Мембранный биорекатор

В последнее время общество стало задумываться о необходимости сохранения окружающей среды. В реки и водоемы запрещено сбрасывать неочищенную воду, СанПиН выдвигает определенные требования к качеству стоков, которые могут попасть в реки, каналы и озера рыб-хозяйственного значения. Вследствие этого компании, занимающиеся очистными сооружениями, стали прибегать к биологической очистке для бытовых и близких к ним по составу сточных вод.
Для того, чтобы освободить воду от активного ила еще недавно требовалась целая система биологической очистки: вода претерпевала отстаивание, проходила через фильтры доочистки, аэротенки и вторичные отстойники, и только после этого достигала необходимого качества. Однако в 1960-ых годах появился новый метод биологической очистки, в основе которого лежал мембранный биореактор.

Немного из истории

Биотехнология как наука была основана намного раньше, в 1933 г А. Клюйвер и Л. Перкин подробно изучали тему микроорганизмов. Результатом их работы стала исследовательская под названием «Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов", в которой излагались основные способы культивирования микроорганизмов. В промышленность же биотехнология пришла значительно позже, толчком для этого послужила Вторая мировая война, во время которой появилась резкая необходимость в производстве антибиотиков огромными партиями. После этого среди самых серьезных вех развития биотехнологии можно выделить работу, посещенную принципам работы биореактора. Это и положило начало своеобразному перевороту в сфере биоочистки.

К концу 1980-ых годов специалисты в Японии и Северной Америке независимо друг от друга пришли к идее погружения мембраны в биореакторе. Вскоре изобретение было запатентовано и открыто для широкого доступа, вследствие чего многие частные предприятия взяли его на вооружение и стали развивать. В МБР к биологической очистке активным илом прибавилась механическая мембранная фильтрация, пришедшая на замену методу осаждения и лучше отделяющая иловую смесь.

Устройство биореактора

Конструкция мембранного биореактора представляет собой совмещение ультрафильтрационной установки со стандартным биореактором, в котором с помощью смешения газовой и жидкой частей создаются условия для жизнедеятельности попадающих в него микроорганизмов. Мембранный модуль позволяет быстро и качественно отделить ил.

Мембранный модуль образуется 10-20 кассетами с мембранами, в которых находятся пучки мембранных волокон (число волокон варьируется от 100 до 1000) с микрофильтрами, имеющими размер пор 0,1 – 1 мкм и ультрафильтратами с размером пор 0,01 – 0,1 мкм. Такая система позволяет отфильтровать весь ил, организмы которого не способны проникнуть сквозь столь мелкие волокна. Соответственно. Показатели взвешенных веществ в порпущенной сквозь волокна воде не превышают 1мг/литр.

Внутри мембранного волокна находится самовсасывающий насос, благодаря которому создается вакуум. Действие которого необходимо для фильтрации. Смесь сточных вод таким образом фильтруется извне внутрь, активный ил остается в мембранном резервуаре и находится во взвешенном состоянии, в то время как очищенная вода «уходит» на станцию обеззараживания.

Очистка с использованием мембранного биореактра имеет целый ряд преимуществ:

• 1. МБР способен справиться с процессом очистки без подключения каких-либо дополнительных блоков дочистки.
• 2. МБР может производить «серые» воды, которые имеют достаточный уровень очистки для того, чтобы быть сброшенными в естественные водоемы, а также использовать в системе полива.
• 3. МБР за счет мембран может работать с той же производительностью, что и стандартный биореактор, обрабатывать активный ил большей концентрации, однако иметь намного меньший объем. Это позволяет сократить занимаемую им площадь на 50%, мобилен.
• 4. Объем избыточного ила в МБР существенно сокращен, что улучшает процесс утилизации и снижает стоимость системы обезвоживания.
• 5. МБР помогает избежать дополнительной фильтрации и обеззараживания, которые осуществляются добавлением гипохлорита натрия или ультрафиолетовых ламп, что является недостаточно эффективным и требует использования дополнительных технологий.
• 6. В отличие от стандартного биореатора, присутствие персонала для контроля МБР не обязательно.
• 7. Качественная очистка воды от всех микроорганизмов приводит к улучшению показателей ХПК,БПКполн.,Взвешенных веществ.
• 8. МБР увеличивает возраст ила (если в обычных очистных сооружениях возраст ила не может превышать 15 суток, то в мембранных биореакторах активный ил может жить 30 и более суток). Это способствует удалению азота и, в то же время, значительно сокращает объем осадка.

На схеме верхняя строка — стандартный биореактор, нижняя — МБР.

Сегодня мембранные технологии все более активно применяются в сфере водоподготовки и очистки природных и сточных вод. Ультрофильтрация широко применяется при доочистке хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод. В Российской Федерации, однако, эти методы биологической очистки только начинают развиваться, чему и способствует ряд частных фирм.

Компания АО «Флотенк», в частности, стремится идти в ногу с передовыми мировыми технологиями, поэтому также начинает внедрение мембранных биореакторов в систему биологической очистки сточных вод. В 2014 году «Флотенк» закупил испанские мембраны, которые легли в основу собранных на заводе компании биореакторов. Уже в начале 2015 года две такие установки были отправлены в г. Нарын в Киргизии и в г. Хорог в Таджикистане, где успешно установлены и включены в работу.

АО «Флотенк» планирует в ближайшем будущем развивать эту область, увеличивать объем производства мембранных биореакторов и запускать активный процесс поставки подобных установок своим заказчикам.