Чому Biotal? | BIOTAL очищення стічних вод

Чому Biotal?

При виборі малих очисних споруд (МОС) замовник враховує ціну, термін гарантії, вартість сервісного обслуговування, витрати електроенергії і т.п., але як би не хотілось спростити і здешевити вирішення питання очистки стічних вод, необхідно розуміти, що якість і стабільність показників очищених стічних вод є першочерговим, а досягнути цього в примітивних МОС не являється можливим.

Дещо про МОС

Очистка малих об’ємів стічних вод стає все більше актуальною. На Заході МОС займаються вже давно, але, оскільки показники очистки для малих об’ємів стічних вод в Європі дуже низькі: біологічне споживання кисню (БСК) – 30-60 мг/л, зважені речовини – 30-60 мг/л, азот і фосфор, як правило, взагалі не нормуються, – то європейським інженерам не було сенсу працювати над розробкою ефективних малих очисних споруд. Що стосується міських очисних споруд, то вони вирішені на високому рівні, оскільки значення показників очистки стічних вод там підвищуються при збільшенні продуктивності ОС. Європейські МОС практично не експортуються в країни СНД, оскільки вони не можуть забезпечити нормативні показники очистки. Вимоги до очистки стічних вод в країнах СНД залишились високими незалежно від кількості очищуваних стічних вод. Наукові і проектні інститути працювали в основному над великими очисними спорудами, а малі очисні споруди не сприймались ними серйозно. До останнього часу основними малими очисними спорудами були септики з дренажем. Створювались також МОС по типу великих очисних споруд, шляхом геометричного зменшення їх розмірів, але такий підхід до конструювання МОС є неприпустимим. Для створення МОС, які повинні забезпечити високі показники очистки, необхідний принципово новий підхід. В результаті вищезгаданих причин виник певний вакуум в області малих очисних споруд, який став поштовхом до створення нової технології біологічної очистки стічних вод – BIOTAL. При виборі малих очисних споруд (МОС) замовник враховує ціну, термін гарантії, вартість сервісного обслуговування, затрати електроенергії і т.п., але, як би не хотілось спростити і здешевити вирішення питання очистки стічних вод, необхідно розуміти, що якість і стабільність заданих показників очищених стічних вод є першочерговими, а досягти цього в примітивних МОС неможливо. Які ж основні проблеми очистки малих об’ємів стічних вод? На малі очисні споруди залпом поступають свіжі концентровані стічні води, в яких кількість органіки, азоту і фосфору не відповідає оптимальному для процесу біологічної очистки співвідношенню – 100:5:1 (органіка – азот – фосфор), отже, в примітивних неавтоматизованих системах вказані забруднення, які виходять за межі вказаних пропорцій, будуть відтікати з очищеними стічними водами. Залповий приплив стічних вод – іноді за кілька хвилин на установку може надійти до 25% добового об’єму стічних вод. Установка повинна прийняти залповий приплив без виносу активного мулу з очищеними стічними водами. Тривала відсутність припливу стічних вод на установку, наприклад, у період відпусток. Без автоматичного регулювання потужності відбудеться самоокислення (відмирання) активного мулу, матимемо перевитрату електроенергії та зниження ресурсу обладнання. Надходження зі стічними водами токсичних для мікроорганізмів активного мулу забруднень, наприклад, надходження великої кількості синтетичних поверхнево активних речовин (СПАР) при пранні білизни. Надходження на установку висококонцентрованих стічних вод, наприклад з кухні. При цьому БСК стічних вод може доходити до 2000 мг/л, а, як відомо, при БСК більше ніж 500 мг/л необхідно передбачати мінімально двомулову систему з багатоконтурною зворотньою рециркуляцією активного мулу. Збільшення об’єму активного мулу в процесі очистки. Якщо його регулярно автоматично не видаляти, він буде відтікати з очищеними стічними водами. Відсутність обслуговуючого персоналу. Очистка стічних вод повинна відбуватись в автоматичному режимі. Це неповний перелік проблемних питань, які необхідно вирішити при створенні технології очистки малих об’ємів стічних вод. Великі очисні споруди не мають таких проблем, оскільки надходження стічних вод на великі ОС більш рівномірні.

Ще в каналізаційних мережах стічні води очищуються до 20%, вони розбавлені практично чистими баластними водами.Побутові стічні води змішуються з виробничими стічними водами, в яких, як правило, є нестача азоту та фосфору. Отже, такі стічні води поступають на великі очисні споруди у вигляді ідеального “коктейлю” для бактерій активного мулу. У мікроорганізмів активного мулу малих очисних споруд такого “щастя” немає. Спеціалісти в області очистки стічних вод знають, що малі очисні споруди повинні бути сконструйовані на більш високому технологічному рівні, чим великі ОС, оскільки повинні забезпечити необхідну якість очистки стічних вод у вищевказаних екстремальних умовах, без постійного обслуговуючого персоналу, з мінімальними затратами на їх експлуатацію (електричної, теплової енергії та т.п.). Іншими словами, малі очисні споруди, які очищують стічні води котеджу, повинні вирішуватись на більш високому технологічному рівні, ніж великі очисні споруди, наприклад, м. Парижа. Улюблена фраза деяких конструкторів малих очисних споруд – “…при розробці технології було використано досвід роботи великих очисних споруд…” – є абсурдною, оскільки вище перераховані складні умови очистки стічних вод на малих очисних спорудах, роблять неприпустимим конструювання їх по аналогії з великими, тим більше, шляхом їх геометричного зменшення. Часто автоматизацію очистки стічних вод називають “модою”. Ті, хто стверджує, що автоматизація процесів очистки на МОС не потрібна, що автоматизовані установки менш надійні, ніж прості установки, які працюють без автоматизації, як аеровані проточні септики, помиляються. Насправді під поняттям надійності МОС мається на увазі стабільність біологічних процесів очистки, яка є необхідною умовою стабільності роботи МОС і забезпечує необхідні високі показники очищених стічних вод. Інакше, неочищені стічні води при залповому припливі, перетечуть через установку, при цьому замуливши і пошкодивши дренажну систему. Це й буде ціна “простої та надійної” очисної установки. “Мерседес” – складна машина, але працює надійно, оскільки технологічні рішення, виконані на високому рівні з використанням надійних компонентів. Навпаки, “Жигулі” – проста машина, але при своїй надпростоті ламається часто. Отже “простота” у сучасному світі – це аргумент для бабусь з гуманітарною освітою. Щоправда, будь-яка складність повинна бути виправданою й спрямованою на досягнення головної мети, в нашому випадку – необхідній ефективності очистки, надійності роботи, економії електроенергії, експлуатації установок без постійного обслуговуючого персоналу. Візуальне визначення порушення біологічного процесу (помутніння очищених стічних вод, набухання мулу і т.п.) потребує 2-3-х недільної роботи на його відновлення, це ж біологічний процес. Без автоматизації обслуговуючий персонал тільки буде констатувати порушення роботи системи, і в ручному режимі намагатиметься виправити положення, а при автоматичному управлінні МОС система стабільно підтримує всі параметри біологічного процесу в необхідних межах.

 

 

Континуальний і дисконтинуальний способи очистки стічних вод

Розрізняють, як відомо, два способи обробки стічних вод – континуальний, коли стічні води обробляються, рухаючись з однієї зони очисних споруд в іншу, і дисконтинуальний (реактор SBR), коли стічні води проходять всі цикли очистки в одній ємності споруди шляхом чергування в ній умов: аерація, перемішування, відстоювання, відкачування очищених стічних вод і надлишкового активного мулу. Ці два способи мають свої переваги і свої недоліки. При континуальному способі неможливо утримувати необхідну концентрацію активного мулу в МОС в 5-6 г/л, що необхідно для окиснення підвищеної кількості жирів і СПАР, що надходять на установку, оскільки при залпових скидах стічних вод відбувається виніс активного мулу внаслідок підвищення швидкості висхідного потоку води у відстійнику. Серйозним недоліком континуального способу є залягання і наступне загнивання активного мулу у вторинних відстійниках. Відсутня ритмічність чергування процесів відновлення і окислення. При континуальному способі, в період мінімальних і максимальних притоків, порушується розрахунковий час обробки стічних вод у зонах очисних споруд. Налипання активного мулу на стінках вторинного відстійника з його спливанням на поверхню, внаслідок несанкціонованої денітрифікації, з наступним відтоком з очищеними стічними водами. Серйозною проблемою цієї системи є також необхідність видалення плаваючих забруднень з поверхні відстійників – жирів, частинок активного мулу і т.п.

Дисконтинуальний спосіб (реактор SBR), не маючи зазначених проблем, має свої недоліки. Активний мул в системі, адаптований до стічних вод певного складу, для очистки наступної порції стічних вод, що надходять, потребує певного часу на адаптацію, протягом якого процес очистки значно погіршується. Як тільки відбудеться його часткова адаптація, у черговому циклі надходять нові стічні води і проблеми повторюються. В такій системі також не дотримано одного з основних законів інженерної хімії – процес повинен тривати настільки довго, наскільки це можливо. Оскільки реактори SBR розраховуються на чотиригодинний цикл очистки, протягом якого окислюються лише легкоокислювані органічні забруднення, ступінь очистки стічних вод недостатня. Процес нітрифікації відбувається після окиснення основної частини органіки, тому провести денітрифікацію, умовами перебігу якої є глибока нітрифікація і наявність органіки, що легко окиснюється, в дисконтинуальній системі не вбачається можливим, оскільки система замкнута, і легкоокислювальна органіка в ній вже відсутня. До позитивних якостей дисконтинуальної системи можна віднести можливість утримувати високу концентрацію активного мулу в системі без побоювання його виносу з установки, оскільки відстоювання стічних вод в таких системах відбувається в стані спокою, без руху очищуваних стічних вод. Наступною важливою перевагою є відсутність необхідності вирішувати проблему видалення плаваючих забруднень з поверхні відстійників, оскільки очищені стічні води відкачуються з реактора активації в кінці фази відстоювання з освітленого шару під рівнем води. Цей спосіб дозволяє зекономити на будівництві вторинного відстійника, оскільки аеротенк грає роль відстійника після відмикання аераторів і відстоювання, з наступним відкачуванням очищених стічних вод. Відповідно, з огляду на складність очистки малих об’ємів стічних вод, МОС повинні включати в себе переваги цих двох способів, але не мати їх недоліків.

Зворотна рециркуляція активного мулу

Для чого ж потрібна рециркуляція зворотного активного мулу? Це одна з головних умов хорошої роботи будь-якої системи біологічної очистки стічних вод, яка здавна використовується на ОС. Мул на початку ОС спочатку сорбує на себе органічні забруднення, а потім, по мірі оброблення стічних вод, рухаючись від приймальної камери до останнього реактора, окислює їх, а сам регенерується, стає “голодним”. Зворотній активний мул, потрапляючи в приймальну камеру ефективно окислює нові забруднення, які поступають на установку. Якщо ж не повертати активний мул з кінця в початок очисних споруд, то в кінці ОС активний мул буде самоокислятись, тобто гинути, оскільки йому необхідне харчування, а там органіка майже відсутня, а на початку ОС активний мул буде перевантажений, не буде ефективно “працювати”. Без рециркуляції зворотного активного мулу не буде відбуватись денітрифікація – видалення азоту шляхом відриву легкоокислюваною органікою стічних вод атомарного кисню від нітритів. При цьому газоподібний азот виділяється в атмосферу, тобто повертається “додому”. Оскільки амонійний азот окислюється до нітритів і нітратів лише після окислення основної частини органіки (особливість біологічного процесу), тобто в передостанньому і останньому реакторах, то єдиний шанс зустрітися нітритам і нітратам з легкоокислюваною органікою – це рециркуляція. Це не повний перелік аргументів необхідності рециркуляції активного мулу, за її допомоги відбувається також розбавлення токсичних для активного мулу забруднення, які поступають на очистку і т.п.

Продовжена аерація з процесами аерації і перемішування в реакторах, які відбуваються циклічно

При продовженій аерації з чергуванням аерації і перемішування в реакторах і віком активного мулу більше ніж 25 діб, розвиваються факультативні мікроорганізми, які активно беруть участь в процесах очистки, як у кисневих, так і в безкисневих умовах. Завдяки цьому збільшується кількість аеробного мулу в системі, культивуються бактерії, які нітрифікуються і денітрифікуються – в результаті ефективно видаляється біологічним шляхом азот і частково фосфор.

Видалення надлишкового активного мулу

Надлишковий активний мул необхідно регулярно видаляти. Твердження деяких конструкторів МОС про те, що в їх системах мул практично не утворюється і його достатньо видаляти раз в півроку, рівноцінно твердженню людини, що вона туалетом користується раз в півроку, при цьому добре харчуючись. Людина це та ж “бактерія”, тільки велика, біологічні процеси у неї протікають при перетравлюванні їжі подібно процесам, які протікають при окисленні органічних забруднень мікроорганізмами активного мулу. Лише “надлишковий активний мул людини”, тобто те, що вона залишає у відомих місцях, є “їжею” для мікроорганізмів активного мулу, іншими словами, бактерії активного мулу доокислюють те, що недоокислила людина. При біологічній очистці стічних вод мул наростає в кількості, яка визначається формулою. 0,3БПК + 0,7 З.Р. (завислих речовин). В перерахунку на 1 мешканця утворюється 1,5 л гравітаційно ущільненого надлишкового активного мулу на добу (близько 98% вологості). Для ефективної очистки стічних вод концентрація активного мулу в системі повинна бути в межах 5 – 6 г/л. Надлишок мулу необхідно з системи регулярно автоматично видаляти, оскільки при більшій концентрації активного мулу буде відбуватися повторне забруднення очищуваних стічних вод в період їх мінімального притоку на очистку, а при меншій – система не справиться з очисткою залпових (по органіці) надходжень стічних вод. Жодна міська очисна споруда не в змозі впоратися з такою концентрацією СПАР, жирів та дезінфікуючих розчинів, які надходять зі стічними водами на малі очисні споруди, наприклад, від котеджу під час прання білизни, приготування їжі або миття сантехніки та підлог.

Надмірне наростання активного мулу

При “захворюванні” мулу з якихось причин, він стає пригніченим, бактерії практично перестають окислювати забруднення і починають їх сорбувати, об’єм активного мулу різко збільшується, що призводить до порушення процесу очистки. Причин для цього може бути декілька: надходження на очистку стічних вод, і, відповідно, органіки, в кількості, яка перевищує проектну (активний мул не встигає окислити забруднення, які поступають); скид на очистку жирів і СПАР в кількості, яка перевищує ГДК (при цьому пластівці активного мулу огортають плівкою, яка перешкоджає поступленню кисню до бактерій активного мулу); скид на очистку стічних вод, які отримали токсичні для бактерій активного мулу речовини в кількостях, які перевищують ГДК приймання в міські каналізаційні мережі; скид на очистку стічних вод з температурою нижче +5 градусів, pH яка виходить за межі 6,5-8,5, підвищеної концентрацією солей Сl-  (понад 350 мг/л) і т.п. Неможна також влаштовувати перед МОС великих накопичувальних місткостей без аерації, оскільки там буде проходити анаеробний процес з виділенням сірководню, який має інгібуючий вплив на бактерії активного мулу МОС. На МОС можна скидати лише стічні води з показниками, які допускають їх приймання на міські очисні споруди, в іншому випадку необхідно передбачити передочистку.

Видалення азоту і фосфору біологічним шляхом

Одними з основних забрудників стічних вод є азот і фосфор, тому необхідно створити умови для одночасного видалення їх біологічним шляхом. Для цього необхідно забезпечити чергування аноксидних і оксидних умов в зонах МОС, з віком активного мулу більше ніж 25 діб. Необхідно передбачати 2-х стадійну нітрифікацію і денітрифікацію, зважаючи на складність цих процесів і концентрацій амонійного азоту, нітритів і нітратів, які різко змінюються, а також легкоокислюваної органіки в стічних водах, які поступають на очистку. Наприклад, якщо буде велика кількість амонійного азоту, він окислиться до нітритів, а потім до нітратів; тільки якщо при цьому не буде достатньої кількості легкоокислюваної органіки, процес денітрифікації не пройде в повному об’ємі і на відтоці не будуть забезпечені необхідні показники по азоту. Якщо ж установка має декілька зон очистки з багатоконтурною зворотною рециркуляцією активного мулу, то: по-перше, добре проходить нітрифікація, оскільки вона починається після окислення основної частини органіки, що провести в одному аеротенку неможливо, а по-друге – нітрити з нітратами рано чи пізно зустрінуться з легкоокислюваною органікою в умовах дефіциту кисню для проходження денітрифікації. Вилучення фосфору відбувається, в основному, завдяки видаленню надлишкового активного мулу, в якому він накопичується PP-бактеріями. У звичайному активному мулі міститься 1,5-2 % фосфору, а в мулі, який періодично піддається кисневим в безкисневих умовам, PP-бактеріями фосфор накопичується у великих кількостях (6-8 %). Надлишковий активний мул повинен видалятися автоматично з аеробної зони, оскільки фосфор, накопичений PP-бактеріями в аеробній зоні, потрапляючи в безкисеневі умови, переходить в розчинений стан.

Основні критерії за якими повинні конструюватися МОС:

Під поняттям надійності МОС розуміють стабільність біологічних процесів очистки, що протікають, які є необхідною умовою стабільності роботи ОС, що забезпечує потрібні високі показники очищених стічних вод. Яким основним вимогам повинна відповідати мала очисна споруда (потужність від 1,5 до 1000 м3/добу), щоб забезпечити якісну очистку стічних вод, без постійного обслуговуючого персоналу, в умовах зростаючих цін на енергоносії?

МОС повинні  конструюватися за наступними критеріями:

1. Мати переваги континуальної і дисконтинуальної систем очистки, але не мати їх недоліків.

2. Затримувати та подрібнювати грубі нечистоти, що надходять зі стічними водами.

3. Наявність системи самоочистки сітки затримання грубих нечистот в ПК.

4. Забезпечувати прийом залпового скиду стічних вод без виносу мулу з установки з очищеними стічними водами.

5. Система біологічної очистки МОС повинна бути мінімально п’ятиступенева, з триконтурною зворотною рециркуляцією активного мулу.

6. В технології повинна бути закладена мінімально двомулова система.

7. Гідравлічна система МОС повинна забезпечувати вирівнювання залпових надходжень стічних вод і багатоконтурну зворотну рециркуляцію з інтенсивністю, пропорційною кількості стічних вод, що надходять.

8. Забезпечувати видалення азоту біологічним шляхом, створюючи умови для проходження двоступінчатого процесу нітрифікації-денітрифікації.

9. Автоматично видаляти надлишковий активний мул.

10. Автоматично підтримувати необхідну концентрацію активного мулу в системі з можливістю її коригування.

11. Мати автоматизовану систему аеробної стабілізації і зневоднення надлишкового активного мулу без додавання флокулянтів.

12. Автоматично перемикатися в економічні режими роботи при зміні кількості стічних вод, що надходять на очистку, з метою економії електроенергії, ресурсу роботи електрообладнання і вирівнювання біологічного процесу при тривалій відсутності надходження стічних вод. Перемикатися в форсажні режими при надходження стічних вод в кількості, що перевищує розрахункову.

13. Застосовувати датчики рівня високого ступеня надійності з системою самоочистки.

14. Вивід на монітор контролера основних параметрів роботи установки з можливістю їх коригування в реакторах: часу аерації, перемішування, відстоювання, відкачування очищених стічних вод, бажано через модемний зв’язок.

15. Мати сигналізацію порушення роботи установки в початковій фазі для того, щоб вжити заходів до того, як виникне аварійна ситуація.

16. Можливість ремонту або заміни будь-якого вузла, без зупинки роботи очисної споруди.

Застосування нових гідропристроїв і процесів в МОС

Для створення керованої саморегульованої гідро-пневмо-біологічної системи необхідне створення і застосування абсолютно нових саморегульованих і керованих гідропристроїв зважаючи, як відзначалось вище, на складність утримання стабільного біологічного процесу, сильної нерівномірності надходження стічних вод на МОС (як по кількості, так і по складу забруднень), надходженню токсичних для мікроорганізмів активного мулу (СПАР, дезрозчини, солі марганцю при промивці водяних фільтрів і т.д.). Ці пристрої повинні дозволити:

– утримувати певні рівні в зонах установки з ціллю створення акумулюючих об’ємів для прийняття залпових надходжень стічних вод;

– забезпечувати рециркуляцію мулової суміші між реакторами пропорційно до кількості які надходять на очистку стічних вод;

– відкачувати очищені стічні води після відстоювання і гарантувати непотрапляння у відтік плаваючих речовин і частинок активного мулу;

– забезпечувати об’єднання декількох біологічних процесів в рамках одної споруди.

МОС, що пропонуються на ринку країн СНД

Оскільки замовників часто намагалися ввести в оману заздалегідь невірною інформацією, то вони вже не вірять нікому, і стають спеціалістами за потребою, вивчаючи конструкції МОС і принципи очистки стічних вод. Метою цієї статті є надання інформації про МОС, а замовник нехай сам розбереться, доповнивши своє знання інформацією з інших джерел, і тоді вирішить, якій технології надати перевагу. Великий «секрет» зі своїх технологій роблять, як правило, фірми, що випускають найпримітивніші МОС. Вони розуміють, що така система працювати не буде.

Малі очисні споруди, що існують на ринку, можна розділити на три групи:

Перша – системи, які відповідають усім основним вимогам, що відносяться до малих очисних споруд – системи, які працюють в режимі продовженої аерації, де управління процесом біологічної очистки стічних вод відбувається за допомогою контролера з розділенням фаз очистки (що являється оптимальним для малих очисних споруд), системи, які автоматично регулюють потужність в залежності від кількості стічних вод, що надходять, мають акумулюючий об’єм, для прийняття залпового скиду поступаючих на установку стічних вод, систему автоматичного видалення, аеробної стабілізації і зневоднення надлишкового активного мулу, мають систему сигналізації порушення роботи установки і т.д.  До таких малих очисних споруд на сьогоднішній день можна віднести тільки установки BIOTAL, що мають двомулову семиступінчату очистку.

До другої групи МОС відносяться системи, в яких вирішено лише частину вищезгаданих технологічних задач.

До третьої групи МОС відносяться системи, в яких не вирішено основні технологічні задачі, які необхідні для якісної очистки малих об’ємів стічних вод. До цієї групи відносяться також МОС, в яких скомбіновано анаеробні і аеробні зони очистки, оскільки при перетіканні стічних вод з анаеробної зони в аеробну і навпаки, анаеробні і аеробні бактерії знаходяться в пригніченому стані, так як вони не здатні співіснувати в невластивих їм умовах, а для їхньої адаптації необхідно 5-7 діб. Тому системи, побудовані на такому принципі, не ефективні. МОС другої і третьої груп, як правило, мають у всіх зонах очистки однаковий рівень стічних вод, що обробляються, тобто гідравлічно сполучені, працюють як проточні, що приводить до викиду з відстійника активного мулу при залповому надходженні на установку стічних вод. Необхідна швидкість висхідного потоку, для ефективного відстоювання у вторинному відстійнику, повинна вимірюватися долями міліметра в секунду. А в таких установках, наприклад, при залповому надходженні стічних вод у кількості 0,2 м3 (спорожнення ванни), на установку продуктивністю 1,5 м3/добу, швидкість висхідного потоку у вторинному відстійнику буде в межах 10 мм/с, що призведе до виносу активного мулу з установки з наступним виходом з ладу дренажної системи.

Саме несанкціонованим виносом з установки надлишкового активного мулу з очищеними стічними водами в таких системах вирішують питання «видалення надлишкового активного мулу». Після цього, звісно, можна стверджувати, ігноруючи загальновідомі закони природи, що надлишковий активний мул в таких установках не утворюється, або що його достатньо видаляти раз на рік. Природа розумніша за нас, і якби це було можливо, то людину б Всевишній створив без необхідності займатися не зовсім приємною справою – ходити в туалет. Такі установки працюють без автоматизації, як то кажуть «на повну», незалежно від того, надходять стічні води на установку чи ні, що призводить до проблем, що були висвітлені вище. При зміні кількості стічних вод, що надходять такі установки порушується, як відмічалося вище, розрахунковий час обробки стічних вод в окремих зонах установки. Гірше за все те, що коли збільшується кількість стічних вод, що надходять на установку, час обробки стічних вод не збільшується, як це необхідно для забезпечення потрібної очистки, а зменшується. Це одні з багатьох проблем таких «дешевих, простих і надійних» систем очистки стічних вод. До цього можна додати ще те, що такі установки не набагато дешевші за установки, що відносяться до першої групи, а якщо до цього додати перевитрату електроенергії в період відсутності надходжень на установку стічних вод і забивання Вашого дренажу, то ця дешевизна буде «золотою».

 

Технологія BIOTAL – перейдіть за посиланням

Замовити дзвінок
+
Чекаю дзвінка!