Энергоэффективные очистные сооружения

• 1 - аноксидная зона;
• 2 - оксидная зона;
• 3 - сточные воды после процесса с активным илом;
• 4- вторичный отстойник;
• 5 - осадок вторичного отстойника;
• 6 - биомасса водорослей;
• 7 - биопластик;
• 8 - культивация микроводорослей;
• 9 - гидротермическое сжижение или анаэробное сбраживание;
• 10 - биогены и СО₂;
• 11 - СО₂ из других систем;

• 12 - биоуголь;
• 13 - протеиновые/пищевые добавки;
• 14 - удобрения;
• 15 - почвоулучшители
• 16 - биотопливо.

В последние годы большое внимание исследователей привлекает новая биотехнология - водоросле-бактериальная культура. Выделяемый водорослями кислород уменьшает расходы на аэрацию, а эмиссия парниковых газов уменьшается потреблением СО₂, выделяемого при культивировании водорослей в результате фотосинтеза. Кроме этого, водоросле-бактериальная биомасса характеризуется хорошим отстаиванием, эффективным снижением ХПК и удалением биогенов. Трудностью данного подхода является отделение биомассы водорослей от водоросле-бактериальной смеси для экстракции липидов. Также есть трудности эффективного использования выделяемого водорослями кислорода, особенно в открытом пруду для культивирования водорослей. Для преодоления этих трудностей, однако, в последние годы найдены оригинальные технические решения. В этом плане сообщается о схеме, включающей биопленочный реактор с подвижным слоем насадки для аэробной обработки и открытый пруд для выращивания водорослей в качестве биологически аэрируемого реактора. Соответствующая пилотная установка работала 18 месяцев и обеспечивала получение высокой эффективности очистки сточных вод без расходов на аэрацию.

Помимо биотоплива и метана новая технология позволяет производить протеиновые/пищевые добавки (для животноводства и аквакультуры), удобрения и почвоулучшители. Поскольку для культивирования микроводорослей необходим СО₂, возникает возможность использовать его эмиссию на предприятиях других отраслей промышленности (например, электростанции), снижая выброс в атмосферу.

Подобная технология имеет ряд весьма привлекательных преимуществ, но ее реализация возможна только на очистных сооружениях совершенно иного типа на базе принципиально нового технологического оборудования [9]. Другой более приближенный к настоящему времени подход заключается в встраивании процесса культивирования микроводорослей в схемы существующих очистных сооружений.

Ниже приведены описание и основные показатели работы схемы очистки сточных вод, совмещенной с культивированием микроводорослей. Исходные данные для расчетов извлечены из опубликованных статей, излагающих результаты соответствующих лабораторных и пилотных исследований. Работа выполнена в Университете Клемсона, Южная Каролина, США. Рассматриваются три варианта размещения участка культивирования микроводорослей (альгакультура): в конце технологической схемы (третичная обработка) для доочистки сточных вод от биогенов и получения биомассы в качестве сырья для биотоплива; в начале технологической схемы (вторичная обработка после отстойника) с возможностью использования для культивирования микроводорослей не только биогенов, но и органического углерода, повышающего выход биомассы; схема, в которую подают только концентрированный по биогенам раствор после обезвоживания осадка аэробного сбраживания, содержащей до 30% общей нагрузки по биогенам [14].

Автор статьи: Кофман Владимир Яковлевич