Современные технологии очистки хозбытовых сточных вод с использованием мембранных биореакторов.

В настоящее время на российском рынке в основном представлены установки для очистки хозбытовых сточных вод, в основу работы которых заложены многоступенчатые схемы. Это связано с тем, что классические биологические методы без дополнительных ступеней доочистки не обеспечивают требуемого качества очистки сточных вод. Так, например, по нормативным требованиям для сброса очищенных стоков в рыбохозяйственные водоемы значение БПКполн должно быть не более 3,0 мг/л, а биологическими методами очистки можно добиться значений БПКполн всего 8-12 мг/л. Особенно это актуально для небольших, производительностью до 150-200 м3/сут, установок.

Предел качества очистки по биологической технологии связан с неизбежным выносом активного ила вместе с очищенной водой. Вынос активного ила приводит к вторичному загрязнению очищенной сточной воды и требует применения специальных методов ее доочистки.

Доочистка в классической технологии производится на механических и сорбционных фильтрах с применением различных реагентов (коагулянтов, флокулянтов, щелочи, дезинфектантов, биогенных добавок, биопрепаратов и т.д.).

Лимитирующим фактором при использовании фильтров доочистки является малый ресурс фильтрующих загрузок, связанный с их быстрым биобрастанием, заиливанием и выходом из строя, приводящим к проскокам загрязняющих веществ. Кроме того, значительно увеличивается стоимость очистки воды.

Многоступенчатая очистка, преподносимая производителями как залог эффективности установок, по сути, означает обратное - технологическое несовершенство, их сложность, ненадежность и, в конечном итоге, неспособность устойчиво обеспечивать качество очистки сточных вод в соответствии с нормативными требованиями, предъявляемыми российским законодательством.

Альтернативой технологии биологической очистки с многоступенчатой очисткой и постоянным вводом реагентов является современная мембранно-биологическая технология очистки сточных вод с использованием мембранного биореактора (МБР).

Задача обеспечения нормативов качества очищенной сточной воды для объектов локального водоотведения не получила удовлетворительного решения при эксплуатации классических проточных систем биологической очистки. Многолетний опыт эксплуатации таких сооружений вызывает необходимость применения для очистки сточных вод принципиально новых технологий.

Технологический прорыв в этом направлении произошел около пятнадцати лет назад, когда в области очистки сточных вод появились мембранные биореакторы (МБР).

Принцип действия установок очистки сточных вод построенных на базе мембранного биореактора достаточно прост. В основу действия биореактора положен синтез биотехнологии и технологии разделения водных суспензий на микро- и ультрафильтрационных полимерных мембранах.

Система МБР состоит из аэротенка и мембранного модуля, оборудованного половолоконными ультрафильтрационными мембранами. Обрабатываемые сточные воды поступают в аэротенк, в котором и происходит биологическое окисление загрязнений микроорганизмами, содержащимися в активном иле. Находящаяся в аэротенке иловая смесь циркулирует через мембранный модуль, омывая при этом половолоконные мембраны. Половолоконные мембраны служат для разделения очищенной воды и активного ила, а также для повышения его концентрации в аэротенке и глубокой механической очистки обрабатываемых сточных вод. Аэротенк в системе МБР работает с высокой концентрацией активного ила, поэтому его размеры в 2-3 раза меньше размеров классического проточного аэротенка. Кроме того, высокая концентрация активного ила способствует более глубокой очистке стоков.

Аэрирование в мембранных биореакторах осуществляется также, как и в обычных аэротенках – преимущественно с использованием мелкопузырчатых аэраторов.

Применяемое в системах МБР тангенциальное фильтрование иловой смеси предотвращает ее забивание, т. е. накопление на ней отложений, в т.ч. бактерий. Кроме этого, реализация режима тангенциального фильтрования имеет положительные последствия в отношении биологии всей системы. Постоянное омывание мембран диспергирует очищающие бактерии, которые более не образуют плотные флоккулы, а потому возможность их прямого контакта с загрязнениями и кислородом значительно увеличивается. Из этого следует, что соотношение активных бактерий и окисляемых загрязнений оказывается большим в системе МБР, чем это обычно встречается в классической системе с активным илом. Кроме этого, постоянная циркуляция приводит к механическому воздействию на оболочки бактерий. Именно поэтому основная потребляемая бактериями энергия используется не для размножения (как это происходит в классических биотехнологиях), а расходуется для поддержания жизнедеятельности, что приводит к снижению прироста избыточной активной биомассы.

Микроорганизмы активного ила не выносятся из системы МБР,  биореактор работает в условиях высокой концентрации биомассы значительного возраста, поэтому ему не страшен такой бич вторичных отстойников, как «вспухание» активного ила.

При любом фильтровании требуется периодическая чистка и регенерация фильтрующей загрузки для восстановления ее исходных характеристик и снятия возможных органических и минеральных отложений. В мембранных биореакторах для этого применяется недорогой и эффективный гипохлорит натрия.

Промывка мембранного блока осуществляется с помощью циркуляционного насоса, который обеспечивает равномерное омывание мембран по всей их длине, что гарантирует одинаковую чистоту поверхности в любой точке. Химическая промывка мембранного блока автоматизирована. Она длится несколько минут и осуществляется один раз в неделю в качестве профилактической меры в автоматическом режиме. Продукты промывки остаются в ёмкости биореактора и не требуют утилизации.