Технология мембранного биореактора MBR на выносных и погружных мембранах в установках Box4Water
В настоящее время на территории России одной из актуальных задач является реконструкция существующих очистных сооружений канализации, а также строительство новых очистных сооружений с применением методов глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от соединений азота и фосфора, а также снижения концентрации АПАВ в очищенной сточной воде. Однако до настоящего момента на территории России зачастую используются методы очистки и технологическое оборудование, которое не достигают поставленных целей в комплексе показателей, предъявляемых к очищенной сточной воде, отводимой в объекты рыбохозяйственного назначения, особенно по содержанию фосфора (0,2 мг/л) и концентрации АПАВ (0,1 мг/л).
Канализационные водоочистные установки Box4Water®HWWоснованы на технологии мембранного биореактора (MBR) и предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод от органических и взвешенных веществ, соединений азота, фосфора и ряда других примесей, присутствующих в хозяйственно-бытовой сточной воде объекта водоотведения. Технология мембранного биореактора комбинирует биологическую очистку стоков с помощью активного ила с механическим мембранным разделением иловой смеси на аппаратах ультрафильтрационных погружного или выносного типов, представляющих собой физический барьер с размерами пор от 1 мкм до 10 нм (микро- или ультрафильтрация), который позволяет высокоселективно очистить воду от содержащихся в ней загрязнений (взвешенных веществ, высокомолекулярных соединений, микроорганизмов активного ила, бактерий, вирусов и т. п.), за счет чего достигается высокая степень очистки. Ультрафильтрационные мембраны используются для разделения иловой смеси в качестве альтернативы вторичному отстойнику, в этом случае делается возможным увеличить концентрацию биомассы, ее возраст, снизить нагрузку на активный ил и т. д. Пермеат отводится от мембран в накопительные емкости, может подвергаться дополнительной очистке на напорных фильтрах или мембранах, обеззараживается УФ-облучением, отводится в водоем рыбохозяйственного назначения или используется для технических нужд заказчика.
Выпускаемые на предприятии канализационные водоочистные установки Box4Water®HWW (далее в тексте - установки) основаны на технологии мембранного биореактора (МБР) и могут использоваться отдельно или в составе очистных сооружений промышленного назначения. В зависимости от вида исполнения установки подразделяются на стационарные в зданиях и локальные в контейнерах. Установки отличаются видом исполнения, массогабаритными характеристиками, степенью автоматизации и суточной производительностью.
Установки оснащаются модулями, в которых используются сепараторы ExSep® для разделения твердых и жидких компонентов, экранные, механические, осадительные и сорбционные фильтры, биореакторы с выносными или погружными микро- или ультрафильтрационными мембранными элементами, установки для приготовления и дозирования жидких биодобавок и химических реагентов, обеззараживания очищенной сточной воды, установки для обезвоживания смеси осадка с избыточным илом и прочее технологическое оборудование. Состав технологического оборудования установок зависит от параметров исходных сточных вод и требований, предъявляемых к очищенным сточным водам. Модули установок связаны между собой трубопроводами, кабелями электрическими и коммутационными, направление потоков жидкости определяется положением запорно-регулирующей арматуры. Управление модулями осуществляться как контроллером в автоматическом режиме, так и оператором в ручном режиме по сигналам контрольно-измерительной аппаратуры и датчиков с экрана монитора или удаленно с экрана планшетного компьютера.
Установки могут быть оснащены резервуарами для сбора, усреднения состава и подачи исходных сточных вод, а также накопительными емкостями с насосными станциями для сбора и отведения очищенных сточных вод с объекта водоотведения, в т. ч. для подачи в контуры технического водоснабжения заказчика с целью повторного использования (градирни, теплообменники и т.д.) или полива. В случае особых требований к составу очищенной сточной воды в комплект установки может быть включено дополнительное оборудование, например, мембраны обратноосмотические, установки электродеонизации и прочее оборудование для достижения качества очищенной сточной воды по требованиям Заказчика.
Основные параметры и характеристики выпускаемых установок соответствуют данным таблицы 1.
Таблица 1
№ п/п | Параметры, характеристики | Значение параметра | Примечание |
1 |
Производительность, при температуре 18±20С, м3/сутки |
100-50000 |
Box4Water®HWW- 10- Box4Water®HWW- 50000 |
12-150 |
Box4Water®HWW-2-С- Box4Water®HWW-150-С |
||
2 | Рабочее давление, МПа* | 0,05 - 1 | |
3 |
Рабочая температура , 0С |
От 2 до 25 | |
4 | Габаритные размеры модуля, не более*: | ||
- длина, мм - ширина, мм - высота, мм |
6000 2400 3000 |
||
5 | Габаритные размеры контейнера (исполнение -С): | ||
- длина, мм - ширина, мм - высота, мм |
6058 (12192) 2438 2896 |
20 или (40)-футовые НС морские контейнеры | |
6 | Потребляемая электрическая мощность, кВт, не более | 450 | В зависимости от типораз-мера и исполнения |
7 |
Параметры электрической сети: - номинальное напряжение, В - номинальная частота, Гц |
380 50 |
|
8 | Масса в транспортном состоянии, т, не более | 80 | |
9 | Содержание ингредиентов в исходной сточной воде не должно превышать: | ||
- взвешенные вещества, мг/дм3 |
100-350 | ||
- БПКполн, мг/дм3 |
200 –400 | ||
- ХПК, мг/дм3 |
400 –800 | ||
- азот общий, мг/дм3 |
15 – 60 | ||
- фосфор обший, мг/дм3 |
3 – 12 | Требуется дополнительное химическое осаждение | |
- мутность | Не лимитируется | ||
- рН | |||
- общие колиформные бактерии | |||
- степень удержания вирусов |
*Установки могут быть изготовлены по отдельному техническому заданию Заказчика.
Установки максимальной комплектации состоят из модулей, размещенных в одном или нескольких соединенных трубопроводами и кабелями контейнерах или модульных зданиях. В состав технологических модулей могут быть включены в любой композиции следующее оборудование:
- решетки механические;
- сепараторы ExSep®S;
- емкости накопительные, резервуары усреднения и гомогенизации;
- станции насосные ExSep®РS/B;
- биореакторы;
- емкости приготовления водных растворов химических реагентов и биодобавок;
- насосы-дозаторы;
- фильтры напорные;
- мембранные элементы;
- установки УФ-обеззараживания;
- установки обезвоживания минерализованного ила и осадка;
- станции управления и защиты ExSep®CP и шкафы автоматики.
Модульная схема и общий вид контейнерной установки приведены на рис.1 и 2, соответственно.
Рис.1. Модульная схема Box4Water®HWW/С на основе мембранного биореактора (МБР):
1-решетка сетчатая; 2-резервуар-усреднитель; 3,9,12-станции насосные ExSep®РS/B; 4-решетка механическая; 5-сепаратор ExSep®S; 6-станции приготовления и дозирования водных растворов химреагентов и биодобавок; 7-биореактор; 8-воздуходувки; 10-мембранный модуль; 11-емкость накопительная технологическая; 13-модуль доочистки; 14-модуль УФ-обеззараживания; 15-модуль химпромывки мембран; 16-резервуар-накопитель избыточного ила; 17-модуль обезвоживания смеси осадка и избыточного ила.
Рис.2. Общий вид контейнерной установкиBox4Water®HWW/C:
1-контейнер с модулями; 2-сепаратор ExSep®S; 3-шкаф управленияExSep®CP; 4-шкаф автоматики; 5-модуль приготовления водных растворов химреагентов; 6-модуль обеззараживания
В качестве материалов, загружаемых в корпуса напорных фильтров модуля доочистки, используются:
- гравий кварцевый;
- материалы алюмосиликатные;
- кварцевый песок, дроблёный антрацит, цеолит различных фракций;
- уголь активированный и прочие загрузки.
Ресурс фильтрующих материалов фильтров доочистки:
- осадительного не более 5 лет и сорбционного не более 1 года.
В качестве мембранных элементов для модуля доочистки используются микрофильтрационные, ультрафильтрационные мембраны для биореактора и нанофильтрационные, обратноосмотические мембраны.
Ресурс мембранных элементов не более 5 лет.
Условия работы мембран в биомембранных процессах определяются режимами и параметрами работы биореактора, в частности, степенью образования в нем коллоидных соединений, отрицательно сказывающихся на проницаемости и сопротивлении мембран. Поэтому для работы мембранных биореакторов в условиях очистки реальных сточных вод необходимо подобрать оптимальные условия работы мембранных блоков, способов поддержания и восстановления их производительности. Важно обеспечить высокую степень предварительной очистки исходных стоков от твердых механических частиц и взвешенных веществ, например, посредством использования сепаратора ExSep.
Оборудование установок в процессе эксплуатации работает в режиме оптимального энергопотребления, не загрязняет окружающую природную среду выбросами вредных веществ и микроорганизмов в количествах выше допустимых значений, установленных государственными стандартами и санитарными нормами.Это достигается за счетдвухступенчатой безреагентной системы обеззараживания, осуществляемой ультрафильтрационными мембранами и ультрафиолетовым облучением очищенной сточной воды.
Преимущества установок Box4Water®HWW/С на основе мембранного биореактора (МБР) по сравнению с традиционной технологией следующие:
- существенно повышаются показатели качества очистки сточных вод;
- процесс биологической очистки протекает интенсивно;
- объем избыточного ила снижается;
- значительно сокращаются площади, занимаемые очистными сооружениями;
- технологическое оборудование работает с максимальным к.п.д.;
- обеспечивается высокое стабильное качество очищенных сточных вод, возвращаемой в оборотный цикл объекта;
- процесс очистки сточных вод происходит стабильно и качественно при получении очищенной сточной воды гарантированно высокого уровня.
С целью возврата очищенных сточных вод в рецикл ТЭЦ, ГРЭС, АЭС, прочих предприятий рекомендуется уникальная современная комбинация технологий - MBR-RO-EDI (мембранный биореактор-обратный осмос-электродеионизация).
Анализ рынка современных очистных сооружений показал, что для российских условий как с экономических, так и с экологических позиций оптимальной является технология биологической очистки сточных вод в мембранном биореакторе, на выходе которого возможно гарантировано и стабильно получать биологически очищенную сточных вод с параметрами, соответствующими объектам рыбохозяйственного назначения, а также производить восстановленную сточную воду для вторичного использования в производственном цикле предприятия в качестве технической воды.