Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.
Поля, помеченные символом *, обязательны для заполнения.
Применение мембранных дисковых фильтров при доочистке сточных вод

ПРИМЕНЕНИЕ МЕМБРАННЫХ ДИСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ ДООЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД

Канунникова Марина Александровна, к.т.н.,
директор направления «Водоснабжения и водоотведения» ООО «Домкопстрой»,
129110, Россия, Москва, пр. Мира, д. 68, стр. 3, e-mail: kanunnikova@treatmentwater.ru

Мембранные дисковые фильтры являются новым оборудованием с применением мембранных технологий, которое все чаще используются в технологии доочистки сточных вод. К основным достоинствам мембранных фильтров можно отнести непрерывный режим работы, высокую степень автоматизации, более высокое качество очищенной воды, меньшую занимаю площадь. Рассмотрим преимущества используемых дисковых фильтров производства ведущей фирмы в КНР с более десяти летним опытом технологических разработок и исследований, инженерных работ и достигших существенных успехов в доочистки сточных вод и их повторного использования.

Пример №1 – применение дисковых фильтров при доочистке стоков на станции производительностью до 200 тыс. м3/сут. Исходное качество стока менее 15 мг/л по взвешенным веществам и до 2 мг/л по фосфору фосфатов. Для осуществления процесса доочистки сравнивались две технологии – использование зернистых фильтров с крупностью загрузки 2-5 мм и скоростью фильтрации 8 м/час и обработка на дисковых фильтрах с предварительной коагуляцией для удаления фосфора.

Эффективность удаления взвешенных веществ на зернистых фильтрах не превышает 70% c концентрацией взвешенных веществ 4,5 мг/л, а на дисковых фильтрах составляет не менее 80% с концентрацией взвешенных веществ 3 мг/л при стабильной доочистки. Основные показатели для этих двух вариантов представлены на рис. 1.

Рис.1.Рис.1.

Прежде всего, следует обратить внимание на площадь, необходимую для размещения фильтров. Для зернистых фильтров требуется 938 м2 площади здания, а для дисковых фильтров всего 165 м2. Это объясняется высокой производительностью дисковых фильтров. Для доочистки 200 тыс. м3/сутки сточных вод потребовалось всего 8 дисковых фильтров модели UD – 2000 – 24 – 14X2 – 15  с площадью мембраны 117,6  м2 на одну установку. Кроме того в здании зернистых фильтров должны быть размещены насосы промывки фильтров, запорно-регулирующая арматура, управления водо-воздушной промывкой, операторская, помещение шкафов управления и т.д. Поэтому площадь требуемая для здания зернистых фильтров согласно типовых проектов зданий доочистки значительно превосходит площадь необходимую для размещения самих фильтров и составляет 1680 м2. Зернистые фильтры имеют высоту более 4 м, поэтому в типовых проектах здания фильтрации, как, правило, строится в два производственных этажа и будет иметь объем 13440 м3.

 Если для промывки зернистых фильтров в данном случае требуется 1080 м3/час промывной воды с давлением 10 м.в.с, то для промывки 8 дисковых фильтров – 225 м3/час, но при давлении 80 м.в.с. с помощью встроенного насоса промывки, не занимающий дополнительной площади. Низкий расход промывной воды на мембранных дисковых фильтрах объясняется конструкцией промывной головки, которая во время промывки двигается вверх-вниз и струи перехлестываются под углом 650 (рис. 2) ,что обеспечивает смыв загрязнений с мембраны при минимальном расходе воды.

Автоматизация промывки зернистых фильтров требует отдельного проекта и общий пульт управления, как правило, выносится в операторскую. Дисковые фильтры имеют  собственный шкаф управления с полной системой автоматизации процесса фильтрации и промывки, основанного на датчиках уровня до и после фильтра и встроенного логического контроллера.  Система автоматики за счет управления скоростью вращения фильтра и временем промывки позволяет максимально сократить количество промывной воды и затраты энергии.

За счет этого общие энергозатраты на процессы фильтрации и промывки для дисковых и зернистых фильтров сопоставимы, а количество загрязнённой воды для дисковых фильтров в 2 раза меньше.

Процесс фильтрации и промывки не требует постоянного присутствия оператора, поэтому в проекте цеха с дисковыми фильтрами помещение операторской отсутствует. В результате общая площадь здания (рис. 3) составляет 370 м2 – всего 21% по сравнению с зернистыми фильтрами.

 Рис.3. -1- по -8- мембранные дисковые фильтры.Рис.3. -1- по -8- мембранные дисковые фильтры.
Рис.2. Промывка мембран.Рис.2. Промывка мембран.

Рис.4. Быстрая замена мембраныРис.4. Быстрая замена мембраны

Здание дисковых фильтров выполняется в сэндвич панелях в один производственный этаж с расчетной температурой +50 С.  Объем здания составляет 1480 м3, что в 9 раз меньше, чем для зернистых фильтров. Это позволяет не только в несколько раз сократить затраты на строительство и уменьшить его продолжительность, но и  сократить затраты на отопление и вентиляцию здания. Следует учитывать, что при применении зернистых фильтров необходим резервуар чистой и грязной воды общим объемом 2160 м3, что так же увеличивает строительные затраты.

Важным  преимуществом  дисковых  фильтров является минимальный требуемый перепад высот.  Для самого дискового фильтра необходимый перепад высот от входного до выходного канала составляет 0,61 м.в.с. Для зернистых фильтров этот перепад составляет 4 – 5 м.в.с. Если станция строилась изначально без цеха доочистки, подача воды самотёком на зернистые фильтры, как правило, невозможна.  В рассматриваемом проекте энергозатраты на подъем воды на зернистые фильтры доочистки составили 3920 кВт  час в сутки.

Пример №2  - использование дисковых фильтров для доочистки стоков на сооружениях малой производительности (2000 м3/сутки) совместно с SBR реакторами. В этом случае было необходимо совместить периодический сброс с SBR реакторов с работой сооружений доочистки в условиях высокой неравномерности подачи исходного стока,  а так же максимально упростить эксплуатацию и ремонт оборудования. В данном проекте  решающими явились два преимущества  дисковых фильтров – высокая степень комплектной автоматизации работы и продуманная для ремонта и обслуживания конструкция.

Наличие полной автоматизации работы позволяет эксплуатировать сооружения доочистки без постоянного присутствия оператора, т.е. персонал может  периодически проверять работу оборудования и проводить его обслуживание в одну смену в дневные часы. При отсутствии поступления воды из резервуара накопителя после SBR реакторов система автоматики останавливает работу дискового фильтра, и возобновляет ее при подаче воды  - появление перепада уровня между входом и выходом.

Наиболее подверженная износу и требующая периодической замены часть фильтра  - мембрана. Срок службы мембраны до 8 лет благодаря основе из сетки, выполненной из высококачественной нержавеющей стали. Конструкция фильтра предусматривает быструю замену элементов мембраны. Для того что бы извлечь кассету  (рис.4) достаточно вывернуть только один болт. Сами кассеты так же разборные и позволяют заменить мембраны на месте. При этом не требуется квалифицированный персонал.

Другая требующая эксплуатации система  - это система промывки фильтра.  Система промывки предлагаемых дисковых фильтров имеет  автоматическую систему прочистки форсунок, сами форсунки выполнены съемными и для их монтажа/демонтажа требуется только повернуть промывную головку и вынуть ее из устройства промывки. Таким образом, любой ремонт дискового фильтра может быть выполнен персоналом  в течение 1 смены.  Поэтому в данном проекте не использовался резервный дисковый фильтр, что позволило снизить стоимость сооружений доочистки.

Пример №3 – доочистка сточных вод свиноводческого комплекса.  Очистка сточных вод свиноводческого комплекса происходит в два этапа – механическая очистка и биологическая очистка с использованием биопрудов. При этом биопруды работают только в теплое время года – с мая по октябрь. При доочистке стока следовало решить две проблемы:

1)  Возможность остановки цеха доочистки на длительное время  - 6 месяцев в году

2)  Подбор мембраны для задержания взвешенных веществ, характерных для биопруда.

Остановка зернистых фильтров на длительное время может приводить к образованию конгломератов загрузки, вследствие высыхания, задержанного на загрузке активного ила и «склеивания» им материала загрузки.  Провести промывку плоской мембраны перед остановкой дискового фильтра значительно проще, чем загрузку зернистого фильтра. Кроме того при пуске после длительной остановки можно применить химическую регенерацию мембраны. Дисковые фильтры могут оснащаться комплектной системой  химической регенерации мембран.

Адаптация фильтра к качеству воды может быть произведена за счет широкого диапазона пористости мембран от 10 до 50 мкм.

ПРЕИМУЩЕСТВА МЕМБРАННЫХ ДИСКОВЫХ ФИЛЬТРОВ

Наименование

Фильтры доочистки

Зернистые

Мембранные дисковые

Резервуар чистой и грязной воды

требуется

Не требуется

Количество промывок

Обязательно 1 в сутки

По мере загрязнения мембран

Перепад высот от входного до выходного канала

4 – 5 м.в.с.

0,5 м.в.с.

Площадь здания для размещения фильтров

В два производственных этажа

В один этаж (на 75% меньше по площади) Легковозводимое

Насосная станция

Требуется

не требуется

Расход промывной воды

100%

22,5%

Давление промывки

10 м.в.с.

80 м.в.с.

Автоматизация

Требует отдельного проекта

Предусмотрено в конструкции фильтров

Оператор

Постоянное присутствие при управлении промывкой

Периодический осмотр

Энергозатраты

0,0033 кВт/м3+0,021 кВт/м3 на подъем воды

0.0032 кВт/м3

Удаление взвешенных веществ

≤70% при ВВ=4,5 мг/л

≥80% при ВВ=3 мг/л

Наличие реагентной обработки

есть

есть

Остановка на длительный период времени

критична

не имеет значения

Ремонт

с выводом из эксплуатации

без вывода из эксплуатации

Фильтрующий элемент

Зернистая загрузка крупностью 2-5 мм

Мембрана  пористостью 10-50 мкм

Срок службы

Периодическое восстановление потерь загрузки при промывке

8 лет