Эксплуатация мембранного биореактора для очистки сточных вод

Для того чтобы эффективно соблюдать санитарные нормы и поддерживать на должном уровне экологическую обстановку, необходимо обеспечивать постоянный и непрерывный процесс нейтрализации сточных вод, помимо остальных мер. Справиться с этой задачей поможет мембранный биореактор.

Понятие об очистке

Очистка сточных вод – это целый комплекс различных мероприятий. Все они направлены на создание очищенной воды, из загрязненной, получаемой от частных хозяйств и промышленных предприятий, поступающей в природные или искусственно созданные водоемы.

Схема очистки сточных вод
Схема очистки сточных вод

Очистка сточной жидкости имеет стадию доочистки и происходит в специально созданных сооружениях. В зависимости от степени загрязнения, характера грязевого слоя и прочих показателей применяется тот или иной способ нейтрализации лишних включений.

Если очистка загрязненной воды, поступающей из централизованных сетей и от промышленных предприятий, проводится специальным подразделением водоканала, то бытовые стоки домов и прочих зданий, сооружений, не подключенных к центральной канализации, необходимо очищать самим. Поэтому неизбежной становится необходимость приобретения, специально разработанного для этого процесса оборудования.

Пренебрегать очисткой сточных вод опасно как для человеческого здоровья, так и для окружающей среды.

Вредные вещества, содержащиеся в сточной воде, могут попасть в грунт, затем в водоем, что рано или поздно приведет к его полной непригодности для использования в качестве источника питьевой.

Что представляют собой сточные воды

Для понимания, какую угрозу могут представлять для здоровья и экологии сточные воды, необходимо дать четкое определение понятию. Стоками именуются все виды воды, прошедшие полный или неполный цикл бытового, промышленного использования.

Сточные воды и их краткая характеристика
Сточные воды и их краткая характеристика

Виды загрязнений

Среди основных видов загрязнений выделяют следующие варианты:

  • Фекалии людей и домашних животных.
  • Прочие массы, имеющие биологическое происхождение.
  • Различные химические вещества, в том числе и щелочные.

К категории сточной жидкости отнесены также отходы, попадающие в ливневую канализацию в результате выпадения осадков любого типа (дождь, растаявший снег). Поскольку они содержат в себе большое количество реактивов и прочих химических включений, используемых городскими коммунальными службами. А также примеси попадающие из осевших выхлопных газов, от машин и т. п.

Виды загрязнений сточных водЭффективность очистки сточных вод достигается за счет использования правильного метода, соответствующего типу конкретного загрязнения.

Исходя из видов загрязнений, выделяют 3 основных типа сточных вод.

Сточные воды, содержащие в себе большое количество примесей, имеющих неорганическое происхождение, именуют минеральными. Чаще всего такая вода вступала в контакт с частицами грунта, солями и другими вещества неорганических групп.

Если есть примеси органического происхождения, сточные воды попадают в одноименную категорию. В такой воде присутствует большое количество продуктов, результата жизнедеятельности растительного и животного мира в целом.

Существуют и биологические сточные воды. Примеси в такой воде связаны с другими элементами, они питаются и размножаются во влажной среде.

В сточных водах в той или иной степени всегда присутствуют все указанные типы загрязнений, поэтому определение к группе, происходит в результате процентного преобладания вида примесей.

Характеристика мембранного биореактора (МБР) и его технология

Биореактор в системе МБР
Биореактор в системе МБР

Мембранный биореактор включает в себя более традиционную, знакомую многим биологическую очистку сточных вод, и мембранное разделение. Последнее происходит за счет установки ультра- или микрофильтрационных мембран, в зависимости от конкретной модели.

Установленные в биореактор мембраны имеют небольшие размеры, находящиеся в рамках 0,01–0,1 мкм. Благодаря чему достигается практически 100% отделение присутствующих в воде микроорганизмов и частиц веществ во взвешенном состоянии.

Оптимальным вариантом, позволяющим достичь необходимого результата, в процессе очистки сточных вод бытового характера, является применение аэробного метода.

Промышленные стоки также в определенных случаях проходят обработку с применением анаэробных МБР.

В зависимости от производителя, существует два решение оформления процесса очистки в мембранном биореакторе, а именно:

  • Мембранный биореактор.
  • Мембранный модуль.

Мембранный биореактор использует технологию напорной фильтрации. Выглядит она как процесс подачи с использованием насоса сточной воды, непосредственно из самого биореактора в мембранный модуль. Где и происходит конечное разделение на концентрат, в основе которого лежит активный ил и фильтрат, представляющий собой очищенную воду.

Принцип работы мембранного модуля

Мембранный модуль, установленный в биореактор, может работать и по принципу вакуумной фильтрации. В таком случае он называется погружным и находится не за границами аэротенка, а в нем.

Большинство моделей, выпускаемых разными производителями, содержат мембранный модуль в анаэробной зоне всего биореактора.

Двигателем процесса очистки при таком технологическом решении биореактора, является разница давления, создающаяся за счет вакуума на сторону фильтрата. В среднем показатель перепада давления варьируется в рамках от 0,2 до 0,5 бар. За счет использования сил гравитации, погружные модули осуществляют свою работу без подключения к насосу.

Мембранный биореактор, осуществляющий свою работу с использованием напорной технологии, позволяет добиться максимально возможного уровня удельной производительности, при произведении контрольных расчетов исходя из показателей на 1 м2.

Схема работы мембранного модуля
Схема работы мембранного модуля

Достичь высоких результатов можно только в том случае, когда в биореакторе присутствует повышенный уровень трансмембранного давления и создана большая скорость потока сточных вод.

Это обуславливает повышенные показатели по количеству потребляемой энергии, в сравнении с оборудованием, работающим по принципу вакуумной фильтрации. В связи с чем использование такого биореактора очистки сточных вод для систем, изначально подразумевающих высокий уровень производительности (например, коммунальные хозяйства) не всегда рентабельно.

Какие основные факторы имеют влияние на качество работы МБР

Поверхности мембран в связи со своими небольшими размерами, являются одними из самых уязвимых мест в работе всего биореактора и соответственно стадии биологической очистки.

Степень очистки и работоспособности мембран связана со следующими факторами.

  • Материал для производства мембран, установленных в биореактор.
  • Показатели по уровню проницаемости мембран в биореакторе.
Качество воды зависит от работы очистительной системы
Качество воды зависит от работы очистительной системы

Первый фактор выбирается согласно уровню устойчивости к типу загрязнения сточной воды. В особенности уделяется внимание таким показателям, как содержание полисахаридов и протеинов. А также на устойчивость к воздействию различных реагентов, применяемых для обратной промывки мембранных модулей, отвечающей за качество очистки и срок эксплуатации оборудования.

Большая часть материалов отличается хорошими гидрофобными показателями и имеет нейтральный заряд. Чтобы повысить КПД оборудования, в состав материала вводятся различные химические вещества. На фоне этого, у каждого производителя уровень устойчивости к перечисленным выше параметрам отличается друг от друга.

Второй фактор определяет поток сточных вод, проходящий через мембранный элемент, а связанная с ним скорость образования осадка как раз и зависит от проницаемости. Для поддержания значения в оптимальном показателе, необходимо вовремя осуществлять работы по химической и гидравлической промывке биореактора.

Дополнительные факторы

В ряде случаев на степень очистки сточных вод с использованием этого оборудования оказывает влияние такой показатель, как размер мембран. Хотя по проведенным исследованиям видно, что процент КПД у фильтров, имеющих поры размерами от 0,01 до 0,1 мкм практически одинаковый.

Но мембраны, имеющие меньший размер пор, более устойчивы к загрязнениям и в процессе гидравлической промывки, последние лучше удаляются.

Значительное снижение эксплуатационных затрат
Значительное снижение эксплуатационных затрат

Повышение скорости движения сточных вод, способно понизить эффективность очистки, при использовании воздуха, за счет нарушения потока подаваемых пузырьков, в том случае если мембрана установлена в напорный тип биореактора. Когда же выбрана трубчатая модель, то увеличение этого показателя, способствует замедлению процесса появления осадка, повышает значение КПД.

Существуют и другие факторы, влияющие на работоспособность мембран биореактора, к ним относятся:

  • продувка воздухом;
  • гидравлическая промывка;
  • состав и природа происхождения подаваемой для очистки сточной воды.

Особенности эксплуатация мембранных биореакторов

Чтобы восстановить первоначальный важный показатель уровня проницаемости мембран биореактора, производится обработка растворами различных реагентов. Чаще всего такая химическая промывка подразумевает использование окислителей.

В большинстве случаев независимо от конкретной модели оборудования, для этого процесса применяются следующие вещества:

Гипохлорит натрия
Гипохлорит натрия
  • Лимонная кислота с процентным содержанием от 0,2 до 0,3.
  • Гипохлорит натрия, имеющий значения по концентрации в рамках от 0,2 до 1%.

В качестве дополнения к вышеуказанным реагентам, для достижения лучшего результата, могут быть использованы соляная кислота, едкий натр и прочие вещества из категории детергентов или же комплексообразователей.

Проводить процедуру очистки с использованием расширенного состава разумно не чаще 1 раза за 2–3 месяца. А при использовании гипохлорита процедуру можно повторять до 2 раз за 1 месяц.

Для осуществления промывки напорного модуля, используется технология циркуляции раствора, подаваемого подключенным насосом из специальной емкости, в которую погружной вариант оборудования помещается целиком. Что в первом и во втором случае время для промывки составляет от 2 до 3 часов.

При сильных загрязнениях и неэффективности указанных выше методов, производится отбор мембран, и промывка происходит механическим путем за счет подачи струи воды, избавляющей поверхность от отложений.

Трудности в процессе эксплуатации биореактора

Есть несколько проблемных вопросов, связанных с применением на практике мембранного биореактора.

Схема очистки сточных вод
Схема очистки сточных вод

Довольно быстрое загрязнение основных очищающих элементов, а именно мембран и фильтров. Связанное с необходимостью осуществления контроля за процессом предочистки, и полноценным удалением таких элементов, как волосы, обрывки волокнистых материалов и т. п.

Повреждение пропускающих мембран в процессе эксплуатации или очистки.

Частые сбои в работе линии связи, расположенной в системе автоматизации, и выход из строя системы отвечающей за процесс обдувки.

Загрязнение решеток, сеток, требующее дополнительных временных и финансовых затрат для очистки.

Возможный отказ работы аэраторов и воздуходувок означающий дорогостоящий и длительный ремонт аппарата. Чем хуже условия аэрации, тем скорее происходит процесс снижения уровня проницаемости мембран и повышается скорость образования осадка. При этом такая проблема до определенного времени не оказывает существенного влияния на качество степени очистки.

Отказ системы отвечающей за рециркуляцию, автоматически останавливающий работу биореактора и т. п.

Следует помнить о том, чем больше производительность биореактора и соответственно этому количество очищаемых сточных вод в сутки, тем выше финансовые затраты на приобретение и последующее обслуживание.

Видео: Мембранная очистка сточных вод

Добавить комментарий