Мембранные биореакторы для очистки сточных вод
Журнал: Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №14(150)
Рубрика: Технические науки
Научный журнал «Студенческий форум» выпуск №14(150)
Мембранные биореакторы для очистки сточных вод
Аннотация. Проведен технологический расчет и технико-экономическая оценка очистных сооружений по сравниваемым вариантам: технологическая схема очистки с использованием МБР и традиционная схема очистки.
Ключевые слова: мембранный биореактор, традиционная схема, очистные сооружения, сточная вода, отстойник, аэротенк.
Ежегодно значительно ухудшается экологическая ситуация, около 30 млрд. м3 сточных вод сбрасываются в водные объекты недостаточно очищенными. В настоящее время возможности традиционных процессов биологической очистки с активным илом исчерпывают себя. К основным недостаткам классической технологии относятся большие площади, занимаемые аэротенками и отстойниками, и неудовлетворительная степень очистки. Современные СП [1] ужесточают требования к очистке от биогенных загрязнений азота и фосфора. Необходимая эффективность биологической очистки и сокращение занимаемых площадей может быть достигнуты внедрением мембранных биореакторов (МБР).
Мембранный модуль состоит из кассет, в каждой располагаются до 15 пучков мембранных волокон - полых нитей наружным диаметром около 2 мм и длиной до 2 м. Поверхность нити – ультрафильтрационная мембрана с размером пор 0,03 – 0,1 мкм, что позволяет создать барьер от проникновения организмов активного ила размером более 0,5 мкм [2].
Рисунок 1. Схема мембранного биореактора:
1 - реактор, 2 - аэратор, 3 - половолоконные мембраны, 4 -подача воздуха, 5 – отвод очищ. воды, 6, 9 - насосы, 7 - манометр, 8 – отвод фильтрата
Сточная вода и активный ил фильтруются через поверхность мембран под действием вакуума. После этого очищенная вода идёт на обеззараживание, а активный ил поддерживается во взвешенном состоянии и остаётся в мембранном резервуаре.
Для борьбы с осадкообразованием применяют промывку обратным током фильтрата. Срок службы мембран достигает 8 лет при соблюдении регламентируемой производителем технологии обслуживания.
Сравним традиционную схему очистки и схему с использованием МБР для станции очистки городских сточных вод производительностью 30 тыс. м3/сут [3].
Таблица 1.
Исходные данные
|
№ п/п |
Параметр |
Количество |
|---|---|---|
|
1 |
Расход ст. вод, м3/сут |
30000 |
|
2 |
Коэффициент часовой неравномерности, мах |
1,59 |
|
3 |
Максимальный часовой расход ст. вод, м3/час |
1988 |
|
4 |
Взвешенные вещества в исх. воде, мг/л |
154 |
|
5 |
ХПК исх. воды, мг/л |
169 |
|
6 |
БПК5/ХПК |
0,65 |
|
7 |
Азот аммонийных исх. воды, мг/л |
13 |
Рисунок 2. Традиционная схема очистки сточных вод
Рисунок 3. Технологическая схема очистки сточных вод с использованием мембранных биореакторов без первичных отстойников
Таблица 2.
Технологический расчёт очистных сооружений по сравниваемым вариантам
|
№ п/п |
Параметр |
Технологическая схема очистки с использованием МБР |
Традиционная схема очистки |
|---|---|---|---|
|
1 |
ХПК очищ. воды, мг/л |
30 |
50 |
|
2 |
БПК5 очищ. воды, мг/л |
<1 |
6 |
|
3 |
Азот аммонийный очищ. воды, мг/л |
0,4 |
0,4 |
|
4 |
Азот нитратов очищ. воды, мг/л |
9 |
9 |
|
5 |
Азот нитритов очищ. воды, мг/л |
0,02 |
0,02 |
|
6 |
Продолжительность аэрации по БПК в аэротенке, час |
5,3 |
17,1 |
|
7 |
Требуемый объем аэротенка, м3 |
6672,8 |
21382 |
|
8 |
Требуемая площадь реактора МБР/аэротенка, м2 |
1668 |
5346 |
|
9 |
Требуемая площадь отстаивания в первичном отстойнике, м2 |
|
2260 |
|
10 |
Требуемая площадь отстаивания во вторичном отстойнике, м2 |
|
2260 |
|
11 |
Требуемая площадь блока доочистки, м2 |
|
3000 |
|
12 |
Занимаемая площадь ОС, м2 |
1668 |
12866 |
Таблица 3.
Технико-экономическая оценка
|
№ п/п |
Сравниваемый вариант |
Стоимость строительно-монтажных работ, тыс. руб. |
|
1 |
Традиционная схема очистки сточных вод |
99550,77 |
|
2 |
Технологическая схема очистки сточных вод с использованием мембранных биореакторов без первичных отстойников |
98350,82 |
Выводы
- Неудовлетворительная степень очистки и использование больших площадей под очистные сооружения (ОС) привели к тому, что потенциальные возможности традиционной схемы очистки сточных вод исчерпали себя.
- При использовании МБР происходит:
- сокращение площадей, занимаемых очистными сооружениями (в 7 раз), благодаря исключению из технологической схемы первичных и вторичных отстойников, блока доочистки;
- возрастание окислительной мощности в 3-4 раза;
- улучшение качества очищенных стоков по ХПК и БПК5.
- Стоимость строительно-монтажных работ по сравниваемым вариантам практически равна, но применение технологии с использованием МБР приводит к экономии расходов на амортизацию, зарплату цехового персонала, затраты электроэнергии и содержание и текущий ремонт зданий и сооружений, которые были исключены из технологической схемы.
