Почему BIOTAL?

При выборе малых очистных сооружений (МОС) заказчик учитывает цену, срок гарантии, стоимость сервисного обслуживания, затраты электроэнергии и т.п., но как бы не хотелось упростить и удешевить решение вопроса очистки сточных вод, необходимо понимать, что качество и стабильность требуемых показателей очищенных сточных вод являются первостепенными, а достичь этого в примитивных МОС не представляется возможным.

Немного о МОС

Очистка малых объёмов сточных вод становится все более актуальной. На Западе МОС занимаются уже давно, но так как показатели очистки для малых объёмов сточных вод в Европе очень низкие: биологическое потребление кислорода (БПК) — 30-60 мг/л, взвешенные вещества — 30-60 мг/л, азот и фосфор, как правило, вообще не нормируются, — то европейским разработчикам не было резона работать над эффективными малыми очистными сооружениями. Что же касается городских очистных сооружений, то они решены на высоком уровне, так как требуемые показатели очистки сточных вод там повышаются при увеличении производительности ОС. Европейские МОС практически не экспортируются в страны СНГ, так как они не в состоянии обеспечить требуемые высокие показатели очистки. Требования к очистке сточных вод в странах СНГ остались высокими, независимо от количества очищаемых сточных вод. Научные и проектные институты работали, в основном, над большими очистными сооружениями, малые очистные сооружения совсем не воспринимались ими всерьёз. До последнего времени основными малыми очистными сооружениями были септики с дренажом. Создавались также МОС по типу больших очистных сооружений (ОС), путём геометрического уменьшения, но такой подход к конструированию МОС неприемлем. Для создания МОС, обеспечивающих требуемые высокие показатели очистки, необходим принципиально новый подход. В результате вышеуказанных причин возник определённый вакуум в области малых очистных сооружений, который послужил толчком к созданию новой технологии биологической очистки сточных вод — BIOTAL. При выборе малых очистных сооружений (МОС) заказчик учитывает цену, срок гарантии, стоимость сервисного обслуживания, затраты электроэнергии и т.п., но, как бы не хотелось упростить и удешевить решение вопроса очистки сточных вод, необходимо понимать, что качество и стабильность заданных показателей очищенных сточных вод являются первоочередными, а достигнуть этого в примитивных МОС невозможно. Какие же основные проблемы очистки малых объёмов сточных вод? — На малые очистные сооружения залпово поступает свежий концентрированный сток, в котором количество органики, азота и фосфора не соответствует оптимальному для биологического процесса соотношению — 100:5:1 (органика : азот : фосфор), следовательно, в примитивных неавтоматизированных системах указанные загрязнения, выходящие за пределы указанных пропорций, будут оттекать с очищенными сточными водами; — Залповый приток сточных вод — порой за несколько минут может поступить на установку до 25% суточного притока. Установка должна принимать залповый сброс без выноса активного ила с очищенными сточными водами; — Длительное отсутствие притока сточных вод на установку, например, в период отпусков. Без автоматического регулирования мощности произойдёт самоокисление (отмирание) активного ила, происходит перерасход электроэнергии и снижение ресурса оборудования; — Поступление со стоком загрязненного, токсичного для микроорганизмов активного ила, к примеру — сброс большого количества синтетических поверхностно — активных веществ (СПАВ) при стирке белья; — Сброс на установку высококонцентрированных сточных вод, например с кухни, при этом БПК поступающих стоков на МОС может доходить до 2000 мг/л, а, как известно, при БПК более 500 мг/л необходимо предусматривать минимально двухиловую систему с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила; — Нарастание активного ила в процессе очистки. Если его регулярно автоматизировано не удалять, после нарастания до критической концентрации он будет оттекать с очищенными сточными водами; — Отсутствие обслуживающего персонала. Процесс очистки должен осуществляться в автоматическом режиме. Это неполный перечень проблемных вопросов, которые необходимо решить при создании технологии очистки малых объёмов сточных вод. Большие очистные сооружения не имеют таких проблем, так как на них поступает более-менее равномерный сток,

уже до 20% очищенный в канализационных сетях во время движения на очистные сооружения, разбавленный практически чистыми балластными водами, смешанный с производственными сточными водами, в которых, как правило, в отличии от бытовых сточных вод, азота и фосфора недостаток. В результате, такие сточные воды поступают на большие очистные сооружения в виде идеального для бактерий активного ила «коктейля». У микроорганизмов активного ила малых очистных сооружений такого «счастья» нет. Специалисты в области очистки сточных вод знают, что малые очистные сооружения должны быть сконструированы на более высоком технологическом уровне, чем большие, поскольку должны обеспечить требуемое качество очистки сточных вод в вышеперечисленных экстремальных условиях, без постоянного обслуживающего персонала, с минимальными затратами на их эксплуатацию (электрической и тепловой энергии и т.п.). Другими словами, малые очистные сооружения, очищающие сточные воды от коттеджа, должны быть решены на более высоком технологическом уровне, чем большие очистные сооружения, к примеру, г.Парижа. Любимая фраза некоторых конструкторов малых очистных сооружений — «…при разработке технологии был использован опыт работы больших очистных сооружений…» — является абсурдной, так как вышеприведенные сложные условия очистки сточных вод на малых очистных сооружениях, делают неприемлемым конструирование их по аналогии с большими, тем более, путём их геометрического уменьшения. Часто автоматизацию очистки сточных вод называют «модой». Те, кто утверждает, что автоматизация процессов очистки на МОС не нужна, что автоматизированные установки менее надёжны, чем простые установки, работающие без автоматизации, как аэрируемые проточные септики, имеют смутное представление о биологической очистке сточных вод. В действительности под понятием надёжности МОС подразумевается стабильность протекающих биологических процессов очистки, которые являются необходимым условием стабильности работы ОС, обеспечивающей требуемые высокие показатели очищенных сточных вод. В противном случае, неочищенные сточные воды при залповом сбросе протекут через установку, при этом заилив, и этим уничтожив, дренажную систему. Это будет цена «простой и надёжной» очистной установки. «Мерседес» — сложная машина, но работает надёжно, так как технологические решения на высоком уровне, и компоненты используются надёжные, а «Жигули» — простая машина, но при своей сверхпростоте ломается часто. Так что «простота» в современном мире — это аргумент для бабушек с гуманитарным образованием. Правда, любая сложность должна быть оправдана и направлена на достижение главной цели, в нашем случае — требуемой эффективности очистки, надёжности работы, экономии электроэнергии и эксплуатации установок (даже до 1000 м3/сутки) без постоянного обслуживающего персонала. Визуальное определение нарушения биологического процесса (помутнение очищенных сточных вод, вспухание ила и т.п.) требует 2-3-недельной работы на его восстановление, это же биологический процесс. Без автоматизации обслуживающий персонал только будет констатировать нарушение работы системы, и в ручном режиме пытаться исправить положение, а при автоматическом управлении МОС система стабильно удерживает все параметры биологического процесса в необходимых пределах.

Континуальный и дисконтинуальный способы очистки сточных вод

Различают, как известно, два способа обработки сточных вод — континуальный, когда сточные воды обрабатываются, передвигаясь из одной зоны очистных сооружений в другую, и дисконтинуальный (реактор SBR), когда сточные воды проходят все циклы очистки в одном пространстве сооружения путем чередования условий в нем — аэрация, перемешивание, отстаивание, откачка очищенных сточных вод и избыточного активного ила. Эти два способа имеют свои достоинства и недостатки. При континуальном способе невозможно удерживать необходимую концентрацию активного ила в МОС в пределах 5-6 г/л, что необходимо для окисления повышенного количества жиров и СПАВ, поступающих на установку, так как при залповых поступлениях сточных вод происходит вынос активного ила вследствие повышения скорости восходящего потока воды в отстойнике. Серьезным недостатком континуального способа является залегание и последующее загнивание активного ила во вторичных отстойниках. Отсутствует ритмичность чередования восстановительных и окислительных процессов. При континуальном способе, в период минимальных и максимальных притоков, нарушается расчетное время обработки сточных вод в зонах очистных сооружений. Налипание активного ила на стенках вторичного отстойника с его всплыванием на поверхность, вследствие несанкционированной денитрификации, с последующим оттоком с очищенными сточными водами. Серьезной проблемой этой системы является также необходимость удаления плавающих загрязнений с поверхности отстойников — жиров, частиц активного ила и т.п. Дисконтинуальный способ (реактор SBR), не имеющий указанных проблем, имеет свои недостатки. Активный ил в системе, адаптированный к сточным водам определенного состава, для очистки следующей порции поступающих сточных вод требует определенного времени на адаптацию, в течение которого процесс очистки значительно ухудшается. Как только пройдет его частичная адаптация, в очередном цикле поступают новые сточные воды и проблемы повторяются. В такой системе также не соблюдается один из основных законов инженерной химии — процесс должен продолжаться настолько долго, насколько это возможно. Поскольку реакторы SBR рассчитываются на 4-х часовой цикл очистки, в течение которого окисляются только легко окисляемые органические загрязнения, степень очистки сточных вод недостаточна. Процесс нитрификации происходит после окисления основной части органики, поэтому провести денитрификацию, условиями протекания которой является глубокая нитрификация и наличие легко окисляемой органики, в дисконтинуальной системе не представляется возможным, так как система замкнута, и легко окисляемая органика после нитрификации уже отсутствует. К положительным качествам дисконтинуальной системы можно отнести возможность удерживать высокую концентрацию активного ила в системе без опасения его выноса из установки, так как отстаивание сточных вод в таких системах происходит в состоянии покоя, без движения очищаемых сточных вод. Следующим важным преимуществом является отсутствие необходимости решать проблему удаления плавающих загрязнений с поверхности отстойников, так как очищенные сточные воды откачиваются из реактора активации в конце фазы отстаивания из осветленного слоя под уровнем воды. Этот способ позволяет сэкономить на строительстве вторичного отстойника, так как роль отстойника играет аэротенк, после отключения аэраторов и отстаивания, с последующей откачкой очищенных сточных вод. Следовательно, ввиду сложности очистки малых объёмов сточных вод, МОС должно включать в себя достоинства эти двух способов, но не иметь их недостатков.

Возвратная рециркуляция активного ила

Для чего же нужна рециркуляция возвратного активного ила? Это одно из главных условий хорошей работы любой системы биологической очистки сточных вод, издавна применяемая на ОС. Ил в начале ОС сначала сорбирует на себя органические загрязнения, а потом, по мере обработки сточных вод, двигаясь от приёмной камеры до последнего реактора, окисляет их, а сам регенерируется, становится голодным. Возвратный активный ил, попадая в приемную камеру, будучи голодным, эффективно окисляет новые загрязнения поступающие на установку. Если же не возвращать активный ил с конца в начало очистных сооружений, то в конце ОС активный ил будет самоокисляться, т.е. погибать, так как ему необходимо питание, а там органика почти отсутствует, а в начале ОС активный ил будет перегруженный, не будет эффективно «работать». Без рециркуляции возвратного активного ила не будет происходить денитрификация — удаление азота путем отрыва легко окисляемой органикой поступающих сточных вод атомарного кислорода от нитритов. При этом газообразный азот уходит в атмосферу, т.е. возвращается «домой». Так как аммонийный азот окисляется до нитритов и нитратов только после окисления основной части органики (особенность биологического процесса), т.е. в предпоследнем и последнем реакторах, то единственный шанс встретиться нитритам и нитратам с легко окисляемой органикой — это рециркуляция. Это не полный перечень аргументов необходимости рециркуляции активного ила, с её помощью происходит так же разбавление поступающих на очистку токсичных для активного ила загрязнений и т.п.

Продлённая аэрация с циклически проходящими процессами аэрации и перемешивания в реакторах

При продлённой аэрации с чередованием аэрации и перемешивания в реакторах и возрасте активного ила более 25 суток, развиваются факультативные микроорганизмы, активно участвующие в процессах очистки, как в кислородных, так и в бескислородных условиях. Благодаря этому увеличивается количество аэробного ила в системе, культивируются нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии — в результате эффективно удаляется биологическим путём азот и частично фосфор.

Удаление избыточного активного ила

Избыточный активный ил необходимо регулярно удалять. Утверждение некоторых конструкторов МОС о том, что в их системах ил практически не образуется и его достаточно удалять раз в полгода, равноценно утверждению человека, что он туалетом пользуется раз в полгода, при этом хорошо питаясь. Человек это та же «бактерия», только большая, биологические процессы у него протекают при переваривании пищи подобно процессам, протекающим при окислении органических загрязнений микроорганизмами активного ила. Только «избыточный активный ил человека», то есть то, что он оставляет в известных местах, является «едой» для микроорганизмов активного ила, другими словами, бактерии активного ила доокисляют то, что недоокислил человек. При биологической очистке сточных вод ил нарастает в количестве, которое определяется формулой 0,3БПК + 0,7В.В. (взвешенных веществ).В перерасчете на 1 жителя образуется 1,5 л гравитационно уплотненного избыточного активного ила в сутки (около 98% влажности). Для эффективной очистки сточных вод концентрация активного ила в системе должна быть в пределах 5 – 6 г/л. Избыток ила необходимо из системы регулярно автоматически удалять, поскольку при большей концентрации активного ила будет происходить вторичное загрязнение очищаемых сточных вод в период их минимального притока на очистку, а при меньшей — система не справится с очисткой залповых (по органике) поступлений сточных вод. Ни одно городское очистное сооружение не в состоянии справиться с такой концентрацией СПАВ, жиров и дезинфицирующих растворов, которые поступают со сточными водами на малые очистные сооружения, например, от коттеджа при стирке белья, приготовлении еды или мытье сантехники и полов.

Чрезмерное нарастание активного ила

При «заболевании» по каким-то причинам ила, он становится угнетённым, бактерии практически перестают окислять загрязнения и начинают их сорбировать, объём активного ила резко увеличивается, что приводит к нарушению процесса очистки. Причин этому может быть несколько: поступление на очистку сточных вод, и, соответственно, органики, в количестве, превышающем проектное (активный ил не успевает окислить поступающие загрязнения); сброс на очистку жиров и СПАВ в количестве, превышающем ПДК (при этом хлопья активного ила обволакиваются плёнкой, препятствующей поступлению кислорода к бактериям активного ила); сброс на очистку сточных вод, содержащих токсичные для бактерий активного ила вещества в количествах, превышающих ПДК приёма в городские канализационные сети; сброс на очистку сточных вод с температурой ниже +5 градусов, pH выходящую за пределы 6,5-8,5, повышенной концентрацией солей Сl- (более 350 мг/л) и т.п. Нельзя так же устраивать перед МОС больших накопительных ёмкостей без аэрации, т.к. там будет проходить анаэробный процесс с выделением сероводорода, оказывающего ингибирующее действие на бактерии активного ила МОС. На МОС можно сбрасывать только сточные воды с показателями, допускающими их приём на городские очистные сооружения, в противном случае необходимо предусматривать предочистку.

Удаление азота и фосфора биологическим путём

Одними из основных загрязнителей сточных вод являются азот и фосфор, необходимо создать условия для одновременного их удаления биологическим путем. Для этого необходимо обеспечить чередование аноксидных и оксидных условий в зонах МОС, с возрастом активного ила более 25 суток. Необходимо предусматривать 2-х стадийную нитрификацию и денитрификацию, ввиду сложности этих процессов и резко меняющихся концентраций аммонийного азота, нитритов и нитратов, а также легко окисляемой органики в поступающих на очистку сточных водах. Например, если будет большое количество аммонийного азота, он окислится до нитритов, а потом до нитратов; только если при этом не будет достаточного количества легко окисляемой органики, процесс денитрификации не пройдёт в полном объёме, и на оттоке не будут обеспечены требуемые показатели по азоту. Если же установка имеет несколько зон очистки с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила, то: во-первых, хорошо проходит нитрификация, так как она начинается после окисления основной части органики, что провести в одном аэротенке нельзя, а во-вторых — нитриты с нитратами рано или поздно встретятся с легко окисляемой органикой в условиях дефицита кислорода для прохождения денитрификации. Изъятие фосфора происходит, в основном, благодаря удалению избыточного активного ила, в котором он накапливается PP-бактериями. В обычном активном иле содержится 1,5-2 % фосфора, а в иле, периодически подвергающемся кислородным и бескислородным условиям, PP-бактериями фосфор накапливается в больших количествах (6-8 %). Избыточный активный ил должен удаляться автоматически из аэробной зоны, так как фосфор, накопленный PP-бактериями в аэробной зоне, попадая в бескислородные условия, переходит в растворенное состояние.

Основные критерии, по которым должны конструироваться МОС:

Под понятием надежности МОС понимают стабильность биологических процессов очистки, протекающие, которые являются необходимым условием стабильности работы ОС, обеспечивает высокие показатели очищенных сточных вод. Каким основным требованиям должна отвечать малое очистное сооружение (мощность от 1,5 до 1000 м3 / сут), чтобы обеспечить качественную очистку сточных вод, без постоянного обслуживающего персонала, в условиях растущих цен на энергоносители?

МОС должны конструироваться по следующим критериям:

1. Иметь преимущества континуальной и дисконтинуальнои систем очистки, но не иметь их недостатков.

2. Задерживать и измельчать грубые нечистоты, поступающие со сточными водами.

3. Наличие системы самоочистки сетки задержания грубых нечистот в ПК.

4. Обеспечивать прием залпового сброса сточных вод без выноса ила из установки с очищенными сточными водами.

5. Система биологической очистки МОС должна иметь как минимум пятисть ступеней очистки, с контурной обратной рециркуляцией активного ила.

6. В технологии должна быть заложена минимально 2-х иловая система.

7. Гидравлическая система МОС должна обеспечивать выравнивание залповых поступлений сточных вод и многоконтурную обратную рециркуляцию с интенсивностью, пропорциональной количеству поступающих сточных вод.

8. Обеспечивать удаление азота биологическим путем, создавая условия для прохождения двухступенчатого процесса нитрификации-денитрификации.

9. Автоматически удалять избыточный активный ил.

10. Автоматически поддерживать необходимую концентрацию активного ила в системе с возможностью ее корректировки.

11. Иметь автоматизированную систему аэробной стабилизации и обезвоживания избыточного активного ила без добавления флокулянтов.

12. Автоматически переключаться в экономичные режимы работы при изменении количества сточных вод, поступающих на очистку, с целью экономии электроэнергии, ресурса работы электрооборудования и выравнивания биологического процесса при длительном отсутствии поступления сточных вод. Переключаться в форсажные режимы при поступлении сточных вод в количестве, превышающем расчетную.

13. Применять датчики уровня высокой степени надежности с системой самоочистки.

14. Вывод основных параметров работы установки на монитор контроллера, с возможностью их корректировки в реакторах: времени аэрации, перемешивания, отстаивания, откачки очищенных сточных вод,  желательно через модемную связь.

15. Иметь сигнализацию нарушения работы установки в начальной фазе для того, чтобы принять меры к тому, как возникнет аварийная ситуация.

16. Возможность ремонта или замены любого узла, без остановки работы очистного сооружения.

Применение новых гидроустройств и процессов в МОС

Для создания управляемой саморегулируемой гидро-пневмо-биологической системы необходимо создание и применение совершенно новых саморегулирующихся и управляемых гидроустройств ввиду, как отмечалось выше, сложности удержания стабильного биологического процесса, сильной неравномерности поступления сточных вод на МОС (как по количеству, так и по составу загрязнений), поступлению токсических для микроорганизмов активного ила (СПАВ, дезрастворы, соли марганца при промывке водяных фильтров и т.д.). Эти устройства должны позволить:

— удерживать определённые уровни в зонах установки с целью создания аккумулирующих объёмов для принятия залповых поступлений сточных вод;

— обеспечивать рециркуляцию иловой смеси между реакторами пропорционально количеству поступающих на очистку сточных вод;

— откачивать очищенные сточные воды после отстаивания и гарантировать непопадание в отток плавающих веществ и частиц активного ила;

— обеспечивать объединение нескольких биологических процессов в рамках одного сооружения.

Предлагаемые МОС на рынке стран СНГ

Так как заказчика часто пытались ввести в заблуждение заведомо неверной информацией, то он уже не верит никому, и становится специалистом по нужде, изучая конструкции МОС и принципы очистки сточных вод. Целью этой статьи является предоставление информации о МОС, а заказчик пусть сам разберётся, дополнив свои знания информацией из других источников, а потом решит, какой технологии отдать предпочтение. Большой «секрет» из своих технологий делают, как правило, фирмы выпускающие самые примитивные МОС. Они понимают, что подробно описав в сайте и проспектах свою технологию, всем станет ясно, что такая система работать не будет.

Малые очистные сооружения, имеющиеся на рынке, можно разделить на три группы.

Первая — системы, которые отвечают всем основным требованиям, предъявляемым к малым очистным сооружениям — системы работающие в режиме продлённой аэрации, в которых управление процессом биологической очистки сточных вод происходит с помощью контроллера с разделением фаз очистки (что является оптимальным для малых очистных сооружений), автоматически регулирующие мощность в зависимости от количества поступающих сточных вод, имеющие аккумулирующий объём, для принятия залпового сброса поступающих на установку сточных вод, систему автоматического удаления и аэробной стабилизации избыточного активного ила, имеющие систему сигнализации нарушения работы установки и т.д. К таким малым очисными сооружениям в настоящее время можно отнести только установки BIOTAL, которые имеют двухиловую семиступенчатую очистку.

Ко второй группе МОС относятся системы, в которых решена только часть вышеупомянутых технологических задач.

К третьей группе МОС относятся системы, в которых не решены основные технологические задачи необходимые для качественной очистки малых объёмов сточных вод. К этой группе относятся так же МОС, в которых скомбинированы анаэробные и аэробные зоны очистки, так как при перетекании сточных вод из анаэробной зоны в аэробную и наоборот, анаэробные и аэробные бактерии находятся в угнетенном состоянии, поскольку они не способны сосуществовать в несвойственных им условиях, а для их адаптации необходимо 5-7 суток. Поэтому системы, построенные на таком принципе, не эффективны. МОС второй и третьей групп, как правило, имеют во всех зонах очистки одинаковый уровень обрабатываемых сточных вод, т.е. гидравлически соединены, работают как проточные, что приводит к выбросу из отстойника активного ила при залповом поступлении на установку сточных вод. Необходимая скорость восходящего потока, для эффективного отстаивания во вторичном отстойнике, должна исчисляться долями миллиметра в секунду. А в таких установках, к примеру — при залповом поступлении сточных вод в количестве 0,2 м3(опорожнение ванны), на установку производительностью 1,5 м3/сутки, скорость восходящего потока во вторичном отстойнике будет в пределах 10 мм/секунду, что приведёт к выносу активного ила из установки с последующим выходом из строя дренажной системы.

Именно несанкционированными выбросами из установки избыточного активного ила с очищенными сточными водами, в таких системах «решают вопрос» удаления избыточного активного ила. После этого, конечно, можно утверждать, игнорируя общеизвестные законы природы, что избыточный ил в таких установках не образуется, или что его достаточно удалять один раз в год. Природа поумнее нас, и если бы это было возможно, тогда бы человека Всевышний создал без необходимости заниматься не совсем приятным занятием — ходить в туалет. Такие установки работают без автоматизации, как говорится «на полную», не зависимо от того, поступают сточные воды на установку или нет, что приводит к проблемам, освещённым выше. При изменении количества поступающих на такие установки сточных вод, нарушается, как уже отмечалось выше, расчётное время обработки сточных вод в отдельных зонах установки. Хуже всего, что когда увеличивается количество поступающих на установку сточных вод, то время обработки сточных вод не увеличивается, как это необходимо для обеспечения требуемой очистки, а уменьшается. Это одни из многих проблем таких «дешёвых, простых и надёжных» систем очистки сточных вод. К этому можно добавить ещё то, что такие установки не намного дешевле установок, относящихся к первой группе, а если к этому добавить перерасход электроэнергии в период отсутствия поступления на установку сточных вод и забивание вашего дренажа, то эта дешевизна будет «золотой».

 

Технология BIOTAL — перейдите по ссылке

Заказать звонок
+
Жду звонка!