VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

По причине огромного разнообразия промышленных объектов и индивидуального состава стоков каждого из них, типовых решений водоочистки не существует. Однако есть общие требования- максимальная очистка воды от загрязнителей, минимальные затраты на строительство очистных сооружений, максимальный возврат очищенной воды в цикл. Решением данной проблемы занимаются как на локальном уровне предприятий, так и в мировом научном сообществе. Одним из вариантов инновационных решений проблемы является мембранный биореактор (далее МБР).

Мембранные биореакторы- это синтез двух технологий водоочистки, биологической и мембранной. Мембранная очистка, сама по себе, это комплекс полупроницаемых мембран, отделяющих фильтрат от очищаемой суспензии. Жидкая часть может пройти через перегородку мембраны, а твердые частички загрязнителей, ввиду большего размера молекул, остаются на поверхности. Материалы мембраны могут быть различными- полимеры, силикаты, металлы, графит, сажа, керамика, а так же клеточные оболочки бактерий и микроорганизмов.[2]

Биологический метод очистки основан на способности микроорганизмов использовать различные составляющие сточных вод в качестве источника питания для своей жизнедеятельности. Задачей бактерий является превращение загрязнителей в безвредные продукты окисления. Процесс биохимического разрушения позволяет решать часть задач по очистке сточных вод предприятия, но имеет и свои существенные недостатки, которые решаются путем синтеза с мембранной технологией.

Система МБР состоит из аэротенка и мембранного модуля. Обрабатываемые сточные воды попадают в аэротенк, где взаимодействуют с концентрированным активным илом (биомассой бактерий). Микроорганизмы начинают переработку органических и неорганических загрязнителей, разлагая их на безвредные оксиды. Затем иловая смесь циркулирует через модуль мембран, состоящий из 10-20 кассет с мембранными волокнами. Циркуляция производится под действием вакуума, создаваемого на внутренней стороне модуля насосом фильтрации. В ходе протягивания жидкости через мембраны происходит отделение твердых и коллоидных частиц на волокнах. Очищенная вода после биореактора поступает по водонапорным трубам на обеззараживание, а активный ил в полном объеме остается в аэротенке.[3]

При очистке промышленных стоков, МБР могут производить воды достаточной степени очистки для подачи ее на повторный цикл.

Эффективность использования мембранных биореакторов оценивается в сравнении с применением традиционной биологической системы очистки- комбинацией отстойников и аэротенков. В примере анализировались показатели эффективности очистки от азотных загрязнителей, площадь, занимаемая очистными сооружениями, размер капитальных затрат на их строительство.

Ниже, в таблице 1 приведены сравнительные характеристики двух систем очистки, в случае если суточный расход сточных вод одинаков и равен 30000 кубометров. [1]

Таблица-1. Технологический расчёт очистных сооружений по сравниваемым вариантам.

Анализируя данные таблицы, можно сделать вывод, что эффективность очистки по двум способам одинаковая, однако существенным различием становится размеры очистных сооружений. Наглядно видно, что площадь, занимаемая объектами уменьшается в 4 раза, что позволяет существенно сэкономить на этапе покупки земли.

В таблице 2 приведены расчеты для оценки капитальных затрат на строительство объектов водоочистки по двум вариантам.

Таблица 2- Стоимость строительно-монтажных работ по двум вариантам.

Видно, что стоимость строительства равна, за счет высоких затрат на дорогостоящие мембраны МБР. Однако, снижение затрат можно прогнозировать по статьям расходов на текущий ремонт зданий и сооружений, заработную плату цехового персонала, в связи с уменьшением необходимого числа работников, уменьшение амортизационных отчислений на здания и сооружения.

Итак, какие же преимущества имеет мембранный биореактор перед другими методами, помимо эффективной очистки стоков предприятий.

Во-первых, преимуществом использования мембранного биореактора является снижение объемов избыточного ила, в следствие того, что микроорганизмы, постоянно проходя через цикл вынуждены тратить энергию на поддержание жизнедеятельности, а не на размножение.

Во-вторых, в процессе очистки образуется только вода и активный ил, который можно утилизировать в случае его повышенной концентрации. Ил схож по своим свойствам с обычным гумусом, содержащим огромное количество веществ питания растений. Ил является эффективным сорбентом радионуклидов, тяжелых металлов и органических соединений. Данные опасные вещества связываются и теряют способность к биологическому поглощению. Сдерживающим фактором использования ила в качестве удобрения сельскохозяйственного назначения является наличие высоких содержаний в нем бензапирена (130-600 мг/кг), которое заметно превышает ПДК почв (0.02 мг/кг). Однако, данный ил можно употребить для рекультивации земель нарушенного производством участка. В таком случае, на территории санитарно-защитной зоны воссоздается плодородный слой почвы, благоприятствующий росту растений, которые в свою очередь могут задерживать часть атмосферных выбросов предприятия. Данный способ утилизации запатентован и внедрен на ОАО «Уфанефтехим».

В-третьих, в технологии МБР не используются химические реагенты, оказывающие неблаготворное влияние на окружающую среду.

Существенным фактором, говорящим за МБР является сокращение границы землеотвода под очистные сооружения. МБР позволяет использовать только один аэротенк, уменьшенного объема. В реакторе циркулирует ил повышенной концентрации, увеличивающий выход очищенной воды, при малом размере резервуара. Так же при использовании МБР пропадает необходимость в отстойниках, песчаных фильтрах и прочих объемных атрибутах биологической технологии водоочистки.

Производительность реактора может меняться без изменения технологического процесса, путем увеличения или уменьшения мембранных модулей.

Степень очистки воды при использовании МБР очень высока- стоки не содержат взвешенных частиц, бактерий, вирусов, частичек активного ила, потому что поры мембран меньше размера бактерий.

На данный момент, технология МБР является очень перспективным направлением. Постоянно проводятся исследования с целью модернизации системы, повышения эффективности очистки стоков.

Список использованной литературы.

1.Киристаев А.В. Диссертационное исследование на тему: Очискта сточных вод в мебранном биореакторе; г. Москва-2008.

2.Режим доступа: http://www.abok.ru/for_spec/

3.Режим доступа: http://hydropark.ru

Код для цитирования: Скопировать