Биореактор CELPOX – новое слово в аэрации
На российском рынке в 2019 году появился новый тип аэрационной системы - биореактор CELPOX, который выгодно отличается от традиционных технологий. Разработанный компанией Celpateknik AB (Швеция) биореактор CELPOX обладает уникальной комбинацией – высокой эффективностью переноса кислорода и перемешивания биомассы.
Биореактор CELPOX представляет собой систему, разработанную таким образом, чтобы для рабочей биомассы создавались лучшие условия, а расход энергии был ниже по сравнению с остальными аэрационными системами.
Принцип работы CELPOX основан на методе прокачки смеси сточных вод, воздушных пузырьков и биомассы через трубу реактора. Интенсивность движения смеси через трубу реактора должна быть достаточно высокой, чтобы очередная поступившая в аэрационную емкость порция сточных вод успела несколько раз пройти через реактор. Биореактор CELPOX представляет собой «сквозной» реактор, поток воды через его трубу создается двумя осевыми насосами с медленно вращающимися лопатными колесами.
Циркуляционный насос работает непрерывно, обеспечивая основной поток воды через трубу реактора. Струйный насос создает ряд мощных нисходящих водных струй, которые затягивают окружающий воздух во входное отверстие трубы реактора. Хлопьевидная структура биомассы растворяется рассекающей силой работающих насосов и мощной турбулентностью. Смесь воды, воздушных пузырьков и биомассы, созданная в этой зоне реактора, направляется вниз по трубе и выводится на дно емкости. Энергетическая плотность трубы реактора достаточно высока для того, чтобы смесь оставалась в полностью взвешенном и фрагментарном состоянии. То есть максимальная площадь поверхности соприкосновения сохраняется на всем протяжении трубы реактора, обеспечивая самую высокую эффективность работы.
Высокий уровень эффективности работы реактора CELPOX можно объяснить, изучив путь воздушного пузырька через систему.
Воздух попадает в воду у входа в трубу реактора в очень турбулентной среде. Именно благодаря сильной турбулентности возникают очень мелкие воздушные пузырьки. Пузырек направляется вниз по трубе реактора под непрерывно возрастающем давлением – чем глубже, тем выше давление. Благодаря высокой скорости, с которой воздушный пузырек покидает донное отверстие трубы реактора, он продолжает долго двигаться по горизонтали вдоль дна емкости. По мере уменьшения скорости движения пузырек начинает двигаться в вертикальном направлении. Вертикальная скорость движения одинакова для воздушных пузырьков одинакового размера. Таким образом, применяемый в CELPOX метод использования доступного воздуха в три раза эффективнее метода, применяемого в обычных аэрационных системах.
Высокая эффективность CELPOX также становится понятнее, если проследить путь биомассы через систему. Хлопьевидная структура биомассы растворяется во время прохождения через насосы. У входного отверстия трубы реактора биомасса встречается с насыщенной кислородом водой, а затем направляется вниз по трубе, находясь в среде высокой энергетической плотности и постоянной высокой концентрации растворенного кислорода. Биомасса полностью использует эту возможность поглощения кислорода. Когда биомасса покидает трубу реактора и турбулентность ослабевает, хлопьевидная структура восстанавливается. Теперь биомасса адаптируется к той роли, которую она играет в обычной системе очистки – пока снова не попадет в зону действия насосов и трубу реактора.
Мощность и высокая выходная скорость прокачиваемого через CELPOX водного потока держат воду в емкости в состоянии интенсивного движения, поэтому на дне не появляется осадок.
Конструкция CELPOX упрощает процедуру контроля струйного насоса. Измеряемый уровень кислорода в воде емкости используется для регулировки длительности работы струйного насоса. Таким образом, функционирование CELPOX приспосабливается к текущей нагрузке в аэрационной емкости, что исключает лишнюю трату энергии. Электромотором струйного насоса можно управлять при помощи частотной модуляции или простой системой ВКЛ/ВЫКЛ.
Энергетическая эффективность CELPOX, измеряемая по формуле потребляемой мощности на один килограмм БПК (биологическая потребность в кислороде), в среднем составляет 0,2-0,5 кВтч/кг БПК7. Для обычных очистительных систем данный показатель составляет 0,8-1,5 кВтч/кг БПК7.
Согласно обследованию, проведенному Международным агентством по энергии (OECD), механические поверхностные реакторы удаляют 0,7 кг БПК/кВт/час, а аэраторы с погруженной турбиной – 0,8 кг БПК/кВт/час. Новые мелкопузырчатые аэраторы могут иметь эффективность 1,1 кг БПК/кВт/час, но до тех пор, пока аэраторы остаются чистыми. Все показатели OECD представлены как максимальные для каждого исследованного класса.
При применении на промышленных и муниципальных очистных сооружениях CELPOX обеспечивал энергетическую эффективность в диапазоне от 1,5 – 3,5 кг БПК/кВт/час. Эффективность обычных систем ослабевает по мере их старения, износа материалов конструкции. Конструкция и принцип работы CELPOX обеспечивают сохранение высокого уровня эффективности и отсутствие износа в течение многих лет.
Биореактор CELPOX может устанавливаться в новых или старых аэрационных емкостях вне зависимости от их глубины или формы.
Все части системы, которые требуют обслуживания, расположены выше уровня воды, – подводные компоненты в обслуживании не нуждаются. Таким образом, отсутствует необходимость в опустошении емкости, то есть в прерывании процесса обработки.
В России представителем производителя CELPOX - компании AS J.I.T. (Эстония) - является ООО «АКВАРЕСТ» (Ленинградская область).
ООО «АКВАРЕСТ» провело пилотные испытания биореактора CELPOX на очистных сооружениях поселка Ушаки Тосненского района Ленинградской области.
Как показали результаты испытаний, в процессе эксплуатации биореактора CELPOX значительно улучшились показатели очистки сточных вод, а экономия электроэнергии составила 73%. Средний показатель экономии электроэнергии за период проведения испытаний (пять месяцев) составил 54%.
Борис Лутыко, генеральный директор ООО «АКВАРЕСТ»
