Стандарт AWWA B130-2018 на мембранные биореакторные системы

Американская ассоциация гидротехнических сооружений (American Water Works Association; AWWA) обновила добровольный стандарт на основе консенсуса на мембранные биореакторы для очистки муниципальных сточных вод. Новая версия стандарта AWWA B130 "Мембранные биореакторные системы" от 2018 года содержит актуализированные данные, заменяя собой аналогичный стандарт от 2013 года. 

Водоочистка представляет собой комплекс сложных процессов и направлена на удовлетворение насущной и естественной потребности каждого из нас. Речь об обеспечении людям доступа к чистой и безопасной воде. Очистка воды включает химическое или физическое удаление твердых частиц путем коагуляции, флокуляции, осаждения и фильтрации, а также дезинфекцию для инактивации любых остаточных патогенных микроорганизмов.

Среди серии процессов обработки питьевой воды фильтрация сохраняет ключевое место ввиду наиболее высокого значения. Этот процесс активно помогал людям очищать воду в течение долгого времени. Но использование таких инструментов как фильтры с сыпучей средой, может вызвать некоторые проблемы, поскольку некоторые патогены способны проникать через такие фильтры. 

Чтобы ограничить уровень опасности, которую эти микроорганизмы могут представлять для общественного здравоохранения, существуют общие методы дезинфекции. Однако некоторые микробы, такие как криптоспоридия (Cryptosporidium,) устойчивы к этим методам дезинфекции.

Альтернативной технологией, которая позволяет добиться решения этой проблемы, является мембранная фильтрация. Этот процесс сам по себе имеет несколько форм: обратный осмос (используется с 60-х годов прошлого века для опреснения) и нанофильтрация (использует принципы обратного осмоса для удаления растворенных загрязняющих веществ из воды; применяется с 80-х годов прошлого века; первоначально предназначалась для смягчения воды).

Широкомасштабное использование процессов мембранной фильтрации началось в первой половине 90-х годов прошлого века после коммерциализации микрофильтрации с применением полых волокон, подлежащих обратной промывке, и ультрафильтрации. Соответствующие устройства на базе мембранных процессов начали активно применяться для удаления твердых частиц, таких муть и микроорганизмы.

Важность широкого распространения мембранной фильтрации можно понять только при изучении описания альтернативного метода обработки воды, который начал применяться задолго до описанных выше. В 1913 году в Великобритании был разработан процесс очистки сточных вод с помощью вещества, известного как активированный ил. Этот процесс предполагал использование трех основных компонентов.

В число таких компонентов входил резервуар для аэрации (действующий как биореактор), отстойник для отделения твердых частиц активированного ила от сточных вод и оборудование для переноса осажденного активированного ила из очистной установки в воронку аэрационного резервуара. Во время процесса обработки аэрированных сточных вод с помощью активированного ила содержащиеся в них объекты растворяются с помощью аэробных микроорганизмов.

Системы мембранных биореакторов были разработаны как логическое продолжение концепции обработки сточных вод активированным илом. При этом отстойник для отделения твердых частиц активированного ила от сточных вод был заменен на фильтровальную мембрану. Однако, несмотря на то, что эта концепция была привлекательной, было сложно оправдать более высокие затраты на мембраны для микрофильтрации с применением полых волокон и мембраны для ультрафильтрации.

Прорыв в этом сфере произошел в 1989 году благодаря появлению инновационной технологии погружения мембран в биореактор. Инженеры обновили конструкцию систем очистки сточных вод, добавив сепаратор как дополнение к биореактору. Это нововведение в сочетании с широкомасштабной коммерциализацией мембран для микрофильтрации с применением полых волокон и мембран для ультрафильтрации всего через пару лет превратило мембранные биореакторные системы в коммерчески жизнеспособные средства очистки воды.

Именно такие продукты охватывает стандарт AWWA B130-2018. Документ предоставляет покупателям подобных продуктов руководство в области приобретения и установке систем обработки воды. В частности, в нем приводятся справочная информация, материалы, руководство по системам, сведения о технических и других данных, которые должны быть предоставлены поставщиком, руководство по организации потоков воды, критерии эффективности и проверки.

Документ AWWA B130-2018 является вторым изданием соответствующего добровольного стандарта для мембранных биореакторных систем, оригинал которого был, как отмечалось выше, опубликован в 2013 году. Перечень изменений, содержащихся во втором издании от 2018 года, включает в себя актуализованную информацию о сфере применения стандарта, а также обновленные характеристики качества очищаемой воды.