Протэк’21 ite’21

Список литературы: 
1.
Хиценко В.В. Скоростной трамвай. – Л.: Стройиздат, Ленинградское 
отделение, 1976. – 180 с. 
2.
71-631 
/ 
71-631-02 
[Электронный 
ресурс] 
– 
Режим 
доступа: 
https://www.ukvz.ru/produktsiya/seriynye-modeli/71- 631-71-631-02/ 
3.
Вагоны метро серии 81-765/766/767 «Москва» // Железные дороги мира. – 
2017. – № 8. 
– С. 41–47. [Электронный ресурс] – Режим доступа: 
https://drive.google.com/file/d/0ByGhN_qJJ7xRTDdER0hITGxVcW8/view. 
4.
Преимущества трамваев [Электронный ресурс] – Режим доступа: 
https://vuzlit.ru/1018710/preimuschestva_tramvaev. 

---

217 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
БИОРЕАКТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 
Попов А. М. 
Научный руководитель: к.х.н., доц. Пустошная Л. С.
ФГБОУ ВО «МГТУ «СТАНКИН», г. Москва, Россия 
Данная статья посвящена одному из методов очистки сточных вод от 
органических веществ – биохимическому методу. Кратко описаны основные 
принципы устройства и работы биореакторов, а также рассмотрен один из 
современных способов данной очистки – мембранный биореактор. 
Биологический реактор – это аппарат для проведения биохимических 
реакций в аэробной или анаэробной среде при заданной температуре, давлении, 
рН и других факторов с помощью специальных микроорганизмов. 
Аэробная и анаэробная обработка сточных вод в реакторах 
рассматривается 
как 
наиболее 
перспективный 
метод 
очистки 
концентрированных 
сточных 
вод 
с 
загрязненностью 
по 
полному 
биохимическому потреблению кислорода (БПК
п
) более 1000 мг/л [1]. К ним 
относятся сточные воды и жидкие отходы практически всех отраслей 
агропромышленные комплексы крахмалопаточной, спиртовой, сахарной, 
коньячной, ромовой, винодельческой, пивоваренной, сыроваренной, молочной, 
мясной, 
переработке 
фруктов, 
овощей, 
а 
также 
сточные 
воды 
животноводческих 
ферм, 
производства 
белка 
из 
кормовых 
трав, 
микробиологической, химикo-фармацевтической и некоторых производств 
химической промышленности. 
В основе процесса анаэробной очистки лежит биохимическое превращение 
в бескислородных условиях органических веществ загрязнений сточной воды в 
биогаз (смесь 70 % метана и 30 % углекислого газа). При химическом 
потреблении кислорода в количестве 1 кг образуется около 0,5 кубометров 
биогаза, который является прекрасным топливом с калорийностью 5500–7000 
ккал/м
3
[1]. 
Производительность современных конструкций анаэробных биореакторов 
достигает 115–30 кг ХПК/м
3
в сутки, что в 10–15 раз выше производительности 
аэротенков[1]. Это обеспечивается поддержанием в анаэробных биореакторах 
больших доз (20–60 г/л) высокоактивного анаэробного ила, который образует 
устойчивые плотные флокулы (гранулы) диаметром 1–5 мм. 
Конструкции биореакторов весьма разнообразны. Удержание биомассы в 
них производится с помощью внутренних специальных перегородок, либо с 
помощью иммобилизации на загрузочных материалах-носителях. Имеются 
конструкции, не содержащие загрузочного материала – так называемый UASB -
реактор (реактор с восходящим потоком сточной воды через слой активного 
ила (аэробного или анаэробного). 

---

218 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
Реакторы выполняются из железобетона или металла и не содержат 
нестандартного оборудования, которое требует заводского изготовления. 
Компактность, полная герметичность и небольшие габариты био- и физико-
химических реакторов позволяет устанавливать их не только на площадке 
очистных сооружений, но и на территории предприятий и даже, в ряде случаев, 
внутри производственных помещений. 
Процесс очистки прост в управлении и может быть полностью 
автоматизирован. Количество необходимых контролируемых параметров 
минимально, например, для аэробных биореакторов – это температура, рН и 
ХПК очищенного стока. Процесс устойчив и к таковым нагрузкам и изменению 
качества поступающих сточных вод. 
Большим преимуществом для сезонных производствявляется свойство 
биореакторов сохранять биологическую активность без подачи новых порций 
воды на очистку. 
Характерной особенностью технологии является исключительно малый 
прирост ила. Например, для анаэробного – это не более 5–10 % от массы 
удаленных при очистке загрязнений. В то же время при очистке сточных вод в 
аэротенке (рис. 1), только количество циркуляционного (возвратного) ила 
составляет по объему 30–50 % от расхода очищаемой воды. Количество 
избыточного активного ила также относительно велико (табл. 1 и 2), при его 
влажности 99,2–99,6 %. Кроме того, анаэробный ил после биореакторов 
практически стабилен (он не разлагается при открытом хранении, не 
распространяет неприятных запахов), легко обезвоживается. За рубежом сбыт 
гранулированного избыточного анаэробного ила дли первичного запуска новых 
биореакторов приносит большую прибыль. 
Таблица 1. Количество избыточного активного ила в аэротенках при полной 
очистке сточных вод [1] 
Параметр 
Значение параметра 
БПК
п
очищенных сточных вод, г/м
3
15 
20 
25 
Количество избыточного ила на 1 м
3 
жидкости при определѐнном значении 
БПК
п
, г (сухого вещества) 
160 
200 
220 
Таблица 2. Количество избыточного активного ила в аэротенках при неполной 
очистке сточных вод [1] 
Параметр 
Значение параметра 
Снижение БПК
п
сточных вод, % 
30 
70 
60 
50 
Количество избыточного активного ила 
на 1 м
3
жидкости при заданном 
процентном значении снижении БПК
п
сточных вод, г (сухого вещества) 
220 
210 
190 
170 

---

219 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
Рис. 1. Аэротенк 
Все чаще в проектах водоснабжения и водоотведения различных объектов 
архитекторы и проектировщики предлагают в качестве водосберегающего 
мероприятия повторное использование воды. Одной из технологий переработки 
сточных вод в «серые» воды, активно развивающейся в настоящее время, 
является очистка сточных вод мембранными биореакторами. Подобная вода 
считается в зарубежных стандартах достаточно чистой для использования при 
уборке помещений, смыва в унитазах и полива газонов. 
Подобные системы очистки находят применение не только в масштабных 
проектах, но и в зданиях небольшой площади, имеющих подключение к 
городским системам водоснабжения и водоотведения – компактность систем с 
использованием мембранного биореактора позволяет размещать их в подвалах. 
Количество сточных вод на таких объектах достаточно для работы системы 
очистки, это не только экономит количество потребленной воды питьевого 
качества, но и снижает общую нагрузку на муниципальные системы 
канализации и городские очистные сооружения. 
Мембранный биореактор сочетает биологическую обработку активным 
илом с механической мембранной фильтрацией. Мембранный модуль 
используется для разделения иловой смеси и представляет собой альтернативу 
широко применяемому методу осаждения активного ила во вторичных 
отстойниках, используемую в традиционных системах биологической очистки 
в аэротенках [2]. 
Существует два типа биореакторов: 

с внутренним расположением мембраны: погруженные в очищаемую 
воду мембраны являются неотъемлемой частью биологического 
реактора; 

---

220 
ПРОТЭК’21 ITE’21 

внешним расположением мембран: мембраны отделены от 
технологических емкостей и требуют установки промежуточных 
перекачивающих насосов [2]. 
На рис. 2 представлена традиционная схема очистки сточных вод и схема 
очистки с помощью мембранного биореактора [2]. Представленная схема 
очистки с биореактором способна отфильтровать из сточных вод твердые 
вещества, болезнетворные микроорганизмы и вирусы. 
Рис. 2. Традиционная схема очистки сточных вод (а) и схема очистки с помощью 
мембранного биореактора (б) 
Последние технические инновации и значительное снижение стоимости 
мембран привели к росту популярности мембранных биореакторов. Их 
применяют для обработки и повторного использования как бытовых, так и 
промышленных сточных вод. Об успешном применении данной технологии 
свидетельствует тот факт, что на рынке появляются новые типоразмеры 
мембранных реакторов, а также увеличивается мощность этих устройств. 
Также распространение данных систем обусловлено ростом спроса на 
LEED-сертифицированные здания. Рециркуляция воды вносит существенный 
вклад в достижение цели строительства экологически безопасных зданий, не 
наносящих вред окружающей среде. 
Действительно, огромные энергетические и строительные ресурсы 
тратятся на то, чтобы транспортировать сточные воды к очистным 
сооружениям, очищенные сточные воды затем сбрасываются в реки, из рек 
вода снова забирается, повторно очищается в системах водоподготовки, затем 
транспортируется к потребителю с помощью энергозатратных насосных 
установок. Получается, что мы прилагаем много сил и тратим впустую ресурсы 
только для того, чтобы перегонять значительное количество воды на большие 

---

221 
ПРОТЭК’21 ITE’21 
расстояния. Для того чтобы минимизировать данные потери необходимо 
сразуочищать сточные воды при помощи биохимических реакторов 
мембранного или другого вида действия. Это позволит сократить как 
энергетические, так и материальные затраты.