Сравнение автономных канализаций. Часть 6

Технология BIOTAL 

При очистке сточных вод не используются методы, которые нарушают структуру воды и изменяющие ее биологическую активность. Очищенные сточные воды должны по своим свойствам быть похожими к природным. Такая задача ставилась при создании технологии BIOTAL. При таком способе очистки очищенную сточную воду можно вернуть во вторичный водооборот, сэкономив воду для питья, стоимость которой увеличивается от загрязнения источников водоснабжения опять-таки неочищенными сточными водами.

При разработке технологии BIOTAL учитывались достоинства и недостатки континуальной и дисконтинуальной систем. Она обладает достоинствами этих систем, но без их недостатков.

Так как создавалась технология практически с «0», в ее основе не лежит никакая другая, то и недостатков от других технологий у нее нет. Были свои недостатки, но по мере того, как они возникали, старались их решать путем принципиально нового подхода к их решению. Именно это привело к созданию новых гидро-автоматических устройств: сифонного эрлифта, управляемого сифона, управляемого эрлифта, реверсного эрлифта, а также новых технологических сооружений: приемной камеры-денитрификатора, 3-ступенчатого реактора SBR, биофильтра-тонкослойного отстойника.

Эти устройства и сооружения запатентованы, на них поданы международные патентные заявки. Эти устройства и сооружения относятся к разряду сверхнадежных, там нечему ломаться — движущихся частей нету, управление этими устройствами происходит электромагнитными клапанами, подающими на них воздух, согласно одному из 6 режимов, в которые установка автоматически переключается в зависимости от количества поступающих сточных вод по команде от контроллера MITSUBISHI.

Электромагнитные клапаны АSCО (Голландия) имеют огромный ресурс, исчисляемый миллионами циклов включения, применительно к технологии BIOTAL, а это 30–50 лет работы установки. Автоматика установки BIOTAL собирается из заводских модулей ведущих мировых производителей — Mitsubishi, Moeller и т.п. Даже на самые малые установки BIOTAL устанавливается автоматика, собранная из заводских блоков указанных фирм с монитором, на который выведены основные параметры очистки МОС. Этот блок управления дороже, чем блок управления, изготовленный полукустарным способом под конкретную установку, но степень надежности такого блока управления значительно выше, сервисная бригада легко исправит такую автоматику, поменяв на месте вышедший из строя компонент.

На всех установках BIOTAL дублируются датчики уровня. После введения системы самоочистки датчиков, их отказы, за последний год, еще не случались. Не смотря на то, что датчики уровня дублируются, они через программу контроллера завязаны логикой вторичного дублирования: по принципу — если верхний датчик в реакторе замкнут, а нижний разомкнут (что говорит о его отказе), то система показателя нижнего датчика «игнорирует» (при этом контроллером фиксируется неполадка с отображением на мониторе; при необходимости информация об этом может посылаться через модемную связь сервисной службе).

Так как даже самая маленькая установка BIOTAL имеет выход на модем, ее можно подключить к системе «умный дом» (конечно если такая система есть у самого заказчика). Особой потребности подключать коттеджные установки к внешним сетям через модем нет, поскольку система работает надежно, и компрессоры с датчиками дублируются, но если у Вас когда-то появится такое желание, то достаточно только купить кабель к контроллеру установки и подключить ее через модем.

В результате получилась полностью автоматизированная, 8-ми ступенчатая, 3-х иловая, самоуправляемая гидро-пневмо-биологическая система, с четырехконтурной возвратной рециркуляцией активного ила.

Создали ее для того, что для эффективной биологической очистки соотношение органики, азота и фосфора в поступающих на очистку сточных водах должно быть в пропорции 100:5:1, что в реальных условиях никогда не бывает. Поэтому бактерии активного ила будут оставлять «недоеденные» загрязнения, выходящие за рамки указанных пропорций.

Многоконтурная рециркуляция и многоступенчатость системы позволяют этим «остаткам», циркулирующим в составе возвратного активного ила, «встречаться» с вновь поступающими сточными водами, в которых органика, азот и фосфор колеблются то в меньшую, то в большую сторону от указанного соотношения. Микроорганизмы активного ила, «поедающие» указанные загрязнения в привычном для себя соотношении, будут каждый цикл рециркуляции «доедать» эти «остатки». В установке BIOTAL созданы условия для одновременного удаления азота и фосфора биологическим путем. Для этого обеспечено чередование аноксидных и оксидных условий при возрасте активного ила более 25 суток. При этом развиваются факультативные микроорганизмы, активно участвующие в процессах очистки, как в кислородных, так и в безкислородных условиях. Благодаря этому увеличивается количество аэробного ила в системе, и эффективно удаляются биологическим путем азот и фосфор.

Избыточный активный ил в установке BIOTAL удаляется автоматически из аэробной зоны, так как фосфор, накопленный PP-бактериями в аэробной зоне, попадая в бескислородные условия, переходит в растворенное состояние.

Ввиду большого возраста активного ила (более 25 суток), и сильной его минерализации, продолжительной достабилизации в иловой емкости-стабилизаторе, обезвоживание избыточного ила в установке BIOTAL производится без добавления флокулянтов.

Установка BIOTAL автоматически переключается в одну из 6 программ: форсажного, максимального (при поступлении сточных вод в количестве, превышающем проектное), нормального и в три программы экономичного режимов, в которые система автоматически переключается ступенчато (в зависимости от времени отсутствия поступления на установку сточных вод: 2 часа, 1 сутки и 7 суток).

Рассмотрим принципиальную технологическую схему установки BIOTAL производительностью от 10 до 1000 м³/сутки

В расчеты мы закладываем 300 л/сутки на одного человека, большинство же компаний рассчитывают свои МОС из расчета 200 л/сутки, что есть недостаточно. Установка BIOTAL состоит из: приемной камеры-денитрификатора (ПК-Д) с нержавеющей сеткой с двухсторонним барботажем воздухом, для задержания грубых нечистот; трехступенчатого реактора SBR; аэрируемого циркуляционного биологического фильтра с ячеистой пластиковой загрузкой, совмещенного с тонкослойным отстойником; контактного резервуара и иловой емкости — аэробного стабилизатора избыточного активного ила с системой обезвоживания. Система работает по принципу «разделяй и властвуй». В этом случае в каждом эффективно работают определенные группы микроорганизмов, между которыми не происходит конкуренции, так как разные их группы эффективно работают в узких пределах концентраций загрязнений, которые снижаются в процессе очистки, по ходу движения обрабатываемых сточных вод от ПК-Д до КР, т.е. вода обрабатывается ступенчато. Только в установке BIOTAL гидравлическая связь между ПК-Д и 1-м реактором SBR, между 2-м и 3-м реакторами SBR, между 3-м реактором SBR и биофильтром — тонкослойным отстойником, а также между биофильтром — тонкослойным отстойником и контактным резервуаром, периодически прерывается по программе, путем отключения устройств, обеспечивающих эту связь. Гидравлическая связь осуществляется между: ПК-Д и SBR-1 — подающими насосами, SBR-1 и SBR-2 — гидравлическим перетоком, SBR-2 и SBR-3 — управляемыми эрлифтами или реверсными эрлифтами, между SBR-3 и БФ-ТО — управляемым сифоном или сифонным эрлифтом и, наконец, между БФ-ТО и КР гидравлическим перетоком. В процессе ступенчатого перемещения очищаемых сточных вод от зоны к зоне, очистка происходит поэтапно в 6-8 фазах в рамках одной из 6 программ, причем в экономичных режимах состав фаз меняется — не откачиваются очищенные сточные воды и не удаляется избыточный активный ил. Система BIOTAL имеет три иловые системы: в ПК-Д, в 3-х ступенчатом реакторе SBR и БФ-ТО и осуществляется 4-х контурная рециркуляции возвратного активного ила — из SBR-2 в SBR-1, из SBR-3 в ПК, из SBR-3 в SBR-1, из БФ-ТО и из КР в ПК. Такое построение технологии позволило удержать в балансе трехиловую систему, так как перекачка сточной смеси, в процессе очистки, из ПК в SBR-1, из SBR-3 в БФ-ТО и из БФ-ТО в КР происходит после циклов отстаивания соответственно — в ПК, SBR-3 и БФ-ТО, с частичным смешением илов этих сооружений в процессе рециркуляции перед циклами отстаивания.

Очистка сточных вод на установке BIOTAL происходит в таком порядке: 

• вновь поступающие на установку сточные воды предварительно обрабатываются в приемной камере-денитрификаторе; 
• сточные воды, поступившие в предыдущем цикле —  в 1-м и 2-м реакторах SBR; 
• в 3-м реакторе SBR обрабатываются сточные воды, поступившие на установку два цикла назад; 
• в биологическом фильтре —  тонкослойном отстойнике — сточные воды поступившие на очистку три цикла назад; 
• в контактном резервуаре обрабатываются сточные воды, поступившие на установку четыре цикла назад. 

Очищаемые сточные воды, при своей очистке, ступенчато перемещаются от первой до последней ступени очистки МОС, путем периодического гидравлического соединения этих ступеней, посредством гидроавтоматических устройств.

Работа установки проходит в 6–8 фазах, количество которых меняется в зависимости от того, в каком из 6 режимов установка работает.

Технологическая схема установки BIOTAL от 10 до 1000 м³/сутки

Установка BIOTAL включает восемь зон обработки сточных вод:

1. Решетка для задержания грубых нечистот.
2. Приемная камера-денитрификатор.
3. Реактор SBR первой ступени.
4. Реактор SBR второй ступени.
5. Реактор SBR третьей ступени.
6. Аэрируемый биологический фильтр.
7. Тонкослойный отстойник.
8. Контактный резервуар; две зоны обработки избыточного активного ила.
9. Аэробный стабилизатор избыточного активного ила.
10. Установка обезвоживания. 

Сточные воды поступают через решетку, где задерживаются грубые нечистоты. Потом сточные воды перетекают в приемную камеру-денитрификатор, работающую в режиме реактора SBR, как накопитель, принимающий неравномерные сбросы поступающих сточных вод, и денитрификатор первой ступени. В ПК-Д находятся: самоочищаемые нержавеющие сетки с двухсторонним барботажем для задержания и разбивания мелких нечистот, системы аэрации и перемешивания, электродные самоочищающиеся датчики уровня и насосы перекачки в 1-й реактор SBR.

Поступившие в ПК-Д сточные воды смешиваются с возвратным активным илом из 3-го реактора, содержащим нитриты и нитраты. В условиях режима перемешивания происходит процесс денитрификации с двойным эффектом — денитрификация с отрывом газообразного азота и окисление органических загрязнений поступающих сточных вод кислородом, отщепленным от нитритов в процессе денитрификации. В ПК-Д автоматически поддерживается необходимая концентрация активного ила путем изменения высоты установки насоса перекачки предварительно очищенных в ПК сточных вод.

Этот насос, перекачивая иловую смесь в SBR-1 после отстаивания ПК-Д, одновременно откачивает избыточный активный ил из ПК-Д до уровня всаса насоса. Поднимая или опуская насос перекачки, можно регулировать необходимую концентрацию активного ила в ПК-Д. Предварительно очищенные в ПК-Д сточные воды перекачиваются насосом в 1-й реактор SBR. Реактор SBR-1 гидравлически соединен перетоком с реактором SBR-2. В SBR-1 и SBR-2 циклически осуществляется аэрация и перемешивание, с рециркуляцией активной смеси между ними. В реакторе SBR-1 происходит вторая ступень денитрификации в цикле перемешивания. Так как в SBR-2 происходит процесс нитрификации первой ступени и возвратный рециркуляционный активный ил из SBR-2 в SBR-1 содержит достаточное количество нитритов и нитратов, а в SBR-1 имеется еще достаточное количество легкоокисляемой органики.

Денитрификацию можно провести более глубоко переведя аэраторы SBR-1 в режим перемешивания — прикрыв частично воздух, подаваемый на них. В этом случае вторая ступень денитрификации будет проходить в SBR-1 и в период аэрации SBR-2, т.е. практически в течение всех циклов очистки. После обработки сточных вод в реакторах SBR-1 и SBR-2, они перекачиваются управляемыми эрлифтами в реактор SBR-3, при этом они отдувают назад в SBR-2 пену, что ограждает микроорганизмы активного ила реактора SBR-3 от негативного влияния сапонатов. Во время работы управляемых эрлифтов, перекачивающих иловую смесь из второго в третий реактор SBR, осуществляется возвратная рециркуляция активной смеси из 3-го реактора в реактор SBR-1 и ПК-Д.

Реактор SBR-3 работает сначала как аэротенк, где происходят процессы окисления трудноокисляемой органики и вторая ступень нитрификации, а потом, после отключения аэраторов и эрлифтов, начинает работать как вторичный отстойник. В реакторе SBR-3 происходят последовательно аэрация, отстаивание и последующая откачка управляемым сифоном очищенных сточных вод на БФ-ТО, и откачка избыточного ила в аэробный стабилизатор избыточного активного ила с последующей подачей его (после стабилизации) на обезвоживание. В период аэрации SBR-3 происходит аэрация центральной части загрузки БФ-ТО, этим создаётся эрлифтный эффект в ячеистой загрузке, приводящий к рециркуляции дочищаемых сточных вод по следующему принципу: в тех ячейках, в которые попадает воздух, происходит (за счет эрлифтного эффекта) движение воды вверх, а в тех ячейках загрузки БФ-ТО, куда воздух не попадает, вода движется сверху-вниз. Пластиковая загрузка БФ-ТО покрыта биопленкой, только та ее часть, в которую попадает воздух, работает на окисление (доокисление трудноокисляемой органики и нитрификация 3-й ступени), а ячейки пластиковой загрузки БФ-ТО, куда воздух не попадает — работают как денитрификатор 3-й ступени.

Очищенные сточные воды из 3-го реактора SBR сбрасываются в нижнюю часть БФ-ТО, после остановки аэрации БФ-ТО, отстаивания и откачки избыточного ила с БФ-ТО. Очищенные сточные воды, двигаясь снизу-вверх в БФ-ТО, вытесняют доочищенные сточные воды из БФ-ТО в КР через ячейки пластиковой загрузки, которая в этом случае начинает работать не как пластиковая загрузка БФ, а как тонкослойный отстойник. Этим обеспечивается эффект задержания взвеси в 5 раз более высокий, чем при классическом отстаивании (данные литературы и реальный опыт). В свою очередь, вытесняемые, доочищенные в БФ-ТО, сточные воды, перетекают через гидравлический переток в нижнюю часть КР на обеззараживание, откуда вытесняют на отток из установки доочищенные и обеззараженные сточные воды. 

На дисплей блока управления установки BIOTAL производительностью от 10 до 1000 м³/сутки выведены для визуального контроля и для контроля через внешние сети следующие параметры: 

• суммарное время работы насоса подачи с момента первого запуска установки (в часах); 
• суммарное время работы насосов подачи (в часах) за последнюю неделю;
• количество откачек чистой воды из третьего реактора за неделю; 
• суммарное количество откачек чистой воды из третьего реактора с момента первого запуска установки; 
• суммарное время работы установки; 
• счетчик откачки избыточного ила и время откачки; 
• время включения клапанов сифона откачки чистой воды; 
• время откачки осадка с БФ-ТО и КР; 
• время работы насоса-дозатора; 
• время отстаивания; 
• аварийное включение насоса подачи сточных вод. 
• и т.д. 

Все параметры работы установки BIOTAL можно посмотреть и, при необходимости, поменять, войдя в программу контроллера.

Поскольку состав сточных вод и динамика их поступлений на различных МОС сильно отличаются, для оптимизации работы установки сервисная бригада может подстроить ее работу, учитывая специфику данного объекта. Можно также контролировать и менять параметры работы установки при аварийной ситуации из диспетчерской службы через модемную связь. 

Стандартные программы работы установок BIOTAL рассчитаны для бытовых сточных вод, поэтому необходимости их менять нет, может возникнуть необходимость подстраивать работу установки при очистке смешанных бытовых и промышленных сточных вод, а также при залповых сбросах сточных вод, в количестве, превышающем проектное. 

Технология установки BIOTAL производительностью от 1,5 до 6 м³/сутки, размещенная в одном цилиндрическом корпусе, решена проще, хотя и решает основные технологические задачи. Это 7-ми ступенчатая, 2-х иловая система, с 3-х контурной рециркуляцией возвратного активного ила, работающая по одной из 6-ти программ, автоматически переключаемых в зависимости от количества поступающих на неt сточных вод.

По этой тематике вас могут заинтересовать также Часть 1, Часть 2, Часть 3, Часть 4, Часть  5.