Фильтры с плоскостной загрузкой

Для повышения пропускной способности биофильтров используют плоскостную загрузку, пористость которой составляет 70 - 90%. Рабочая поверхность для образования биопленки составляет от 60 до 250 м2/м3 загрузки. В этом заключается основное принципиальное отличие биофильтров с плоскостной загрузкой от биофильтров с объемной загрузкой. Биофильтр с плоскостной загрузкой, как правило, размещают в закрытом помещении, допустимое значение БПКп по­ступающих сточных вод при полной биологической очистке -250 мг/м3; при неполной очистке – не ограничивается.

Однако, рекомендованный СНиП 2. 04.03. – 85 диапа­зон гидравлической нагрузки на биофильтры с плоскостной загрузкой, обеспечивающий стабильный эффект очистки сточных вод, может быть несколько расширен. Согласно исследованиям, проводимым еще в конце 70-х, начале 80-х годов 20 столетия, показали, что при изменении гидравлической нагрузки от 5 до 120 м3/(м2 сут) на поверхности загрузки легко образуется биопленка, имеющая стабильный состав, при больших значениях по гидравлической нагрузке, эффект очистки составлял 60% (Porcalowa Petra, 1978 г.) Эти данные подтверж­дают исследования, выполненные японскими учеными при изучении сверхвысоконагружаемых биофильтров с коэффи­циентом циркуляции 10-40 и гидравлической нагрузкой 150 – 250 м3/(м2 сут) (Endo/ I, Tamura T, 1980). По данным Яковлева С.В. и Воронова Ю.В. (Биологические фильтры, 1982 г.) изменение гидравлической нагрузки в преде­лах 10 – 32 (м3/м2 сут) существенно не влияет на микрофлору биопленки. При нагрузках более 32 м3/(м2 сут) в биопленке на­ряду с уменьшением числа крупных и появлением мелких форм реснитчатых, отмечено уменьшение количества коловраток и червей.

Обзор литературы позволил установить, что за рубежом были проведены еще в 70-х годах 20 столетия опыты по очист­ке на биофильтрах с пластмассовой загрузкой неосветленных сточных вод, которые показали возможность получения каче­ства очищенной воды близкой к качеству очищенной сточной воды после установок полного биологического окисления с ак­тивным илом (по данным материалов Карелина Я.А. и др. «Очи­стные канализационные установки в странах Западной Евро­пы, 1977 г.). Недостатком метода является необходимость боль­шой, 20-ти кратной рециркуляции сточных вод, что позволяет осуществлять полную биологическую очистку сточных вод, так как снаб­жение кислородом происходит за счет насыщения жидкости кис­лородом воздуха в период орошения загрузки биофильтра.

Для высоконагружаемых биофильтров рециркуляция может быть необходимой и полезной для достижения 50 – 70% эф­фекта очистки сточных вод и невыгодной при достижении большего эффек­та, так как увеличение коэффициента рециркуляции свыше оп­ределенных пределов вызывает лишь незначительное повыше­ние эффекта очистки стоков.

Сравнительная оценка показывает, что биофильтры с плоскостной загрузкой обладают большей производительностью и эффективностью, чем биофильтры с объемной загрузкой. Если окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15 – 0,25 кг/(м3 сут), а высоконагружаемых – 0,6 – 0,7 кг/м3 сут, то окислительная мощность фильтра с плоскостной загрузкой может быть доведена до 1,9 кг/м3 сут. Наибольший экономический эффект наблюдается при применении биофильтров с плоскостной загрузкой для неполной биологической очистки сточных вод. Так, по данным американских исследователей, при очистке сточных вод фабрик по замораживанию продуктов, а также сточных вод целлюлозно-бумажного завода в диапазоне нагрузок по БПК от 3 до 14 кг/м3 сут, снижение БПК в среднем составляло 53%, то есть окислитель­ная мощность по снятой БПК достигала 7 кг/(м3 сут). Аналогичные данные получены С.В. Яковлевым при обработке многочисленных исследований по биофильтрам. Согласно литературным данным (С.В. Яковлев, Т.А. Карюхина, 1980 г.) при не­полной биологической очистки сточных вод (50 – 80%) окислительная мощность может достигать 3 – 16 кг БПК5/(м3 сут). Таким образом, можно сказать, что максимальная окислительная мощность загрузки достигается при получении эффекта очистки по БПК5 50 – 70%. Получение эффекта очистки сточных вод более 70% связано со зна­чительным увеличением размеров биофильтра и повышением энергетических затрат.

Биофильтры – стабилизаторы представляют собой модификацию биологических фильтров с плоскостной загрузкой.

Основанием для разработки этих сооружений очистки сточных вод явился эффект высокой концентрации кислорода в фильтрате. Одновременно было установлено, что биопленка продолжает потреблять растворенный кислород во вторичном отстойнике.

Сущность работы биофильтров-стабилизаторов в том, что путем неоднократного возврата биопленки на фильтр вместе с циркулирующей жидкостью, можно добиться более глубокой очистки сточных вод с одновременной стабилизацией избыточной биомассы. Такая работа фильтра возможна лишь при дос­таточной пористости загрузочного материала, с тем чтобы из­бежать его заиливания.

Биофильтр-стабилизатор состоит из биологического фильтра и расположенного под ним стабилизатора. Стабилизатор имеет отстойную зону, размещенную по его периферии. Загрузочный материал биофильтра – перфорированная винипластовая рулонная пленка, навешиваемая вертикальными полосами через 50 мм. Загрузка имеет следующие характеристики: пористость – 98%, удельную поверхность 66 м2/м3. Подобная загрузка способна выдержать практически любую нагрузку по органическим загрязнениям сточных вод без опасности заиливания и позволяет осуществлять работу биофильтра с естественной аэрацией.

Биохимическая очистка в данном сооружении очистки сточных вод осуществ­ляется как на закрепленной на загрузке биопленкой, так и циркулирующей избыточной биопленкой.

Установка работает следующим образом. Исходные сточные воды поступают в приемный резервуар насосной станции, куда направляется также и рециркулируемая жидкость из нижней части стабилизатора вместе с избыточной биопленкой. Насосом эта смесь подается на распределительное устройство био­логического фильтра. При прохождении сточных вод через загрузку очищенная жидкость насыщается кислородом. Этот кислород расходуется в стабилизаторе на окисление (минерализа­цию) избыточной биопленки и доочистку сточных вод. Потребное количество растворенного кислорода регулируют, изменяя степень рециркуляции и интенсивность орошения загрузки. Очищенная сточная вода осветляется в отстойной зоне стабилизатора и отводится из сооружения. В биофильтре-стабилизаторе производится окисление загрязнений сточных вод, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состояниях, а также минерализация прирастающей биомассы. Таким образом, при использовании этих сооружений не требуется устройство первичных и вторичных отстойников, а также сооружения для стабилизации избыточной биомассы. Биофильтр-стабилизатор обслуживается одним насосом, работу сооружения легко автоматизи­ровать (С.М. Шифрин и др. 1981).

Работа биофильтра-стабилизатора была испытана в течение нескольких лет на сточных водах молочных заводов в раз­личных режимах. Окислительная мощность биофильтра составляла 1000 – 3300 г БПКп/(м3 сут), эффект очистки – 97 – 98,5%, БПКп очищенной жидкости – 13 – 28 мг/дм. Установка работала в режиме полного окисления избыточной биомассы при концент­рации биопленки в стабилизаторе 1 – 1,5 г/дм3. Концентрация растворенного кислорода в жидкости, стекающей с загрузки, 5,5 – 7,2 мг/дм3. Продолжительность стабилизации биомассы – 6 – 15 сут. Результаты испытаний установки показали, что окисли­тельная мощность биофильтра-стабилизатора значительно выше, чем окислительная мощность высоконагружаемых биологических фильтров обычной конструкции.

На основании результатов испытаний в производственных условиях биофильтра-стабилизатора рекомендуют принимать следующие расчетные параметры: окислительная мощность 1000 гБПКп/(м3 сут), высота загрузки 2 – 4 м. Загрузка биофильтра выполняется в виде вертикальных рядов винипластовой перфорированной пленки, расстояние между рядами 50 мм. Коэффициент рециркуляции определяют из условий обеспечения кислородом процесса минерализации избыточной биомассы в стабилизаторе в зависимости от ее прироста. Количество кислорода, снимаемого с 1 м3 сточных вод при однократном пропуске через биологический фильтр, 4 – 6 г/м3. Продолжительность стабилизации биомассы – 10 суток, ее концентрация в стабилизаторе 1 – 2 г/м3. Отстойная зона стабилизатора рассчитывается на 1,5 часовое пребывание очищенных сточных вод.

Классификация аэротенков по основным признакам следующая: по гидродинамическому режиму – аэротенки–вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости; по способу регенерирования активного ила – аэротенки с отдельной регенерацией активного ила и аэротенки без отдельной регенерации активного ила; по нагрузкам на активный ил – высоконагружаемые (аэротенки на неполную очистку), обычные и низконагружаемые (аэротенки продленной аэрации); по количеству ступеней очистки - одно, двух – и мно­гоступенчатые аэротенки. Под термином «ступень очистки» следует понимать часть общей биохимической системы, в которой поддерживается специфическая культура активного ила; по режиму ввода сточной жидкости – проточные, полупроточные, с переменным рабочим уровнем и контактные.

Дата добавления: 2015-07-16