Мембранно-биологическая очистка сточных вод

Рис. 16. ? Показатели очищенной сточной воды (аммонийный азот и

азот нитритов) и ХПК осветленной воды в период проведения

исследований: 1 - ХПК; 2 - N-NH₄; 3 - N-NO₂

Рис. 17. ? Содержание фосфора фосфатов в осветленной (1)

и очищенной (2) сточной воде в период проведения исследований

Рис. 18. ? Изменение трансмембранного давления мембранного модуля

МСВ-3 при различных гидравлических нагрузках и с учетом

химических промывок

На втором этапе исследований (более 140 суток) первоначально был оптимизирован гидравлический режим установки, так как работа мембранного модуля в значительной степени зависит от гидравлической нагрузки. Всего были отработаны четыре различных гидравлических режима. На рис. 8 отражена динамика трансмембранного давления с начала эксплуатации мембранного модуля установки. В момент запуска было зафиксировано наименьшее давление - 0,1 бар. Затем давление постепенно увеличилось до 0,15-0,17 бар. В среднем при расходе 170 л/ч, что соответствует удельному расходу 12,3 л/(м²Чч), трансмембранное давление держалось на уровне 0,14 бар. Для кратковременного интенсивного режима фильтрации с расходом 270 л/ч (удельный расход 19,6 л/(м²Чч) трансмембранное давление также не превышало 0,2 бар.

При переходе на второй гидравлический режим с более низким расходом откачки пермеата (110 л/ч, или 8 л/(м²Чч) трансмембранное давление снизилось до 0,07 бар и затем постепенно возросло до постоянного значения 0,15 бар. За три месяца эксплуатации с момента запуска установки в пределах номинальной гидравлической нагрузки, рекомендованной фирмой-производителем, не было необходимости в экстренной промывке, что объясняется высокой стойкостью мембранного модуля к засорению при расходах 110-170 л/ч (8-12,3 л/(м²Чч).

При увеличении нагрузки на мембранный блок до 210 л/ч (15,2 л/(м²Чч) в третьем гидравлическом режиме сопротивление мембранных пластин повысилось в течение недели. Об этом свидетельствует резкий скачок трансмембранного давления до 0,75 бар, уменьшение расхода до 140 л/ч (10,1 л/(м²Чч). Для снижения трансмембранного давления была проведена химическая промывка мембранных пластин гипохлоритом натрия с концентрацией 200 мг/л. В результате промывки давление снизилось до 0,45 бар. После непродолжительного периода работы установки с расходом 110 л/ч (8 л/(м²Чч) модуль быт промыт раствором гипохлорита натрия с концентрацией 400 мг/л. Как видно из рис. 8, трансмембранное давление снизилось до 0,17-0,2 бар, что свидетельствует о полной регенерации мембран.

Средние концентрации аммонийного азота и азота нитритов составляли 0,21 и 0,018 мг/л соответственно (рис. 16, табл. 1), что ниже ПДК_рыбхоз соответствующих показателей. Концентрации фосфора фосфатов колебались в интервале 0,1-0,4 мг/л. При этом, как видно из рис. 17, залповые сбросы промышленных сточных вод не оказывают влияния на стабильность процесса нитрификации в отличие от работы установки без мембранного модуля. Наблюдаемое увеличение концентрации N-NH₄ в очищенной воде (синхронно с пиковыми значениями ХПК в осветленной воде) практически не превышало нормативов ПДК_рыбхоз. Применение мембранного модуля стабилизировало процесс удаления аммония.

В ходе исследований проводились замеры концентраций всех форм азота и фосфора фосфатов в каждом реакторе, был получен профиль концентраций загрязнителей по ходу очистки воды. На основе экспериментальных данных был сделан вывод, что для полной нитрификации достаточно двух аэробных реакторов из четырех. Количество унифицированных биореакторов в анаэробной и аноксидной зонах было также избыточно. По результатам испытаний объем аэробной зоны был сокращен в два раза (исключены из работы два реактора). Из эксплуатации были выведены один аноксидный реактор и оба селектора, что привело к уменьшению объема установки на 30%, сокращению периода аэрации иловой смеси до 1,3 ч, времени пребывания в аноксидной зоне до 1,3 ч, в анаэробной зоне до 1,9 ч. Как видно из рис. 6, даже в условиях снижения объема установки на 30% залповые сбросы практически не оказывали влияния на процессы нитрификации. Показатели качества очищенной воды практически не превышали нормативных значений.

Результаты бактериологических и вирусологических исследований сточной воды, очищенной на пилотной установке, представлены в табл. 12. Для сравнения приведены микробиологические показатели биологически очищенной сточной воды Люберецких очистных сооружений, прошедшей УФ-обеззараживание. Количество общих колиформных бактерий (ОКБ) в очищенной воде установки отражает разброс значений в ходе исследования. В 80% проб воды содержание ОКБ было ниже, чем 500 КОЕ/мл, т.е. в пределах норматива. Представленные данные свидетельствуют о том, что ультрафильтрационное мембранное илоотделение позволяет снижать загрязненность очищенной воды по микробиологическим показателям до значений, соответствующих нормативам для водоемов рыбохозяйственного назначения, в 80% проб. При этом обеспечивается качество, сопоставимое с качеством воды, подвергшейся УФ-обработке.

Поскольку вынос взвешенных веществ благодаря использованию мембраны отсутствует, использование MBR-технологии позволяет поддерживать возраст активного ила, оптимизируя его для обеспечения достаточно высокой активности гетеротрофных бактерий и нитрификаторов. В связи с этим технологии на основе MBR-реакторов обеспечивают гарантированное качество очистки от взвешенных и органических веществ и аммонийного азота.

К преимуществам MBR-технологий относятся: значительное снижение объемов сооружений и занимаемой ими площади за счет высоких концентраций активного ила; возможность более высокой нагрузки на единицу объема; значительное снижение количества избыточного активного ила. Применение MBR-технологии перспективны для развития очистных сооружений в условиях ограниченности территорий.

Список литературы

1. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. - М.: Высшая школа, 1990.

2. Chudoba J., Grau P., Ottova V. Control of activated sludge filamentous bulking, selection of microorganisms by means of selector. // Water Res. ? 1973. ? №7.

3. Сhudoba J., Wanner J. Notes on Oxic, Anoxic, and Anaerobic selectors. // Newsletter of the IAWPRC Specialist group on activated sludge population dynamics. ? 1989. ? №1 (2).

4. Никифоров А.С., Куличенко В.В., Жихарев М.И. Обезвреживание жидких радиоактивных отходов. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 183 с.

5. Патент РФ №2054316 РФ. Способ изготовления неорганического сорбента. / Корчагин Ю.П., Хубецов С.Б. ? 1995.

6. Свитцов А.А., Абылгазиев Т.Ж. Мицеллярно-усиленная (реагентная) ультрафильтрация. // Успехи химии. - 1991. ? Вып. №11. ? Т. 60. ? С. 2463-2468.

Размещено на Allbest.ru