Отчет об испытаниях мембранного аэробного биопленочного реактора

Сейчас активно обсуждается вопрос эффективности и экономической целесообразности мембранных аэробных биопленочных реакторов. Вроде бы все понятно: мембрана – чистота, биопленка – биоремедиация. Но на практике, часто возникают сюрпризы. Встречаются проекты, где ожидаемый эффект от биопленки не достигается, мембрана быстро засоряется, или, что еще хуже, происходит ее разрушение. Иногда кажется, что все расчеты – это лишь теоретические упражнения, которые не отражают реальных процессов.

Обзор и цели испытаний

Данный отчет содержит результаты испытаний мембранного аэробного биопленочного реактора, разработанного для очистки сточных вод от органических загрязнений и азота/фосфора. Целью испытаний было подтверждение заявленной производителем эффективности, а также выявление потенциальных проблем и оптимизация параметров работы системы. В частности, мы стремились оценить влияние различных факторов, таких как концентрация биомассы, скорость потока, температура и pH, на эффективность очистки и стабильность биопленки.

Выбор объекта испытаний

Для испытаний был выбран реагентный сток, содержащий типичный набор органических загрязнителей, характерных для пищевой промышленности – высокий BOD и COD. В качестве контрольного образца использовалась вода из близлежащего водоема, чтобы иметь возможность сравнить эффективность очистки.

Технические характеристики системы

Испытания проводились на установке, разработанной и поставленной компанией TIANJIN HYDROKING SCI & TECH LTD. Реактор представляет собой модульную конструкцию, состоящую из нескольких секций, заполненных мембранными картриджами и поддерживающими элементами для развития биопленки. Система оборудована автоматической системой контроля и управления, позволяющей регулировать скорость потока, температуру и pH. Мембраны использовались полимерные, на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ), с порами размером 0.1 мкм.

Ключевые параметры системы

Общий объем реактора - 1000 литров. Аэрация осуществлялась с помощью воздушных пузырьков, подаваемых через систему диффузоров. Система контроля pH оснащена датчиком кислотности и автоматическим дозатором для поддержания оптимального значения. Скорость потока сточных вод регулировалась с помощью перистальтических насосов. Система мониторинга непрерывно измеряла концентрации BOD, COD, аммонийного азота, нитритов, нитратов, фосфатов, а также оценивала качество мембран по показателям проницаемости и загрязненности.

Результаты испытаний и анализ

Первоначально, наблюдался быстрое формирование биопленки на мембранах, что свидетельствовало об успешном запуске системы. Концентрация органических загрязнений (BOD и COD) в очищенной воде значительно снижалась – в среднем на 90-95% в течение первых двух недель работы. Азот и фосфор также эффективно удалялись, благодаря метаболизму микроорганизмов биопленки. Однако, после двух месяцев эксплуатации, начали появляться признаки засорения мембран – снижение проницаемости и увеличение сопротивления потоку.

Проблемы, выявленные в ходе испытаний

Основной проблемой оказался дисбаланс питательных веществ в реакторе. Изначально концентрация аммиака была слишком высокой, что привело к избыточному росту некоторых видов микроорганизмов и, как следствие, к образованию плотной, трудноудаляемой биопленки. Кроме того, иногда возникали локальные 'горячие точки' с высокой концентрацией токсичных веществ, что негативно сказывалось на жизнедеятельности биопленки. Наблюдались и случаи деления мембран в определенных местах, что приводило к ухудшению их герметичности.

Рекомендации по оптимизации работы системы

Для решения выявленных проблем рекомендуется оптимизировать режим питания биопленки, контролируя соотношение углерода и азота, а также дозировку питательных веществ. Необходимо внедрить систему автоматического регулирования pH и температуры, чтобы предотвратить резкие колебания и создать оптимальные условия для развития биопленки. Также стоит рассмотреть возможность использования мембран с более устойчивым к загрязнению покрытием. В процессе работы мы несколько раз экспериментировали с различными добавками, например, с микроэлементами, в частности, с железом, но их применение не дало существенного улучшения стабильности.

Альтернативные подходы

В качестве альтернативного подхода мы рассматривали использование ультразвуковой обработки для очистки мембран от биопленки. Однако, эта технология оказалась неэффективной для мембранного типа используемых в данном реакторе. Другим вариантом было использование биоактиваторов – специально подобранных культур микроорганизмов, способных ускорить процесс разложения органических веществ. Это направление, однако, потребовало бы дополнительного исследования и оптимизации.

Заключение

Испытания мембранного аэробного биопленочного реактора продемонстрировали его потенциал для очистки сточных вод, но также выявили ряд проблем, требующих решения. Оптимизация режима питания, контроль pH и температуры, а также выбор мембранного материала с улучшенными характеристиками – ключевые факторы для обеспечения стабильной и эффективной работы системы. TIANJIN HYDROKING SCI & TECH LTD. предоставляет широкий спектр мембранных технологий и решений для водоочистки, и, судя по результатам наших испытаний, их продукция имеет большой потенциал.