В Российской Федерации за последние годы ужесточились и действуют наиболее строгие нормативы по выпуску очищенных сточных вод. Так как наибольшее число очистных сооружений построено еще в прошлом веке, в период действия более низких требований и нормативов, многие из них не обеспечивают должного качества очистки. Зачастую это связано также с возросшей нагрузкой на очистные сооружения, реконструкция которых невозможна и по территориальным ограничениям. Поэтому многие предприятия рассматривают различные мероприятия по интенсификации работы очистных сооружений, с доведением качества очистки до требуемых нормативов.

Использование технологий MBBR/IFAS немецкой компании Multi Umwelttechnologie AG с биозагрузкой Mutag BioChip 30™  (МВС30), позволяет добиться показателей НДТ в рамках существующих конструкций аэротенков, в большинстве случаев без строительства новых очередей очистных сооружений (зависит от конкретных показателей сточных вод на входе в КОС и требований на выпуске).
Существенным отличием плавающей фильтрующей загрузки Mutag BioChip30™ от других типов, является наличие развитой внутренней, защищённой, поверхности более 5500 м2/м3. Например, для применения при очистке сточных вод с прикреплённой к загрузке микрофлорой наличие защищённой поверхности приводит к более стабильным процессам, поскольку в процессе движения и столкновения частиц загрузки, плёнка на внутренней поверхности остаётся защищённой от ударов.
Плавающая загрузка производится из полиэтилена оригинального. Этот материал стоек к большинству химических веществ, растворенным органическим субстанциям, гниению, воздействию бактерий и других микроорганизмов. Срок эксплуатации — более 30 лет.

Максимальный размер популяции бактерий зависит от наличия площади поверхности для прироста микроорганизмов. Благодаря своей мелкопористой структуре и огромной защищённой активной площади поверхности, биозагрузка Mutag BioChip 30™обеспечивает бактериям оптимальные условия среды обитания. Защищённая активная площадь поверхности данной биозагрузки составляет более 5500 м2/м3, что соответствует площади 21,1 теннисных кортов, в пересчёте на м³.
Каждый элемент биозагрузки Mutag BioChip 30™ имеет диаметр примерно 30 мм и толщину около 1,1 мм. Его поверхность представляет собой огромное количество близкорасположенных мелких открытых пор. Эти открытые поры и каналы обеспечивают микроорганизмам оптимальную среду обитания на вышеуказанной площади поверхности. Размер этой площади во много раз превосходит размер площади поверхности, предоставляемой традиционными биозагрузками. На всей площади поверхности, то есть не только внутри системы пор, но также и в промежутках между порами, микроорганизмы могут прирастать в виде оптимально тонкой биоплёнки.

При взаимном контакте элементов биозагрузки в форме дисков/чипсов в биореакторе с подвижным «кипящим» слоем MBBR возникает сила трения. Благодаря этой силе трения отдельные элементы поверхности биозагрузки чистят друг друга без каких-либо последствий в виде истирания. Создаются условия для постоянного прироста тонкой биоплёнки, все слои которой доступны для проникновения кислорода и субстрата.

Биозагрузка Mutag BioChip 30™ имеет очень малый собственный вес по отношению к предоставляемой площади поверхности. МВС30 несложно поддерживать в погруженном состоянии в реакторе MBBR при низком энергопотреблении. Слегка параболическая форма – сравнимая с хорошо известными картофельными чипсами – способствует движению биозагрузки. Само движение обеспечивается воздухом, подаваемым для аэрации и перемешивания воды в реакторе. Кинетическая энергия элементов биозагрузки, оказывает ничтожно малое воздействие на стенки и/или другие поверхности реактора. Это происходит благодаря малому собственному весу в совокупности с оптимальным и ровным движением элементов биозагрузки в воде. Из-за ничтожно малого воздействия этого типа загрузки, срок службы реактора значительно увеличивается. Более крупные и тяжёлые виды биозагрузки увеличивают износ и истирание частей реакторов из-за своей более высокой кинетической энергии.

Благодаря толщине материала загрузки всего примерно 1,1 мм, биоплёнки на поверхности загрузки Mutag BioChip 30™ оптимально снабжаются субстратом и кислородом с обеих сторон. Здесь следует принимать во внимание, что глубина проникновения субстрата и кислорода составляет примерно 0,5 мм. Как кислород, так и субстрат могут проникать ко всем слоям биоплёнки с обеих сторон элемента биозагрузки в форме диска. И наоборот, оптимального переноса кислорода и субстрата к биоплёнкам на других типах загрузок не происходит в связи с формированием толстых биоплёнок и/или их гибели из-за закупорки и заиливания элементов биозагрузок.

Смотрите фильм по процессам диффузии в биопленке МВС

Эффективность биодеструкции многократно увеличивается за счёт обеспечения огромной площади поверхности (> 5.500 м²/м³) биозагрузки. Эта площадь поверхности полностью пригодна для прикрепления микроорганизмов, удаляющих загрязняющие вещества. Как показывает опыт эксплуатации на модернизированных ОС скорости очистки становиться более стабильными и постоянными. Это объясняется как оптимальной средой обитания, так и большой площадью поверхности.
Главной задачей является активировать максимум популяции микроорганизмов в минимально возможном объёме биореактора. Учитывая очень высокую производительность биозагрузки Mutag BioChip30, в рамках строительства новой станции водоочистки объем биореактора может быть значительно меньше, по сравнению с применением стандартных типов загрузок.
Устойчивость к высоким нагрузкам, колебаниям входных параметров, токсичности, различным неблагоприятны факторам – преимущества технологии MBBR Mutag BioChip. Она более устойчива к токсичным примесям в воде, чем активный ил и в разы ускоряет процессы биоразложения.

В течение нескольких десятилетий биозагрузка Mutag BioChip с большим успехом использовались в более чем 700 проектах в промышленной эксплуатации на муниципальных станциях очистки сточных вод; на коксохимических заводах для очистки токсичных выпусков процесса газоочистки; а также на многочисленных промышленных станциях водоочистки, например, целлюлозно-бумажной, пищевой и химической промышленности. Области применения охватывают от очистки по ХПК/БПК, нитрификацию, денитрификацию и процесс Аномакс до очистки сильно загрязнённых выпусков целлюлозно бумажных и коксохимических производств.

В мировой практике известен целый ряд успешных применений реакторов с биозагрузка Mutag BioChip представленный в таблице ниже.

В России первый реактор с биозагрузка Mutag BioChip с расходом 105 м3/ч, исходной нагрузкой 2,5 -4,0 тонн ХПК/сут., запущен в 2017 году при модернизации ОС Ростовского филиала ОАО «Сыктывкар Тиссью Груп» (ЦБК). Расчеты и поставка произведены ООО «2Н АКВА». Опыт эксплуатации биофильтра с 2017 года по настоящее время показал надежность примененной технологии и высокую эффективность очистки сточных вод.

Биореактор с Mutag BioChip с расходом 2520 м3/сут..

Загрузка Mutag BioChip в биореактор

В существующие первичные/вторичные отстойники ОС ЦБК устанавливаются тонкослойные модули СТП противоточного типа из полипропилена (ПП композит) производства ООО «2Н АКВА». При этом значительно повышается эффективность процесса очистки с минимальными финансовыми вложениями и без использования дополнительных площадей. Использование методов математического моделирования позволяет оценить требуемое количество первичных/вторичных отстойников и, как показывает опыт таких разработок, иногда удается даже сократить количество требуемых отстойников и использовать высвобождаемые резервуары для реализации других требуемых при реконструкции процессов.

Эффективность очистки можно предварительно оценить путем проведения пилотных испытаний тонкослойных модулей на конкретной установке.

Защита от УФ излучения. Тонкослойные модули СТП50/СТП90 произведены из композитного состава на основе полипропилена. Состав включает в себя УФ-протектор. Это означает, что тонкослойные модули можно устанавливать на открытых сооружениях и срок эксплуатации составляет более 25 лет.

Технические характеристики тонкослойных модулей

Самонесущая конструкция СТП50/СТП90. Тонкослойные модули СТП50/СТП90 имеют самонесущую конструкцию, и устанавливаются на обыкновенных опорных элементах.
Гидрофобная поверхность. Обусловлена низкой поверхностной энергией полипропилена (30 cN/m), приводит к тому, что вероятность закупорки и биообрастания тонкослойных модулей СТП50/СТП90 из полипропилена значительно меньше чем тонкослойных модулей из ПВХ аналогичных параметров.
Водоотталкивающее свойство поверхности тонкослойных модулей СТП усиливает скорость сползания осадка по сравнению с гидростатическим оседанием. Скорость сползания осадка по наклонной поверхности превышает скорость оседания взвешенной частицы в столбе жидкости на той же высоте.

Некоторые реализованные проекты КОС ЦБК, технология MBBR Mutag BioChip