Очисні споруди2

Головна / Очисні споруди

Очисні споруди

Виробничі стічні води утворені на підприємствах різного профілю мають неоднорідний якісний і кількісний склад, вміст органічних і неорганічних речовин з різною швидкістю окиснення, які знаходяться у розчиненому, колоїдному або завислому стані, що потребує диференційованого підходу до способу їх обробки. Для визначення придатності стічних вод до біологічного очищення у штучних умовах враховують співвідношення вмісту органічних і неорганічних компонентів, концентрацію забруднюючих речовин за хімічним споживанням кисню (ХСК), наявність потрібної кількості біогенних елементів для нормальної життєдіяльності організмів активного мулу, показник рН середовища тощо. Найбільш поширеними і економічно доцільними є біологічні методи очищення стоків на основі аеробної та анаеробної технологій.

2.1. Технологія аеробної очистки

Аеробне очищення – біологічний метод очистки стоків харчової і переробної промисловості та комунального господарства від основних забруднювачів – органічних сполук з рівнем концентрації забруднюючих речовин до  2 000 мг О2/дм3 за хімічним споживанням кисню (ХСК).

Основні очисні споруди  технології  аеробного очищення – аеротенки: за умов безперервної штучної аерації очистка здійснюється спеціалізованим біоценозом мікроорганізмів – активним мулом зі  вмістом найпростіших аеробних бактерій та деяких більш високоорганізованих організмів.

Активний мул аеротенків може бути у вільному – традиційні і в іммобілізованому стані – в реакторі MBBR з рухомим носієм біомаси Aqwise AGAR, що суттєво збільшує концентрацію мулу на одиницю об’єму.

Основні переваги аеробного очищення у MBBR реакторі:

– зменшення розміру очисних споруд

– збільшення  інтенсивності та глибини очищення стоків

– можливість  споживати більш концентровані вхідні стоки – до 5000 мг О2/дм3

 

В активний мул трансформується до 90 % органічних забруднень,  10 % – витрачається на дихання мікроорганізмів.

Ступінь очищення стоків при застосуванні аеробної технології – складає 100% зі значними енерговитратами на аерацію.

Інші стадії технології забезпечують оптимальні умови для головної аеробної стадії та досягнення максимального ефекту очищення.

Стадії:

Механічне розділення на фази та методи відстоювання застосовують з метою видалення:

  • органічних та мінеральних включень від 0,01 до 100 мм
  • піску
  • побутового сміття
  • волокнистих домішок та ін.

Видаляється до 70% побічних забруднень.

Зниження ХПК доходить  до 30%.

Механічна стадія стабілізує рух стоків в потоці  та знижує коливання їх об’єму на подальших етапах очищення.

Обладнання

  • Решітка механічна
  • Гідроциклон
  • Пісковловлювач
  • Ламельний відстійник

Стадія виділення:

  • диспергованих і емульгованих включень стічних вод
  • розчинних і насичених токсичних газів
  • летких речовин

Включає  попереднє очищення стоку напірною флотацією та обробку баластних завислих речовин хімічними реактивами – коагулянтами і флокулянтами.

Забезпечує видалення речовин, які можуть пригнічувати та знижувати ефективність біологічних процесів деструкції забруднень на наступних стадіях.

Ефективність очищення за ХСК – до 15%.

Обладнання

  • Флотатор
  • Кондиціонер-змішувач
  • Міксер
  • Хімреагентний блок

Головна стадія, на якій відбувається очистка від розчинних органічних сполук і біогенних мінеральних компонентів – сполук N ( азоту) та P ( фосфору). Процес проходить за допомогою аеробних бактерій, нарощених та акумульованих в активному мулі, або біоплівці рухомого носія завдяки здатності до іммобілізації на інертному матеріалі.

Технічне рішення: двокаскадний MBBR реактор з рухомим носієм біомаси Aqwise AGAR.

Додаткова ступінь доочищення – за допомогою IFAS та AS рішень з використанням активного мулу в завислому стані.

Основні КРІ технології:

  • Ефективність за ХСК – 90%
  • Ефективне очищення від азоту
  • Зменшення надлишкового мулу на 75% порівняно з традиційними аеротенками
  • Скорочення енерговитрат на аерацію на 20–30%

Обладнання

  • MBBR реактор
  • Змішувач-кондиціонер
  • Носій біомаси Aqwise AGAR
  • Міксер вертикальний
  • Міксер боковий
  • AS реактор
  • IFAS реактор
  • Аератори
  • Решітки муловиділення
  • Фільтри-адсорбери сторонніх запахів
  • Блок хімреагентної підготовки

Стадія забезпечує:

  • виділення і мінімізацію об’єму відходів ЛОС
  • знезараження стоків
  • доочищення супутніх продуктів для подальшої утилізації або продажу.

Виділення  10% завислих речовин у вигляді надлишкового аеробного мулу методами:

  • освітлення на ламельному відстійнику або флотаторі
  • застосування пісочної фільтрації.

Потребу знезараження стоків вирішують завдяки УФ обробці.

Для згущеної та твердої фракції  – застосовують пастеризацію.

Обладнання

  • Флотатор
  • Ламельний відстійник
  • Пісочний фільтр
  • Пастеризатор
  • Модуль УФ знезараження

2.2. Технологія анаеробної очистки

Анаеробна очистка – процес біодеструкції органічних речовин  анаеробними бактеріями без доступу кисню, не потребує аерації та затрат енергоресурсів,  слугує джерелом супутнього отримання енергії у вигляді біогазу. Очищення стоків відбувається на основі біохімічних процесів метаногенезу (анаеробна метанова ферментація) при трансформації органічних речовин симбіотичною асоціацією мікроорганізмів.

Основні переваги біотехнології анаеробної очистки:

  • переробка розчинених висококонцентрованих від 5 000 до 150 000 мг О2/дм3 органічних сполук
  • утилізація « важкої, твердої» органіки (стружки, жмиху, пульпи, завислих речовин),
  • трансформація у біогаз до 90% забруднень стоків і тільки до 10 % у бактеріальну масу анаеробного мулу
  • накопичення маси анаеробного мулу- пиловидну або гранульовану в залежності від виду метантенку, характеристики стоків, організації їх подачі та інш. технологічних параметрів процесу

Основне обладнання для анаеробної очистки – герметичні метантенки-реактори до 10 000 м3

Класичні та промислові варіанти метантенків переробляють стоки зі вмістом завислих речовин та дрібнокускової органічної маси.

Високонавантажені швидкісні метантенки типу UASB і IC – тільки стоки з розчинною фракцію забруднень.

Ступінь конверсії органіки в біогаз складає 75–85% залежно від виду і концентрації вхідних стоків. Це дозволяє здійснювати самозабезпечення температурних режимів метанового бродіння та побіжно виробляти альтернативні види енергії.

Головна стадія цієї технології – метаноферментація. Інші стадії необхідні для забезпечення оптимальних умов для метаноферментації та досягнення максимального ефекту очищення стоків і виділення супутніх продуктів.

Стадії:

Видалення зі стоку механічних включень органічної та мінеральної природи від 0,01 до 100 мм, піску, побутового сміття, волокнистих включень та надлишкових завислих речовин, що можуть зашкодити процесу анаеробної ферментації у високошвидкісних реакторах типу IC та UASB.

На цій стадії використовують механічне розділення на фази та відстоювання.

Обладнання

  • Решітка механічна
  • Гідроциклон
  • Ламельний відстійник

Стадія виділення диспергованих і емульгованих включень стічних вод, а також розчинних і насичених токсичних газів та побічних летких речовин.

Включає попереднє очищення стоку напірною флотацією та обробку баластних завислих речовин хімреактивами – коагулянтами і флокулянтами – для сприяння процесам седиментації.

Обладнання

  • Флотатор
  • Кондиціонер-змішувач
  • Хімреагентний блок

Споживання додаткової сировини збільшує вихід біогазу та є необхідним у разі потреби утилізації інших органічних відходів виробництва. Сировину подрібнюють і змішують до належної концентрації з підготовленим рідким стоком або рециркуляційним потоком анаеробного реактора – дайджестатом. Підготовка суміші сировини (субстрату) поліпшує перемішування біомаси в процесі метаногенезу, запобігає її розшаруванню і спливанню у реакторах, зменшує піноутворення, скорочує термін ферментації, активізує процеси синтезу біогазу і покращує його енергетичну якість.

Обладнання

  • Трубнострічковий транспортер
  • Класифікатор
  • Магнітний вловлювач
  • Скребковий транспортер
  • Гідролізер
  • Дробарка молоткова
  • Бункер подачі біомаси
  • Рухомий стіл – «живе дно»
  • Міксер гідродинамічної підготовки біомаси

Стадія біотрансформації забруднюючих компонентів стоків або субстрату в очищені стоки –дігестат, біогаз і біомасу активного мулу.

Ефективність очистки – до 80% по БСК та до 85% по ХСК.

Технічне рішення  по обладнанню визначають на основі аналізу складу вхідного стоку  та поставлених завдань з очищення стоку і виробництва біогазу:

  • класичний дайджастер
  • UASB
  • 2UASB
  • IC реактор

В результаті метаноферментації виділяється «сирий» неочищений біогаз, який, як і дігестат, надходить у реактор анаеробного доброджування для доочищення.

Обладнання

  • Дайджастер промисловий або с/г
  • IC реактор
  • UASB реактор
  • 2UASB реактор
  • Теплообмінник змієвиковий
  • Міксер вертикальний
  • Міксер похилий
  • Міксер-піногасник
  • Діоптр оглядовий
  • Піногасник гідравлічний

Стадія доброджування залишкових органічних речовин дігестату у біогаз відбувається завдяки:

  • пролонгації періоду метанового бродіння стоків у метантенках-постдайджастерах,
  • підвищення температурного режиму
  • інтенсифікації перемішування.

Стадія є суміжною і доцільна тільки для зброджування висококонцентрованих стоків та інших нерозчинних видів органічних відходів виробництва.

Дозволяє збільшити глибину утилізації на 10–15%.

Дігестат з реактора-доброджувача подається на декантацію та очищення.

У доброджувачі біогаз накопичується під мембраною куполу, що регулює тиск, проходить первинну фазу очищення від сірководню на спеціальній сульфоредукційній сітці і виводиться газопроводом на стадію очищення.

Обладнання

  • Постдайджастер
  • Теплообмінник змієвиковий
  • Міксер боковий
  • Діоптр оглядовий
  • Підривний клапан

Стадія виділення-доочищення стоку дігестату та мінімізації відходів локальних очисних споруд.

Досягається виділенням 60–70% залишкових завислих речовин з метанової бражки на згущувачах та шнекових дегідрататорах.

Одночасно розділяють рідку (декантат) та тверду фракцію дігестату (кек).

Зневоднений твердий кек СР 25 % відвантажується як тверде органічне біодобриво.

Декантат освітлюють на флотаторі та ламельному відстійнику, виділяючи 90% -95% супутніх завислих речовин.

Очищений декантат може використовуватися як рідке органічне біодобриво.

Осад очистки – флотошлам – є найактивнішою біомасою та повертається у анаеробний реактор. У разі потреби для знезараження згущеної та твердої фракцій застосовують пастеризацію та висушування.

Обладнання

  • Сепаратор
  • Мультисепаратор
  • Барабанний згущувач
  • Шнековий зневоднювач
  • Мулоущільнювач
  • Флотатор
  • Ламельний відстійник
  • Пастеризатор
  • Барабанна сушарка

«Сирий», неочищений біогаз містить до 2 000 ppm сірководню і, як агресивний компонент, викликає корозію котельного та когенераційного обладнання.

Попереднє очищення біогазу можливе у реакторі-доброджувачі завдяки сульфоредукційній сітці-носію із сіркоокислюючими бактеріями роду Thiobacilius.  Рішення дозволяє очистити біогаз від сірководню на 50%. Наступне, глибше очищення здійснюється за допомогою:

– хімічного мокрого скрубера-десульфурізатора шляхом адсорбції з використанням 4% розчину каустичної соди або

-біоскрубера з іммобілізованими сіркоокислюючими бактеріями.

Одночасно з біогазу виділяють зайву вологу. Для глибшого рівня доочистки використовують вугільні фільтри. Очищений біогаз має 60% вологості та залишок сірководню 50–100 ppm, що дозволяє використовувати його як паливо в котлах та когенераційних установках.

Обладнання

  • Скрубер-десульфуризатор
  • Біоскрубер
  • Хімреагентний блок
  • Вугільний фільтр
  • Рекуператор біогазу
  • Змієвик скрубера
  • Холодильник
  • Вентилятор

Очищений біогаз подається у водонагрівний котел на біогазі для трансформації у промислове тепло.

 При значних об’ємах виробництва біогазу встановлюють когенераційні установки для трансформації в електричну та теплову енергію.

Частина теплової енергії використовується для підтримання температурних режимів у анаеробних реакторах та інших потреб станції.

Вироблена електроенергія є кінцевим продуктом «зеленої енергетики» і подається в електромережу через трансформаторну підстанцію.

Надлишок біогазу утилізується на свічі аварійного згорання.

Обладнання

  • Водонагрівний котел на біогазі
  • Свіча аварійного згорання
  • Вентилятор
  • Рекуператор відпрацьованих газів
  • Когенераційна установка

2.3. Технологія анаеробно-аеробної очистки (комплексна)

Технологія анаеробно-аеробної очистки комплексно поєднує можливості і переваги обох технологій очищення стоків при оптимальному досягненні економічних результатів.

Комплексну технологію ще називають повною, двоступінчастою, оскільки поєднання аеробних та анаеробних біологічних методів дає максимально ефективні результати очищення стоків, а відходи однієї технології є сировиною-субстратом для іншої.

Метод застосовують при наявності великого обсягу висококонцентрованих стоків – більше 8 000–10 000 мг О2/дм3 по ХСК і для досягнення високого ступеня вилучення-трансформації забруднень та скиду кінцевого очищеного стоку у водойми.

 

Основною фазою-стадією є анаеробне метанове зброджування, а додатковою, вторинною – доочищення в аеротенку. На першій, метаногенній стадії знімається 80–90% забруднень стоків, а залишки доочищаються аеробними методами. Причому первинні осади та надлишковий мул аеробної стадії можуть бути субстратом-бонусом для отримання біогазу на метаногенній стадії ЛОС. Комплексна технологія дозволяє ефективно видалити забруднення стоків з їх послідовною утилізацією, зменшити витрати енергії на процеси очищення і отримати відновлюваний енергетичний ресурс – біогаз. При наявності в стоках великої кількості органічних забруднень, біогаз можна утилізувати шляхом його когенерації у електроенергію. Це дає можливість не тільки забезпечити процес очищення стоків власними енергоресурсами, а й заробляти кошти на «зеленому» тарифі. Комплексна анаеробно-аеробна технологія передбачає використання обладнання кожної із стадій.

Стадії:

Виділення побутових включень, піску та сторонніх домішок шляхом механічного розділення на фази та відстоювання. Виділення домішок за допомогою циклонів, відстійників, пісковловлювачів.

Необхідна стадія у разі включення в потік побутових та інших стоків, що містять кусковий матеріал забруднень.

Обладнання

  • Транспортер шнековий
  • Решітка механічна
  • Пісковловлювач
  • Відстійник ламельний
  • Циклон

Обробка коагулянтами і флокулянтами для виділення баластних завислих речовин. Основою очищення є флотація – процес перенасичення розчину повітря в об’ємі стоків і за рахунок молекулярних сил злипання та концентрування забруднень їх винос на поверхню із подальшим видаленням. Забезпечує видалення речовин, які можуть пригнічувати і знижувати ефективність біологічних процесів деструкції забруднень на наступних стадіях.

Обладнання

  • Змішувач
  • Флотатор
  • Скребки
  • Міксери
  • Хімреагентний блок

Анаеробна очистка – головна стадія комплексної технології, що забезпечує біотрансформацію основного масиву забруднюючих компонентів стоків або субстрату в біогаз, біомасу активного мулу та очищені стоки – дігестат. Ефективність очистки – до 90% по БСК та до 85% по ХСК. Залежно від складу вхідних стоків або субстрату та поставлених завдань з їх очищення і виробництва біогазу добирають технічне рішення: класичний дайджастер, UASB, 2UASB, IC реактор або інші. В результаті метаноферментації виділяється «сирий» неочищений біогаз. У випадку використання висококонцентрованих стоків або стоків з нерозчинними видами органічних відходів утворений дігестат подається у реактор анаеробного доброджування для доочищення, додаткової газогенерації та дегазації.

Обладнання

  • Анаеробний реактор IC,UASB 2UASB;
  • Доброджувач-газгольдер
  • Каменеуловлювач
  • Змішувач
  • Дробарки
  • Міксери
  • Піногасник
  • Теплообмінник
  • Водогрійний котел
  • Транспортери та шнеки

Доочистка стоків після основної анаеробної стадії від залишків розчинних органічних сполук і біогенних мінеральних компонентів.

Процес відбувається за допомогою аеробних бактерій, що наростають і акумулюються в активному мулі або в біоплівці рухомого носія завдяки їх здатності до іммобілізації на інертному матеріалі.

Технічне рішення: двокаскадний MBBR реактор з рухомим носієм біомаси Aqwise AGAR.

Ефективність за ХСК – 95%.

Ефективне очищення від азоту.

Зменшення кількості надлишкового мулу на 75% порівняно з традиційними аеротенками

Зменшення енерговитрат на аерацію на 20–30% .

Можливе доочищення за допомогою IFAS та AS рішень з використанням активного мулу у завислому стані.

Обладнання

  • Аеробний реактор  MBBR
  • Змішувач-кондиціонер;
  • Міксери
  • Відстійник
  • Аератори
  • Решітки муловідділення
  • Фільтри-адсорбери сторонніх запахів
  • Блок хімреагентної підготовки

Стадія забезпечує виділення і мінімізацію об’єму відходів ЛОС та доочищення супутніх продуктів для подальшої утилізації або продажу.

Концентрування баластних речовин стоків та осадів попередньо проводять на флотаторах, ламельних відстійниках та мулоущільнювачі. Згущення осадів та виділення твердої фракції здійснюють на дегідрататорах та прес-сепараторах.  Для підвищення ефективності комплексної технології очищення стоків осади, виділені із аеробної стадії, можуть спрямовуватися на анаеробну стадію для мінімізації об’єму вторинної органіки шляхом її трансформації у біогаз.

Обладнання

  • Флотатор
  • Мулоущільнювач
  • Ламельний відстійник
  • Шнековий дегідрататор
  • Прес-сепаратор
  • Гідроциклон
  • Блок хімреагентної підготовки

Очищення біогазу від сірководню відбувається постадійно, на мокрому адсорбційному скрубері та вугільних фільтрах.

Зневоднюють біогаз на теплообмінниках.

Очищений біогаз використовують для виробництва електричної та теплової енергії на когенераційних модулях або спалюють в котлах для підігріву води з метою забезпечення температурних режимів основних стадій очищення.

Для аварійного спалювання біогазу застосовують свічу утилізації.

Обладнання

  • Адсорбційний скрубер
  • Вугільний фільтр
  • Газодувка
  • Теплообмінник
  • Водогрійний котел
  • Свіча утилізації біогазу