Очисні споруди ротаційного типу

Очисні споруди ротаційного типу біологічної очистки, або ж обертові біологічні реактори (RBC), є одними з найбільш ефективних та енергоощадних технологій для очищення стічних вод. Вони успішно застосовуються як у малих локальних системах для приватних будинків і невеликих громад, так і у великих муніципальних та промислових очисних системах в Ірландії, Німеччині та США, Польщі та  інших  європейських  країнах вже  багато десятиліть. Ця технологія забезпечує якісну очистку стічних вод завдяки біологічному процесу, який відбувається на поверхні обертових дисків, що чергуються між контактом з водою і повітрям.

Очисні споруди є ключовим елементом інфраструктури, призначеним для очищення води, що використовується в побуті, промисловості та сільському господарстві. Вони виконують важливу роль у забезпеченні безпечного водопостачання та захисті навколишнього середовища від забруднення. Ця стаття розглядає принцип дії очисних споруд, їх особливості та можливі альтернативи.

Принцип дії очисних споруд ротаційного типу

Принцип дії очисних споруд базується на фізичних, хімічних та біологічних процесах, які дозволяють видалити забруднюючі речовини з води. Основні етапи очищення включають:

Механічне очищення

Полягає у видаленні великих часток і сміття з води. Це здійснюється за допомогою решіток, сит і відстійників. Вода проходить через ці пристрої, залишаючи великі частки на поверхні або у спеціальних контейнерах.

Біологічне очищення 

Відбувається за допомогою мікроорганізмів  та розкладання органічних забруднень. У спеціальних резервуарах, таких як аеротенки або біофільтри, бактерії розкладають органічні речовини на простіші сполуки, такі як вода, вуглекислий газ та інші неорганічні речовини.

Фізичне очищення

Включає дезінфекцію. Фільтрація дозволяє видалити залишкові тверді частки та мікроорганізми, а дезінфекція (наприклад, хлорування або ультрафіолетове опромінення) забезпечує знищення патогенних мікроорганізмів.

Біологічна очистка ротаційного типу (ротаційний біологічний контакт або роторні біодиски) — це технологія, яка використовує природні процеси для очищення стічних вод за допомогою мікроорганізмів, що живуть на обертових дисках. Ось як працює ця система:

Ротаційна  установка складається з ряду дисків, закріплених на горизонтальному валу. Диски частково занурені у стічну воду і обертаються навколо своєї осі. Поверхня дисків покрита біоплівкою — шаром мікроорганізмів (бактерій, грибків, водоростей), які живуть на них.

Під час обертання дисків біоплівка чергується між зануренням у стічну воду і перебуванням на повітрі. У воді мікроорганізми поглинають органічні речовини, розчинені у стічній воді, використовуючи їх як джерело живлення. Коли диски піднімаються над поверхнею води, мікроорганізми отримують доступ до кисню з повітря, що сприяє їхньому активному розвитку та окисленню забруднень.

Mікроорганізми перетворюють органічні речовини у прості сполуки, такі як вода, діоксид вуглецю та біомаса. Вони також можуть поглинати інші забруднення, такі як аміак та азотисті сполуки, перетворюючи їх у менш шкідливі форми через процеси нітрифікації та денітрифікації.

З часом біомаса на дисках накопичується, але частина її змивається під дією руху води. Це забезпечує оновлення біоплівки та підтримку її ефективної товщини для постійної біологічної активності.

Після обробки на біодисках очищена вода може бути додатково оброблена на відстійниках для видалення залишкової біомаси, що змилася з дисків. Це робить воду чистішою перед її випуском у навколишнє середовище або подальшим використанням.

Ця технологія часто використовується для очищення стічних вод у муніципальних та промислових системах очищення води, особливо в тих місцях, де необхідне стабільне і надійне біологічне очищення.

Переваги ротаційних біологічних очисних споруд

Енергозбереження.

Однією з ключових переваг RBC є низьке споживання енергії, оскільки система не потребує інтенсивної вентиляції для забезпечення аерації. Диски, які частково занурюються у воду, насичуються киснем, забезпечуючи постійний доступ мікроорганізмів до кисню без додаткових енерговитрат на насосні системи (наприклад, вентиляцію)

Низькі експлуатаційні витрати.

Завдяки своїй простоті, ці системи потребують мінімального технічного обслуговування. Накопичення надлишкового мулу знижується на 50%, що значно скорочує витрати на його утилізацію та знижує загальні витрати на експлуатацію

Екологічність.

Процес біологічної очистки в RBC дозволяє ефективно знижувати концентрацію органічних забруднювачів, амонію та нітратів. У Німеччині та США особливо високо цінують цю технологію за її здатність зменшувати викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище, включаючи процеси нітрифікації та денітрифікації

Локальні очисні споруди

В Ірландії та Німеччині, Польщі локальні очисні споруди на основі RBC здобули популярність завдяки своїй простоті та високій ефективності для невеликих спільнот і приватних будинків. У США ці системи також використовуються для очищення стічних вод у віддалених районах, де немає доступу до централізованих систем каналізації. Їх застосування в цих країнах пояснюється високою надійністю, низькими витратами на обслуговування та енергетичну ефективність.

За даними досліджень – ротаційні очисні споруди  використовуються на понад 10% локальних систем очищення стічних вод, особливо у малих містах та віддалених районах. Експерти відзначають їхню здатність зменшувати на 50% кількість надлишкового мулу, що значно скорочує витрати на утилізацію та обслуговування.

Роторні установки для очищення стічних вод, такі як біодиски, є ефективною технологією в рамках фізико-хімічного очищення. Вони використовують обертові диски, частково занурені у стічну воду, для біологічного розкладу забруднювачів  за  допомогою мікроорганізмів .

Механізм роботи ротаційних споруд

Диски обертаються на валу, занурюючись у стічні води, і при цьому на їх поверхні розвивається біоплівка, яка складається з мікроорганізмів. Ці бактерії споживають органічні речовини та інші забруднювачі, такі як азот, з води під час занурення. Коли диски виходять з води, мікроорганізми використовують кисень з повітря для подальшого розкладу забруднень.

Обертання дисків сприяє прикріпленню бактерій до поверхні, і надлишок біоплівки відокремлюється через гравітацію та обертальний рух, що утворює осад, який видаляється на стадії відстоювання або фільтрації

Такі установки, як BioDisc або EcoDisc, можуть обробляти до 60-100  м³ стоків на добу, що робить їх ідеальними для невеликих громад або об’єктів, таких як готелі, військові бази або віддалені населені пункти, де немає підключення до центральної каналізації.

 Ці установки відрізняються низьким рівнем шуму, мінімальним споживанням енергії та високою ефективністю очищення. Окрім того, їх можна комбінувати з іншими методами очищення, такими як відстійники або ламелярні фільтри для поліпшення результатів.

Ці системи забезпечують автономну роботу з можливістю дистанційного моніторингу, що знижує потребу в постійній присутності оператора, що особливо важливо для віддалених об’єктів .

У США системи RBC отримали схвалення Агентства з охорони навколишнього середовища (EPA) за їх здатність до стійкої біологічної очистки навіть у складних умовах. Вони також визнані одним із найкращих варіантів для малих і середніх громад, що мають обмежені ресурси

У зв’язку з вимогами Європейського Союзу до екологічної безпеки та якості води, Ірландія активно впроваджує технології RBC для локальних очисних споруд у сільських районах, забезпечуючи екологічну безпеку та захист водних ресурсів.

Де використовуються ротаційні очисні споруди?

Ця технологія часто використовується для очищення стічних вод у муніципальних та промислових системах очищення води, особливо в тих місцях, де необхідне стабільне і надійне біологічне очищення.

Системи ротаційних біологічних очисних споруд можуть бути як наземними, так і підземними, що дозволяє їх впровадження навіть у міських умовах з обмеженим простором. У той же час, вони також добре підходять для сільських районів і малих громад. Ця технологія добре витримує перепади навантажень, включаючи різкі збільшення концентрації органічних забруднювачів. Це робить її привабливою для країн із сезонними перепадами викидів, та зміною  погодних умов

Україна на  даний  момент  адаптовує власне  законодавство  до  Європейського, вже  прийнято  низку  законів щодо  регулювання очищення  стоків в  громадах  та  Водоканалах.

У  зв’язку  з  тим , що   очисні  споруди  у  Водоканалах вже  морально і  фізично застарілі, то  потрібна  їх  повна  заміна. В законодавстві  чітко  звучить  вимога  робити  реконструкцію водоканалів враховуючи найсучасніші  та  енергоефективні  технології.

В  Україні є багато територій, особливо  в  гірських  районах, які є  важкодоступними – і  де  локальні  очисні  системи  роторного типу ідеально  підходять за  усіма  можливими показниками. Компанія ЗІКО встановила  в  Закарпатській  та  Львівській  областях вже  більш  ніж 15 систем  очищення  стоків ротаційного типу , деякі  з  них  обслуговують  понад  600 осіб. Замовники обрали  дану технологію, бо  мінімальні  експлуатаційні витрати , не  потрібно  обслуговуючого  персоналу, відповідно