Когда слышишь про 'многоступенчатый A/O процесс', многие сразу представляют себе стандартную схему с чередующимися анаэробными и оксичными зонами, но на практике это редко работает как в учебнике. В наших проектах с ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии мы постоянно сталкиваемся с тем, что типовые решения приходится перекраивать под конкретные стоки – где-то добавлять ступень предварительной денитрификации, где-то встраивать блок химического осаждения фосфора прямо в биологическую линию.
Вот например, на одном из заводов по переработке молочных продуктов в Подмосковье мы изначально заложили классический трехступенчатый A/O, но через месяц эксплуатации выяснилось, что нагрузка по азоту скачет так сильно, что третья аноксидная зона просто не успевает 'добивать' нитраты. Пришлось оперативно переделывать систему рециркуляции иловых смесей, фактически создавая гибридную схему с элементами процесса Люцерна.
Интересно, что китайские производители часто перестраховываются с объемами анаэробных зон – видимо, сказывается опыт работы с высококонцентрированными стоками текстильных производств. Но для европейских предприятий пищевой промышленности такой подход избыточен и приводит к перерасходу электроэнергии на аэрацию. Мы в Люйчуан постепенно пришли к модульной системе, где базовый многоступенчатый a/o процесс дополняется компактными блоками доочистки типа электрокаталитических реакторов.
Кстати, про электрокатализ – многие недооценивают его потенциал в связке с биологической очисткой. На том же молочном заводе мы поставили экспериментальный блок после вторичных отстойников, и он стабильно снимает 15-20% ХПК, которые не добила биология. Хотя надо признать, что для коммунальных стоков это часто неоправданно дорого.
Самое сложное в многоступенчатых системах – не запуск, а поддержание баланса между ступенями при изменяющейся нагрузке. Помню, на целлюлозно-бумажном комбинате под Пермью мы две недели не могли выйти на проектные показатели по фосфору, пока не обнаружили, что технологи сбрасывают промывные воды с переменным содержанием коагулянтов прямо в приемную камеру.
Отсюда важный вывод: никакая совершенная технология не работает без понимания технологических процессов на предприятии. Мы сейчас всегда требуем предоставить не только состав стоков, но и графики работы основных производственных цехов. Особенно это критично для многоступенчатый a/o процесс с его чувствительностью к резким скачкам нагрузки.
Еще один момент, который редко учитывают в проектах – сезонные колебания температуры стоков. Зимой на том же целлюлозном комбинате температура падала до 8°C, и эффективность денитрификации в первой аноксидной зоне падала вдвое. Пришлось устанавливать теплообменники на часть рециркулируемого ила – решение простое, но о нем часто забывают на стадии проектирования.
В последние годы мы все чаще комбинируем A/O системы с анаэробными реакторами. Например, на проекте в Татарстане для очистки стоков спиртового завода мы поставили UASB-реактор перед многоступенчатый a/o процесс, что позволило снизить энергозатраты на аэрацию почти на 40% и параллельно получать биогаз.
Но здесь есть подводные камни – при недостаточной денитрификации после анаэробного реактора может наблюдаться вспухание ила в аэротенках. Мы нашли компромиссное решение, установив дополнительную ступень денитрификации между UASB и A/O системой. Да, это удорожает конструкцию, но зато гарантирует стабильность работы.
Интересный опыт был с использованием мембранных биореакторов в качестве третьей ступени. Технически это дает прекрасное качество очистки, но для промышленных стоков с высоким содержанием жиров и масел требуется сложная система предварительной подготовки. После нескольких неудачных экспериментов мы сейчас рекомендуем MBR только для стоков со стабильным составом.
Многие заказчики опасаются, что многоступенчатый a/o процесс окажется слишком энергоемким. На самом деле при правильном проектировании можно достичь довольно скромных удельных расходов – на последних объектах мы укладываемся в 0.8-1.2 кВтч/м3, что сопоставимо с традиционными системами.
Секрет в грамотном использовании энергии на разных стадиях. Например, мы часто применяем ступенчатую аэрацию в оксичных зонах – первые секции работают с максимальной интенсивностью, последние – с минимальной. Это позволяет экономить до 25% электроэнергии без потери качества очистки.
Еще один резерв экономии – использование частотных преобразователей на насосах рециркуляции. На первых порах мы скептически относились к таким решениям, но практика показала, что они окупаются за 1.5-2 года даже на средних очистных сооружениях производительностью 500-1000 м3/сутки.
Судя по последним проектам ООО Шаньдун Люйчуан Экологические технологии, будущее за гибридными системами, где многоступенчатый a/o процесс сочетается с компактными физико-химическими модулями. Особенно перспективным выглядит направление электрокаталитических окислительных реакторов для доочистки трудноокисляемых загрязнений.
Мы сейчас тестируем систему, где после биологической очистки стоит небольшой электрокаталитический блок, который 'добивает' остаточные органические вещества и одновременно обеззараживает стоки. Пока что себестоимость такой очистки высока, но для предприятий фармацевтической и химической промышленности это может быть оптимальным решением.
Еще одно интересное направление – интеллектуальные системы управления, которые в реальном времени оптимизируют работу разных ступеней A/O процесса. На экспериментальной установке в нашем исследовательском центре уже удалось добиться 15% экономии реагентов и 20% снижения энергопотребления за счет адаптивного изменения режимов рециркуляции и аэрации.
В целом, несмотря на кажущуюся традиционность, многоступенчатый a/o процесс продолжает развиваться, и главная задача производителей – не гнаться за новомодными технологиями, а создавать надежные и экономичные решения, адаптированные под конкретные условия эксплуатации. Как показывает практика, даже небольшие усовершенствования стандартных схем могут давать значительный эффект.
