В журнале «НДТ» № 4-2024 Харькина Оксана Викторовна, канд. техн. наук, главный технолог ООО «Архитектура Водных Технологий», рассмотрела преимущества мембранно-аэрируемого биопленочного реактора (МАБР).
Мембранно-аэрируемый биопленочный реактор (МАБР, MABR) представляет собой биореактор с прикрепленной на стационарной загрузке биопленкой. Загрузка в данной технологии – это полые мембранные волокна, в которые подается воздух от воздуходувки и затем, через поры мембран, этот воздух поступает непосредственно в аэробную зону биореактора.
В технологии МАБР широко известные ультрафильтрационные мембраны, которые применяются для процессов илоразделения в мембранных биореакторах (МБР), используются одновременно и как загрузка для развития биопленки, и как аэраторы с размером пор 0,04 мкм, в то время как даже в известных лучших мелокопузырчатых аэраторах этот параметр составляет 0,6−2 мм). Применение технологии МАБР привлекательно для канализационных очистных сооружений, которым необходимо увеличить производительность или обеспечить требуемое качество очистки в ситуации недостаточности существующих объемов аэротенков. При новом же строительстве, реализация данной технологии позволяет уменьшить необходимые для обеспечения требуемого качества очищенной воды объемы сооружений.
При реализации технологии МАБР, кассеты ультрафильтрационных мембран помещаются в аэробную зону биореактора/аэротенка. На поверхности мембран образуется биопленка, а во внутреннюю полость ультрафильтрационных мембран подается воздух, который, проходя сквозь поры мембраны, поступает во внешнюю среду. При этом перенос кислорода к биопленке гораздо эффективнее, чем в процессе подачи воздуха через обычные мелкопузырчатые аэраторы.
Таким образом, ультрафильтрационные мембраны, используемые как стационарная загрузка для развития биопленки, одновременно являются и высокоэффективными микропузырчатыми аэраторами. Данный подход позволяет обеспечить требуемый расход кислорода для реализации аэробных процессов при существенно меньших затратах электроэнергии по сравнению с мелкопузырчатыми аэраторами. Эффективность микропузырчатых аэраторов более чем в 6 раз выше по сравнению с поверхностными аэраторами и в 3 раза превосходит эффективность мелкопузырчатых аэраторов.
Кроме того, данная технология позволяет эффективно и надежно реализовать процессы симультантной нитри-денитрификации, в том числе нитритации-денитрификации, что приводит к дополнительной экономии энергозатрат на реализацию процессов биологической очистки сточных вод. Технология МАБР является абсолютным прорывом в области решения вопросов энергосбережения при высокоэффективной и надежной реализации процессов биологической очистки сточных вод.
Как непосредственный участник исследования технологии МАБР и разработчик технологических решений реализации данной технологии для городских сточных вод, эксперт прокомментировала и адаптировала зарубежную публикацию «Эффективная нитритация сточных вод в кислотном мембранном аэрируемом биопленочном реакторе», в которой приведены результаты исследований процесса нитритации в МАБР.
Рассмотренная в публикации технология анаэробного окисления аммония (Анаммокс) представляет собой процесс окисления аммония нитритом, который используется в качестве акцептора электронов, в результате чего существенно снижается энергопотребление на реализацию процессов нитри-денитрификации. Существующее международное название процесса «анаэробное окисление аммония» является достаточно условным, так как в действительности, режим, при котором он осуществляется, является аноксидным.
При реализации Анаммокс-процесса на низкоконцентрированных сточных водах остается проблемой обеспечение стабильной нитритации для преобразования аммония в нитрит. Достичь стабильного подавления нитрит-окисляющих бактерий (NOB) и одновременно поддерживать активность аммиакокисляющих бактерий (AOB) в данном случае весьма затруднительно.
В статье описано исследование по решению этой проблемы путем использования новых кислотоустойчивых AOB, а именно Candidatus Nitrosoglobus, в мембранном аэрируемом биопленочном реакторе (МАБР). Эффективная нитритация продемонстрирована на примере низкоконцентрированных сточных вод. В ходе длительного периода эксплуатации (256 дней) показано успешное вымывание NOB свободной азотистой кислотой. Об этом свидетельствовали стабильный коэффициент накопления нитритов, близкий к 100 %, и исчезновение NOB в ходе исследований.
Подача достаточного количества кислорода в MAБР обусловила беспрецедентно высокую скорость окисления аммиака при незначительном гидравлическим времени пребывания сточной воды (30 мин). Полученные результаты позволяют оценить развитие направления с перспективной как повышения эффективности процессов удаления азота, так и значительного снижения гидравлического времени в аэробном реакторе (аэробной зоне).
Конечно, реализация новейших технологий требует высокого профессионализма и на стадии исследований, отработки в полу- и промышленных условиях, проектирования, и на стадии реализации таких технологий. Простое копирование технологий влечет риски неполучения положительных результатов.