Сотрудниками фирмы «Аквацентр» разработана технология очистки стоков, на базе которой создана линейка малых очистных сооружений типа «ПЛАТОН» производительностью от 15 до 400 м3/сут.
Технология предусматривает полную биологическую очистку сточных вод с удалением соединений азота и фосфора, а также глубокую минерализацию осадка. Процесс очистки сточных вод является биологическим, без применения химикатов и использует собственные природные ресурсы для перевода сточных вод в прозрачную жидкость без цвета и запаха. Все это происходит благодаря биореактору, где насыщенные кислородом микроорганизмы прикрепляются к затопленной технологической загрузке, образуя биомассу, готовую быстро и эффективно очищать сточную воду.
Основные конструктивные особенности МОС типа «ПЛАТОН» прошли промышленную апробацию на нескольких станциях биологической очистки. Опыт эксплуатации этих станций показал перспективность разработанных технологических приемов и надежность данного метода очистки сточных вод.
Очистные сооружения типа Платон имеют в своем составе модуль биологической очистки, выполненный из монолитного железобетона, представляющий собой группу емкостей (секций), разделенных между собой перегородками. Возможны варианты заглубленного и полузаглубленного расположения модуля биологической очистки.
Также возможен вариант подземного расположения с использованием площадки ОС под автомобильную стоянку.
Помимо модуля биологической очистки, очистные сооружения включают в себя техническое помещение (здание), в котором предполагается расположить воздуходувное оборудование, запорную арматуру, пульт управления, насосы –дозаторы раствора гипохлорита натрия.
Здание предлагается размещать на стандартной дорожной плите.
Габариты здания в плане : 2 х 6 м. Высота здания, включая толщину плиты 0,2м, составляет – 2,2 м.
Возможны варианты заглубленного и полузаглубленного расположения здания.
Биореактор
Основным звеном модуля биологической очистки является 4-х ступенчатый биореактор. Его конструкция представляет собой четыре последовательно размещенных секции, работающих в режиме циркуляции-вытеснения.
Секции биореактора имеют вытянутую прямоугольную форму. Дно каждой секции имеет откосы, образующие продольный желоб по всей длине секции (см. чертеж 1.). Каждая секция имеет совмещенную систему аэрации, состоящую из мелкопузырчатых дисковых аэраторов, обеспечивающих эффективную диффузию кислорода и затопленных эрлифтов, обеспечивающих подъем осадка из желоба и перемешивание иловой смеси в теле секции. Так же, каждая секция имеет систему эрлифтов откачки избыточного ила из сборного желоба.
Помимо совмещенной системы аэрации, каждая секция биореактора оснащена полимерной загрузкой блочного типа, имеющей высокую удельную поверхность.
Полимерная загрузка
Новизна технологии, используемой в очистных сооружениях типа ПЛАТОН заключается в отсутствии первичного и вторичного отстойника и применении полимерной загрузки во всем объеме биореактора, тогда как в большинстве МОС, полимерная загрузка используется лишь на последних стадиях очистки либо не используется вовсе.
Полимерная загрузка, имеет высокую удельную поверхность, на которой и размещается биомасса. В этом случае, в отличие от свободноплавающего активного ила, очистка воды от органических веществ будет производиться под воздействием различных микроорганизмов, закрепленных на загрузке в виде биопленки. Прикрепленные микроорганизмы (правильнее говорить гидробионты, поскольку в этом случае, помимо микроорганизмов, в очистке будут принимать участие более высшие организмы: простейшие, моллюски, черви и пр.) сменяют одни других в пространстве биореактора, создавая пространственную сукцессию микроорганизмов и естественную трофическую цепь гидробионтов. Очистка воды от клеток микроорганизмов, ранее очистивших воду от органических загрязнений, в этих условиях, происходит за счет поедания их хищниками первого порядка, хищников первого порядка – хищниками второго порядка и т. д.
Тогда как в классической системе аэротенк — вторичный отстойник имеет место монокультура активного ила (видовой состав микроорганизмов во всем объеме биореактора – один и тот же).
Технология «ПЛАТОН» предусматривает расчет биореактора как многоступенчатой системы, где каждая секция имеет собственные параметры и работает на адаптированной микрофлоре. На каждой ступени очистки действует определенный биоценоз, способный наиболее эффективно функционировать именно в этих условиях. Полимерная загрузка удерживает биоценоз на своих местах, благодаря ей удается производить адгезию органических загрязнений и иммобилизовать гидробионты на ее поверхности. На начальной стадии процесса очистки, когда на единицу биомассы приходится большая часть субстрата, трофическая цепь гидробионтов начинается с простейших и гетеротрофных бактерий, которые легко адаптируются к сложным и тяжелым условиям высоких концентраций органических веществ и ксенобиотиков (СПАВ, нефтепродуктов, жиров и т. п. ). Далее со снижением загрязненности воды уменьшается количество бактерий, появляется больше свободноплавающих простейших, питающихся бактериями: коловратки и ракообразные, а в конце – такие интенсивные фильтраторы как моллюски, хищные простейшие и низшие беспозвоночные. Почти все эти организмы подвижны, а некоторые из них – весьма подвижны. Однако, полимерная загрузка предлагает им место жительства, размножения и кормления.
Биоценозы свободноплавающего ила и биопленки, формируемой на поверхности загрузки идентичны при очистке одной и той же воды, однако количество видов организмов — разное. Показателем хорошего состояния биопленки является наличие инфузорий кругловых, брюхоресничных, жгутиковых, червей Nematoda, коловраток.
На поверхности полимерной загрузки налипают частички жира белковых веществ и т.п. элементы. К ним же прикрепляются пузырьки воздуха, и это обеспечивает поступление кислорода и продуктов питания микроорганизмам и во время перерывов в работе воздуходувок. Таким образом, процесс активного потребления органических веществ не прекращается, тогда как время работы воздуходувки сокращается. В результате уменьшается расход электроэнергии и увеличивается срок службы воздуходувок.
Применение полимерной загрузки отвечает современным достижениям в области биологической очистки стоков и имеет следующие преимущества перед традиционно применяемой:
⚪️ Возможность работы в условиях значительных колебаний концентраций загрязнений (от высоких до весьма низких)
⚪️ Адаптированность к залповым сбросам сточных вод (как по расходу так и по концентрациям загрязнений), поскольку прикрепленные к загрузке гидробионты плохо поддаются вымыванию потоком очищаемой воды, а многослойность иммобилизованных на ее поверхности гидробионтов оберегает их от уничтожения отравляющими веществами (ксенобиотиками)
⚪️ Процесс очистки проходит при меньшем количестве избыточной биомассы. При этом, ее зольность вырастает почти вдвое, вследствие чего процесс илоотделения происходит быстрее и эффективнее. Степень минерализации ила и его влагоотдающие характеристики более высокие. Количество избыточного ила в разы меньше.
⚪️ Взаимодействие групп гидробионтов между собой как за счет прямоточного перемещения их вместе с потоком очищаемой воды, так и за счет регулярного противоточного илового обмена между ступенями повышает стабильность системы в целом и увеличивает эффект очистки
⚪️ Данная технология может работать без постоянной рециркуляции ила и вторичного отстойника, что существенно экономит капитальные вложения и энергозатраты, упрощает схему движения стоков
⚪️ Возможность проведения периодического режима аэрации. Поскольку основная масса гидробионтов размещена на поверхности загрузки, не оседает на дно и не загнивает
Основные принципы проектирования МОС типа ПЛАТОН.
МОС типа ПЛАТОН сконструированы по следующим принципам:
🔹 Работа в режиме продленной аэрации
🔹 Задержка и размельчение поступающих со сточными водами твердых отбросов. Наличие системы самоочистки сетки
🔹 Обеспечение приёма залпового сброса сточных вод без выноса ила из установки с очищенными сточными водами
🔹 Система биологической очистки многоступенчатая, с многоконтурной возвратной рециркуляцией активного ила, пропорциональной количеству поступающих сточных вод. В технологии заложена двухиловая система
🔹 Обеспечение удаления азота биологическим путём, создание условий для прохождения двухступенчатого процесса нитрификации-денитрификации
🔹 Автоматическое удаление избыточного активного ила (биопленки) и поддержка необходимой ее толщины (концентрации)
🔹 Автоматическое переключение в экономичные режимы работы при изменении количества поступающих на очистку сточных вод с целью экономии электроэнергии, ресурса работы электрооборудования и выравнивания биологического процесса при длительном отсутствии поступления сточных вод
🔹 Переключение в форсажные режимы при поступлении сточных вод в количестве, превышающем расчётное
Преимущества технологии «ПЛАТОН»
Основные :
✅ Чрезвычайно малый объем избыточного ила и твердых отбросов
Благодаря отказу от первичного отстойника и использованию метода полной биологической очистки в большом объеме биореактора, достигается высокая степень минерализации ила (доля органических веществ, содержащихся в микробиальной массе избыточного ила снижена до предельно малых значений). В результате, после очистки 1 м3 стоков образуется не более 0,5 литра избыточного ила. Использование предлагаемой технологии позволяет производить откачку/выгрузку избыточного ила не чаще 1-го раза в месяц, что в свою очередь, делает возможным полный отказ от иловых площадок и систем обезвоживания осадка.
✅ Энергоэкономичность
Применение в конструкции биореактора полимерной загрузки и желобов сбора осадка оптимизировало процесс массообмена и перемешивания иловой смеси и позволило реализовать периодический режим аэрации, а так же разместить систему аэрации (эрлифты подъема/взмучивания ила и мелкопузырчатые дисковые аэраторы) выше дна биореактора на 0,6 — 0,8 м. Это, в свою очередь, позволило применить низконапорные воздуходувки одноканальной конструкции, отличающиеся высокой надежностью и энергоэкономичностью. Благодаря применению воздуходувок этого типа, удельное энергопотребление при очистке стоков не превышает 0,33 – 0,6 кВт /м3 очищенных стоков, что делает предлагаемые очистные сооружения достойными конкурентами «высоко интеллектуальным» системам с малым объемом биореакторов. Такая организация процесса позволяет активному илу постоянно находиться в работе. Мертвый ил, как более тяжелый, постепенно накапливается в нижней части емкости. Так как в воде постоянно присутствует достаточное количество кислорода, то гниения не происходит. В этой зоне появляются другие формы микроорганизмов, поедающие ил. Размеры емкости позволяют это. Тем самым, в желобах накопления осадка продолжается очистка сточных вод и уменьшение объема мертвого ила.
✅ Стабильность процесса биологической очистки
Благодаря новой технологии использования прикрепленного биоценоза в режиме продленной аэрации, достигается стабильно высокое качество очистки стоков вне зависимости от возможных залповых сбросов, как по расходам, так и по концентрациям загрязнений. Имеет место высокая степень инертности системы.
При низких значениях притока стоков (дефиците субстрата), работа очистных сооружений так же остается стабильной – деградации и вырождения биоценоза не происходит.
Помимо основных преимуществ, технология ПЛАТОН обладает следующими не менее важными характеристиками:
⚪️ Возможность проведения периодического режима аэрации. Поскольку основная масса гидробионтов размещена на поверхности загрузки, не оседает на дно и не загнивает, аэрация проводится в периодическом режиме с относительно большими периодами простоя.
⚪️ Задержка и размельчение поступающих со сточными водами грубых нечистот. Наличие системы самоочистки сетки. Малый объем твердых отбросов. Опорожнение 1 раз в 7 дней вместо 1 раза в 2 дня.
⚪️ Автоматическое удаление избыточного активного ила (биопленки) и поддержка необходимой ее толщины (концентрации).
⚪️ Возможность переключения в экономичные режимы работы при уменьшении количества поступающих на очистку сточных вод с целью экономии электроэнергии и ресурса работы электрооборудования.
⚪️ Возможность быстрого перехода в режим консервации с сохранением рабочих характеристик биоценоза при длительном отсутствии поступления сточных вод.
⚪️ Быстрый выход из консервации в рабочий режим без завоза активного ила.
⚪️ Возможность перехода в форсажные режимы при поступлении сточных вод в количестве, превышающем расчётное. При этом, производительность возрастает на 25 и 50% .
⚪️ Высокая надежность и долговечность монолитного железобетонного модуля за счет применения современных гидроизолирующих и антикоррозионных добавок в бетон на стадии возведения.
⚪️ Энергоэкономичность. Достигается за счет применения периодичного режима аэрации и размещения мелкопузырчатых аэраторов на высоте 1м от дна. Удельное потребление электроэнергии составляет 0,33 – 0,6 кВт/м3. В форсированных режимах – 0,45 — 0,7 и 0,75 – 1,2 кВт/м3.
⚪️ Полное отсутствие неприятных запахов уже на первой ступени очистки.
⚪️ Простота в обслуживании и надежность за счет отказа от сложной автоматики и всевозможных датчиков. Отсутствие в пульте управления сложного электронного контроллера позволяет не предъявлять высоких требований к обслуживающему персоналу. Алгоритм работы очистных сооружений строится на корреляции режима аэрации с режимом водоотведения объекта.
⚪️ Способность работы без эл. энергии до 8 часов без появления неприятного запаха.
При необходимости реализации дистанционного мониторинга за процессом очистки, диспетчеризация объекта производится посредством инсталляции дополнительного комплекта оборудования без права доступа к управлению основным оборудованием.
