Принцип очищення

Системи SBR невеликих розмірів побутові стічні води (від кількох людей до кількості 1-2 тис. еквівалентів населення), або промислові стоки підходить для лікування. В принципі, вони працюють так само, як і біологічні системи очищення стічних вод, описані в загальному розділі, тобто існує однакова механічна попередня обробка (решітка, піскоуловлювач, попереднє осадження тощо) та одна або кілька стадій біологічного очищення (аноксична та аерована стадії) та після седиментації та подальше також очищення очищеної води та мулу. Однак, хоча в звичайних прямоточних системах ці ділянки проходять в окремих басейнах - тобто вони просторово розділені - в системі SBR біологічні стадії і це постседиментація відбувається в тому самому реакційному просторі, і залежить від налаштування часу, коли є фаза безкисневої, аеробної або після седиментації. Тому етапи прибирання тут не в просторі, а розділяються в часі. Назва SBR походить від переривчастої природи заводу (точніше: переривчастої подачі), що англійською мовою є "послідовним реактором періодичної дії".

Системи прямого потоку часто включають складні системи рециркуляції - рециркуляцію мулу та внутрішню рециркуляцію - для яких повинні бути доступні трубопровідні та насосні насоси, що, звичайно, означає споживання енергії та можливість виходу з ладу. Очевидною перевагою систем SBR є те, що тут вони не потрібні, так система спрощує.

Етапи очищення

Процес очищення в основному можна розділити на шість етапів:

  1. подача стічних вод з балансуючого басейну до попередньої седиментації, попередньої седиментації;
  2. подача біологічного реактора попередньо відстояних стічних вод;
  3. біологічна обробка: необов’язково (або за потребою) включення анаеробних, аноксичних та аеробних секцій;
  4. після седиментації в біологічному реакторі;
  5. видалення очищеної води (наприклад, після відстоювання за допомогою заглибного насоса);
  6. виведення надлишків мулу.

технології

Процеси, що відбуваються на кожній стадії, такі ж, як описано в загальному розділі: під час попередньої седиментації тверді речовини, що встановлюються, видаляються, потім біологічна стадія, і, нарешті, після седиментації закривається. На біологічній стадії чергуються аерований і не аерований (лише змішаний) періоди. Окислення органічних забруднень, а також амонію відбувається в період аерації. У безкисневий період без аерації нітрат видаляється. У той же час можна очікувати певного ступеня біологічного видалення фосфору, хоча в деяких випадках - напр. у випадку більш жорстких обмежень, може знадобитися додатковий хлорид заліза відповідати граничним значенням. Після завершення постседиментації очищену воду відкачують або гравітаційно зливають, а також надлишки мулу. Активний мул, що залишився в системі, може негайно отримати наступний цикл стічних вод, і цикли повторно запускаються.

У системах зазвичай достатньо часу циклу 6-8 годин (навіть у випадку видалення азоту). У багатьох місцях для зручності використовується 24-годинний час циклу, який можна легко адаптувати до щоденного навантаження стічних вод. У цьому випадку ділянка активованого мулу відбувається у перші 18 годин, у якій чергуються аеровані та неаеровані періоди, виходячи з часової програми. За ділянкою активного мулу відбувається седиментація, яка доцільна, наприклад починається о 1 годині ночі, коли скиди стічних вод мінімальні. Час відстоювання становить приблизно 4 години, після чого чисту воду зливають. Аноксичний етап очищення зазвичай становить 40% від загального часу циклу.

Окислення органічного вуглецю та аміаку

При біологічній очистці стічних вод основна частина забруднень видаляється в аерованому аеробному відділі. Як описано в загальному розділі, присвяченому очищенню стічних вод, аеробні гетеротрофні мікроорганізми розкладають у стічних водах розчинену органічну речовину, яка використовується в їх життєвих процесах (виробництво енергії, розмноження) при розкладанні продуктів (вуглецю, діоксиду, води тощо) та нового клітинного матеріалу утворюються (асиміляція).

Аміак також видаляється, як описано (нітрифікація). Кінцевим продуктом процесу є нітрат - компонент, який є значно менш токсичним (і набагато м’якшим за запахом), ніж аміак, але видалення якого також стало необхідним через розробку вимог до очищення стічних вод (поживна речовина для евтрофікації). Однак це видалення - денітрифікація - можливе лише в не аерованих (аноксичних) секціях за наявності поживних речовин, що представлено в наступному підрозділі.

Сьогодні мембранні системи в основному використовуються для аерації. Аератор належного розміру також забезпечує змішування стічних вод. Існують навіть аераційні ротори з вертикальною віссю, які, крім аерації, також забезпечують належну гомогенізацію.

Видалення азоту

З рисунка видно, що після осідання лише невелика частина водної фази видаляється із системи як очищена вода. Вода, що залишилася, однозначно містить нітрати, оскільки завершення біологічного очищення завжди відбувається в аеробному режимі (це своєрідне «велике правило» при очищенні стічних вод). Однак легко розкладаються органічні поживні речовини (наприклад, спирти, ацетат тощо), звичайно, відсутні у достатній кількості, оскільки вони були видалені під час аеробної обробки. Однак стічна вода, яка подається до неї, однозначно містить одну, тому, вставляючи аноксичну секцію на певний проміжок часу після подачі (працює лише змішувач), надаються всі умови для денітрифікації. Після перетворення нітрату залишки органічної речовини можна видалити, розпочавши аерацію, і одночасно відбувається нітрифікація і цикли починаються спочатку.

Іншим варіантом видалення азоту є поживна постідентрифікація. У цьому випадку біологічна фаза починається з інтенсивної та тривалої аерації, під час якої, крім видалення БПК5, також відбувається повна нітрифікація. Після цього настає аноксична фаза з додаванням допоміжної поживної речовини, під час якої відбувається денітрифікація. Будь-який матеріал, що залишився, можна остаточно очистити за допомогою коротшої аеробної секції. Система ефективна і проста в експлуатації, недоліком є ​​те, що потрібна хімічна речовина (допоміжна поживна речовина).

Нарешті, годування може відбуватися, під час пролонгації, під час аерації. Якщо аноксичні зрізи також включені для денітрифікації під час аерації, додавання меншої кількості свіжих поживних речовин також може прискорити денітрифікацію. Однак останнім етапом перед відстоюванням завжди повинна бути аерація для безпечного видалення аміаку та органічних поживних речовин. Цей метод, мабуть, найпростіший з усіх.

Видалення фосфору

Після видалення очищеної води (і надлишку мулу) у відстояній шламовій фазі практично не міститься кисню або нітратів, оскільки ці речовини витрачаються під час ендогенного дихання (верхня та водна фази практично розділяються, тому вміст нітратів у нижній фазі шламу повільно). ще не з’являється через дифузію), тобто цей активний мул можна вважати анаеробним. Таким чином, якщо під час подальшої годівлі можна забезпечити, щоб шлам не змішувався, а свіжа поживна речовина потрапляла лише в безкисневу та нітратну фазу мулу нижче, анаеробні процеси (виділення фосфору та зберігання поживних речовин) також можуть відбуватися в ньому . В анаеробному шламі поліфосфорні мікроорганізми, що накопичують надлишок фосфору, мають рясний запас легко засвоюваних поживних речовин (живлення прісної води), поліфосфат, що зберігається в аеробному циклі, деполімеризується для відновлення енергії, а ортофосфат, що утворюється, вивільняється з клітини. Через циклічність системи ті самі мікроорганізми зберігають ортофосфат у вигляді полімеру в аерованому відділі, як це обговорювалося в прямоточних системах. Це зв’язує більше фосфору, ніж раніше викинуте, і видаляє накопичений фосфат із надлишку мулу, зменшуючи тим самим вміст фосфатів у стічних водах.

Замість громіздкої подачі шламу можливе рішення, при якому після прийому шламу водна та шламова фази цілеспрямовано перемішуються на деякий час, а подача стічних вод затримується. Тим часом в результаті ендогенного дихання весь розчинений кисень і нітрати виснажуються, що призводить до анаеробних умов. Поживні речовини зберігаються, а фосфат мулу виділяється після подачі свіжої стічної води.

Як згадувалося раніше, крім біологічного видалення фосфору, у багатьох випадках може знадобитися хімічне (наприклад, хлорид заліза) післяфосфатне видалення фосфору, хоча хімічні потреби є низькими через біологічне видалення.

Вирівнювання коливань

Через переривчасте подавання та розвантаження таких систем як на вході, так і на виході компенсуючі обсяги необхідне будівництво. Вирівнювання або накопичення води, що надходить, використовується для забезпечення оптимального підведення, одночасно зменшуючи ударне навантаження води, що надходить. У системах пакетного подавання ударне введення очищеної води в ресивер може бути проблемою, особливо для невеликих приймачів. Однак розмір басейну для вирівнювання води, що надходить, можна мінімізувати, узгодивши графік очищення та коливання скидів стічних вод.

Коротка історія технологій

Системи SBR є найбільш ранніми системами очищення стічних вод з активним мулом. Хоча приклади використання біологічного очищення стічних вод можна знайти ще наприкінці 1800-х років (крапельні тіла), першими небіоплівковими системами активного мулу були такі системи. Перші відомі експерименти були проведені Ардерном і Локеттом в 1914 році в Манчестері.

Ардерн і Локетт вилили побутові стоки в басейн, де вони піддавалися інтенсивній аерації. Аерація періодично зупинялася; тоді стічні води осіли. Осілі стоки зливали, а потім подавали свіжі стоки. На основі вимірювань було досягнуто практично повної нітрифікації, якщо було забезпечено правильний вік мулу. Ардерн і Локетт практично винайшли реактор для резервуарної подачі. Оскільки автоматизація на той час ще не існувала, управління процесом здійснювалось вручну, що ускладнювало роботу системи і під час роботи виникало ряд проблем. Ось чому вони вирішили подавати аератор безперервно і розробили багатобасейнове, тепер класичне, прямоточне рішення для очищення стічних вод з активним мулом (що, в свою чергу, спричинило проблему різьблення). Лише в 1970-х роках, паралельно з "вибухом" інформаційних технологій та автоматизації, принцип почав набирати популярності. Це також було пов’язано з тим, що системи SBR зазвичай можуть виробляти стічні води кращої якості, ніж простіша прямоточна вода, завдяки чому такі очищувачі могли краще відповідати більш жорстким екологічним стандартам.

Переваги та недоліки

Ми вже згадували раніше, що великою перевагою систем SBR є хороша ефективність очищення, якою є в першу чергу система гнучкість та оптимізація стебла. Однак складних систем рециркуляції не існує, що спрощує систему, зменшує можливість помилок.

Додатковою перевагою SBR є те, що менш схильні до набрякання мулу, і так і не вимагає постійного моніторингу. Таким чином, якщо вищезазначена автоматика працює добре, постійної присутності не потрібно, достатньо віддаленого контролю. За допомогою контролю інтенсивність змішування та аерації можна точно налаштувати, тому анаеробні/аноксичні/аеробні секції також можна оптимізувати. Таким чином, різьблення шламу не є типовим, крім того, кількість продукту шламу, тому надлишок мулу також мінімальний, який, крім того, може бути добре загущений, тому Системи SBR також є кращими для обробки мулу.

Основні переваги систем SBR менші очисні споруди переважають найбільше. Однак це також призвело до широкого використання систем SBR (з 70-х та 80-х років) у багатьох випадках для побудови місцевої очистки стічних вод, щоб скористатися перевагами, що мало додаткові корисні наслідки; напр. не потрібно було будувати великих каналізаційних систем, і стічні води “мандрували” по трубопроводу менше часу, тому вони не гнили.

Системи SBR через характер їх установки (переривчаста робота, балансувальний басейн) вони добре витримують коливання навантаження, що робить його ще більш придатним для використання в невеликих населених пунктах.

Тим не менше, вони є очисні споруди малої потужності також можуть бути встановлені під землею, практично відсутність запаху та шуму, відстань захисту може бути мінімізована. Технологія така особлива підходить для використання в надзвичайно вбудованих приміщеннях, де доступний простір мінімальний (наприклад, в Угорщині вигин Дунаю такий).

Таким чином, перевагами систем SBR є:

  • простіший дизайн, відсутність необхідності в рециркуляції;
  • якісний злив;
  • набухання грязі, різьблення не характерно;
  • невелика кількість добре загущеного мулу;
  • не вимагає постійного нагляду у разі автоматизації (відсутність ризику різьблення);
  • його також можна встановити в закритій системі (з підземною конструкцією), тому достатньо меншої захисної відстані.

Окрім переваг, слід також зазначити обмеження:

  • створення системи управління є абсолютно необхідним;
  • необхідні балансувальні басейни;
  • вигоди можуть бути забезпечені лише у випадку невеликих розмірів.

Нестандартна дрібна побутова техніка

Отже, енергоспоживання системи є допустимим, і це економить простір, легко (і недорого) експлуатується, а також належним чином надійне та стабільне при належній автоматизації. Це також важливо у випадку невеликого обладнання, оскільки тут немає постійного технічного нагляду, хто, наприклад контролює та регулює швидкість рециркуляції або робить за необхідності DO.

Що стосується їх конструкції, найменші системи (розміром 4-10 к. С.) Можуть складатися з єдиного резервуару, який відокремлений стінкою посередині, утворюючи таким чином передседиментаційні та біологічні відсіки. Для більших систем (10-30 к.с.) конструкція SBR часто вирішується за допомогою двох окремих резервуарів (бетонний басейн або пластик). У випадку навіть більш високих навантажень, якщо велика система не створена, рішення забезпечується групуванням декількох невеликих очищувачів у групи.