили на каналізаційних очисних спорудах РОВКП ВКГ «Рівнеоблводоканал» за участю головного наукового співробітника Інституту колоїдної хімії та хімії води ім. А. В. Думанського НАН України, проф. Гвоздяка П. І. Мета роботи — підвищити ефективність очищення міських стічних вод, збільшити окисну потужність та швидкість окислення органічних забруднювальних речовин, мінімізувати сумарні витрати енергоресурсів. Дослідження проводили в анаеробно-аеробних умовах з мікроорганізмами, іммобілізованими на носіях ВІЯ.

 

В результаті проведеної роботи на очисній станції була впроваджена установка (рис. 1) для анаеробно-аеробного біологічного очищення стічних вод (пат. 61035 України від 11.07.2011 р.).

 

 

Рис. 1. Схема установки для біологічного очищення стічних вод:

1 — перша і друга анаеробні зони; 2 — аноксидна зона; 3 — аеробна зона; 4 — носії ВІЯ; 5 — рециркуляційний насос; 6 — система подачі повітря; 7 — зона утворення газів

 

На установку продуктивністю 2 000–4 800 л/добу надходили міські стічні води (суміш побутових й промислових) з високою концентрацією ХСК (понад 700 мл О/л) і БСК (понад 250 мг О/л) та барвники різного походження. Установка працювала наступним чином. З лотка після первинних відстійників стічну воду подавали насосом у біореактор, де вона проходила через чотири зони (анаеробну, аноксидну, анаеробну і аеробну) ємністю по 200 л кожна, з'єднані між собою за проточною схемою. Очищену воду відводили через скидний трубопровід.

 

Кожна зона біореактора була устаткована носіями ВІЯ для іммобілізації мікроорганізмів (рис. 2). Робочий об'єм біореактора складав 712 м³, тривалість очищення стічних вод — 3–8 год.

 

 

Рис. 2. Носії для іммобілізування гідробіонтів

 

Для нарощування біомаси перед запусканням установки носії ВІЯ занурювали в активний мул аеротенків очисної станції. Для прикріплення анаеробних мікроорганізмів носії занурювали в канал з активним мулом перед аеротенками, а для обростання аеробними гідробіонтами — в канал випуску після аеротенків (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Носії з іммобілізованими мікроорганізмами

 

В анаеробних зонах масообмін між стічною водою та мікроорганізмами, іммобілізованими на поверхні носіїв, забезпечували циркуляційними насосами з рециркуляційними трубопроводами, по яких воду з придонної частини подавали в верхню частину.

 

Для масообміну і створення аноксидних та аеробних умов у нижній частині відповідних зон були влаштовані дрібнобульбашкові аератори. Очищену воду скидали в лоток перед аеротенками.

 

На першій стадії анаеробного процесу органічні речовини розкладаються гетеротрофними мікроорганізмами. В аноксидних умовах гетеротрофні та автотрофні бактерії забезпечують руйнування органічних речовин, які містить вода після анаеробного очищення, окислення сполук амонію, анамокс-процес та ін. При цьому працюють поверхні носіїв, товща біообростань, а також вільно плаваючі організми. На наступній стадії анаеробного процесу гетеротрофні бактерії розкладають органічні речовини, які утворилися на першій стадії та ті, що не встигли розкластися на другій. В аеробній зоні відбувається остаточне окислення забруднювальних речовин. Незначну кількість осаду з високим ступенем мінералізації, що виноситься з біореактора, можна відводити на мулові майданчики.

 

Визначено ефективність видалення завислих речовин в залежності від часу перебування в споруді (рис. 4).

 

Рис. 4. Залежність ефективності видалення завислих речовин від часу перебування стічних вод в установці

 

Збільшення часу перебування в споруді не дозволяє досягти повного видалення завислих речовин. Оскільки наша схема не передбачала вторинних відстійників, можна стверджувати, що має місце винесення надлишкового активного мулу, який піднімається з придонної частини біореактора системою аерації, та вільно плаваючої біомаси. За період роботи установки при різних виробничих ситуаціях на очисних спорудах (надходження барвника, залпових витрат та ін.) концентрація завислих речовин не перевищувала 20 мг/л, що нижче ГДК для скиду у водні об'єкти. Таким чином, установка працює в сталому режимі, забезпечує необхідну ефективність  видалення завислих речовин та саморегулює утворення надлишкової біомаси, завдяки життєдіяльності трофічних ланцюгів, іммобілізованих на носіях.

 

Ефективність видалення органічних забруднювальних речовин та сполук азоту і фосфору подана в таблиці.

 

Ефективність очищення стічних вод у виробничих умовах

 

                                                           *ГДК речовин у водоймі рибогосподарського водокористування, р. Устя.

 

 За результатами випробувань установки для анаеробно-аеробного біологічного очищення міських стічних вод можна зробити наступні висновки:

— при експлуатуванні установки оптимальна тривалість процесу очищення  не перевищує 4 години, що дозволяє зменшити розміри споруди та її вартість;

— зниження концентрацій завислих речовин і виносу надлишкового мулу дає можливість відмовитися від використання вторинних відстійників або значно зменшити їхні розміри;

— розроблену установку можна рекомендувати для підвищення ефективності очищення стічних вод та скорочення кількості утворюваних осадів.

 

Method and Equipment for Anaerobic-Aerobic Wastewater Treatment

 

Blyashina M. V., Sabliy L. A., National University of Water Management and Natural Resources Use,  Rivne, Ukraine

 

The anaerobic-aerobic bioreactor with immobilized microorganisms for complete biological treatment of municipal wastewater is developed. Research is conducted at the wastewater treatment plant in Rivne city.

 

 

Сведения об авторах

Бляшина Марія Володимирівна, Національний університет водного господарства та природокористування, вул. Соборна, 11, Рівне, 33028, Україна. Тел. +38 (0362) 22-25-29, моб. +38 (067) 525-71-50, факс +38 (0362) 20-41-11. E-mail