SBR реактори послідовної дії

Різниця роботи циклічного біологічного реактора від реакторів постійної дії полягає в тому, що при використанні SBR усереднення, біологічне очищення та вторинне очищення виконуються в одному резервуарі з послідовним контролем часу (цикли наповнення, аерації, осадження, декантування та випуску). При традиційній схемі це здійснюється в декількох спорудах: первинні та вторинні відстійники, аеротенки. При цьому досвід експлуатації SBR показав, що дана технологія забезпечує очищення будь-яких обсягів стоків, даючи можливість досягти показників скиду, які відповідають нормам на скид у водоймища рибогосподарського водокористання, при експлуатаційних витратах порівнянних з традиційними технологіями, але при значно меншій площі, які займають реактори. Повністю автоматизована система керування дає можливість коригувати будь-які параметри технологічних процесів.

Компактні SBR-реактори системи ICEAS (Intermittent Cycle Extended Aeration System або розширена аераційна система з послідовним циклом).

Технологія ICEAS має 3 основні робочі фази, в чому і є принципова відмінність від традиційної технології SBR, а саме:

• аерація
• осадження
• декантування

При цьому кількість робочих резервуарів ICEAS – як мінімум один, а традиційний SBR-реактор вимагає реалізації технології як мінімум кілька резервуарів, які займають значно більшу площу порівняно з ICEAS. Технологічний процес біологічного очищення в ICEAS протікає в одному реакторі безперервної дії, розділеному гідростатичною перегородкою з отворами в придонній частині, на зони попередньої (пре-реакції) та основної реакції. Потік стічних вод постійно надходить у зону пре-реакції, звідки плавно прямує через отвори в нижній частині перегородки в зону основної реакції, рівномірно розподіляється в ній і проходить усі основні технологічні стадії очищення.

У зоні пре-реакції відбувається попереднє очищення стічних вод перед їх потраплянням до основного резервуару. Оскільки потік надходить у зону пре-реакції постійно, то в невеликому об’ємі резервуара утворюється висока концентрація по БСК, що є доступним для харчування і кількісного зростання мікроорганізмів, які необхідні для підтримки технологічного процесу. При цьому біологічний селектор на початку резервуару ICEAS мінімізує зростання волокнистих бактерій, які збільшують обсяг мулу та перешкоджають його розвитку.

Процес очищення, за технологією ICEAS, складається з трьох основних циклів, причому під час кожного з них на протязі усього процесу очищення потік стічних вод подається постійно у резервуар. При циклі аерації стічні води після решіток і піскоуловлювачів потрапляють у резервуар і змішуються з вже перемішаною рідиною. Аерація відбувається одночасно з наповненням резервуара, і в цей час відбувається біологічне окиснення. Після завершення циклу аерації починається осадження, у якому важкі частки осідають на дні резервуара, залишаючи нагорі чисту воду. Фінальна фаза - це декантування, випуск чистої води, яка утворилася у верхній зоні резервуару та відкачування осаду.

Застосування реакторів ICEAS дає можливість виключити із технологічної схеми ряд технологічних споруд основного виробничого циклу:

• резервуари-усереднювачі
• первинні відстійники (при якісному функціонуванні блоку механічного очищення)
• аеротенки
• вторинні відстійники

Всі ці функції перебирає на себе реактор ICEAS.
Технологія ICEAS передбачає два робочі режими:

• нітрифікації (далі - NIT) та
• нітри-денітрифікації (далі – NDN).

Всі системи проектуються індивідуально під кожен із режимів. Режим NIT складається з послідовної зміни етапів аерації, седиментації та декантування та призначений для видалення БСК, завислих речовин, аміаку та часткової денітрифікації. Основні етапи очищення змінюються у часі та не перетинаються при паралельно працюючих резервуарах. Таким чином, під час типового робочого режиму NIT для двох резервуарів у його першу половину відбувається тривале аерування для видалення БСК та нітрифікації. При цьому резервуари ICEAS проектуються під:

• певне відношення кількості “їжі” до кількості мікроорганізмів;
• вік мулу, достатній для підтримки в резервуарі необхідної кількості завислих речовин у перемішаній рідині, а також для забезпечення необхідного ступеня нітрифікації, заснованої на температурному діапазоні стоків, що надходять.

Повітродувки (при тривалості фази аерації за 3х - 4х-годинний цикл, дає можливість одній повітродувці подавати повітря в два резервуари) і система аерації розраховуються для забезпечення достатнього обсягу кисню згідно з вимогами процесу. Система контролю забезпечує змінення часу роботи повітродувки, в залежності від витрат, а також навантаження на об'єкт. Після фази аерації починається фаза осадження, під час якої відбувається поділ на рідину та тверді частки. Наступна фаза декантування, коли очищений стік виводиться з резервуара. При цьому, коли резервуар № 1 знаходиться у фазі аерації, то резервуар № 2 – у фазах або осадження або декатування. Коли резервуар № 2 у фазі аерації, то резервуар № 1 – у фазах чи осідання чи декантування. Це дає можливість суттєво скоротити кількість технологічного обладнання та обсяг капітальних витрат.

Режим NDN (нітро-денітрифікації) складається з циклів аерації і перемішування, які по черзі змінюються, переходять в цикли осадження і декантування. Все регулюється комп'ютерною системою управління. Режим NDN призначений для видалення БСК, завислих речовин, аміаку, азоту, загального фосфору, повної нітро-денітрифікації. Зазвичай для режиму NDN при нормальному та зливовому циклах необхідно 2 резервуари. У процесі NDN видалення біологічних нутрієнтів (біологічно значущі елементи – хімічні елементи, необхідні організму для забезпечення нормальної життєдіяльності) супроводжується внутрішньою почерговою зміною оксианокси/анаеробних (повітря вкл/повітря викл) фаз у циклі.

• Аеробна фаза здійснює видалення БСК, нітрифікацію та поглинання фосфору.
• Фази АНО/АНАЕР (повітря вимк.) забезпечують денітрифікацію та велике поглинання фосфору.

Показники нітрифікації та вимоги до віку мулу для процесу нітрифікації розраховуються на основі температурного діапазону впускних стоків. Ступінь нітрифікації та видалення фосфору, що досягається при процесі NDN, залежить від відносин БСК до загального азоту та БСК до загального фосфору у вхідному стоку.
Залежно від різних вимог щодо якості стоку на виході, ICEAS проектується для досягнення необхідного рівня очищення індивідуально під кожен проект. Тому світовий досвід експлуатації КОС на базі ICEAS показав, що подібна компактна технологія біологічного очищення дає можливість отримати високі показники очищення стоків на спорудах продуктивністю від 500 до 1 000 000 м3/добу, істотно економити на експлуатаційних витратах, будівельних роботах, площі під будівництво КОС і завжди має можливість технологічного розширення споруд.

Все обладнання, необхідне для біологічної очистки, розташовується в одному резервуарі.

• Повітря в аератори подається повітродувками, а комплексна система управління (SCADA) контролює процес.
• Дрібно-бульбашкові аератори здійснюють насичення стічних вод киснем.
• Компактні горизонтальні мішалки встановлюються в зоні основної реакції для забезпечення процесів нітри-денітрифікації.
• Насоси призначені для відкачування надлишкового мулу з резервуара наприкінці циклу декантування.
• Привідний декантер, з частотним перетворювачем, захоплює очищені стічні води з верхнього рівня аеротенка в кінці періоду седиментації: приводний механізм направляє декантер з постійною швидкістю крізь воду (рух зверху вниз), і пристрій завжди досягає необхідного нижнього рівня води в кінці періоду декантування.
• Піноуловлювач відштовхує плаваючі речовини від декантера при його входженні у воду і потім діє як підповерхнева перегородка під час циклу декантування для запобігання потраплянню плаваючих речовин у стік, який випускається.

При цьому зворотний активний мул, який постійно циркулює між реакторами, поділяється на кілька потоків: на зневоднення, на рециркуляцію, третинну обробку. Цим досягається поетапна адаптація мікроорганізмів активного мулу з поступовим розведенням стічних вод, які обробляються, зворотним активним мулом по ходу їх руху від першого до наступних SBR-реакторів. Завдяки цьому система витримує скиди стічних вод з високими токсичними концентраціями забруднень (СПАР, хлор, марганець тощо) для активного мулу.
Крім економічних режимів установка автоматично переходить у форсований режим роботи при залповому надходженні стічних вод у кількості, що перевищує проектну величину. Це забезпечується системою автоматики, яка миттєво переводить роботу останнього SBR-реактора в режим відстоювання з подальшим відкачуванням освітлених стічних вод у третинний відстійник. При цьому останній SBR-реактор починає працювати в режимі відстійника, а перший і другий SBR-реактори - в режимі аеротенків (біореакторів) з переривчастою аерацією.
При цьому мул, на початку очисних споруд спочатку сорбує на себе органічні забруднення, а потім, у міру обробки стічних вод, рухаючись від приймальної камери до останнього реактора, окислює їх, а сам регенерується, стає голодним, з'ївши всі сорбовані на собі забруднення. Зворотний активний мул, потрапляючи до приймальної камери, будучи голодним, ефективно окислює нові забруднення, які надходять на установку. Якщо ж не повертати активний мул з кінця на початок очисних споруд, то наприкінці їх активний мул самоокислюватимется, тобто гинути, оскільки йому потрібне харчування, а там органічні компоненти майже відсутні.