Глава 12

СООРУЖЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД МЕТОДОМ БИОФИЛЬТРАЦИИ

12.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА БИОФИЛЬТРАЦИИ

Биологический фильтр (биофильтр) - сооружение, в котором сточ­ная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологиче­ской плёнкой (биоплёнкой), образованной колониями микроорганизмов (рис. 12.1).

Биофильтр состоит из следующих частей:

• фильтрующей загрузки, помещенной в резервуар круглой или прямоугольной формы в плане;

• водораспределительного устройства, обеспечивающего равно­мерное орошение сточной водой поверхности загрузки био­фильтра;

• дренажного устройства для удаления очищенной сточной воды;

• вентиляционного устройства, с помощью которого поступает не­обходимый для окислительного процесса воздух.

• 

Т олщина образующейся биоплёнки зависит от гидравлической на- грузки, концентрации органических веществ, от пористости и удельной поверхности загрузочного материала, влияния внешней среды и многих £ других факторов. До настоящего

времени до конца не раскрыты про­цессы, протекающие в различных слоях биоплёнки, взаимовлияние анаэробного и аэробного слоёв на эффективность функционирования сооружения. Вместе с тем известно, что толщина анаэробного слоя зна­чительно больше аэробного. В нор­мально работающем биофильтре об­щая толщина слоя биоплёнки может составлять от микрон в верхних его слоях до 3-6 мм в нижних.

Процессы сорбции и дест­рукции загрязнений сточных вод в биологических фильтрах во многом сходны с процессами очистки сточ­ных вод в других сооружениях био­логической очистки, и, в первую очередь, в сооружениях почвенной очистки на полях орошения и полях фильтрации. Процессы биологического окисления органических загрязнений в биофильтрах протекают значитель­но интенсивнее за счёт увеличенной пористости загрузочного материала, по сравнению с пористостью почв.

Ф ильтруясь через загрузку биофильтра, загрязненная вода оставля­ет в ней нерастворимые примеси, не осевшие в первичных отстойниках, а также коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биологической плёнкой. Под термином «фильтрация» не следует упрощен­но понимать только процессы механического процеживания сквозь толщу загрузочного материала. Биофильтр это сооружение биологической очи­стки с фиксированной биомассой, закреплённой на поверхности среды-носителя (загрузочного материала), которая осуществляет процессы извле­чения и сложной биологической переработки загрязнений из сточных вод. Микроорганизмы биоплёнки в процессе ферментативных реакций окисля­ют органические вещества, получая при этом питание и энергию, необхо­димые для своей жизнедеятельности. Часть органических веществ микро­организмы используют как материал для увеличения своей массы. Таким образом, в процессе метаболических реакций происходит преобразование загрязнений в простые соединения (вода, минеральные соединения и газы), в результате из сточной воды удаляются органические загрязнения, прохо­дят процессы денитрификации и увеличивается масса активной биологиче­ской плёнки в теле биофильтра.

Отработавшая и омертвев­шая плёнка смывается и выносится из тела биофильтра протекающей сточной водой. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу загрузки путём естественной или искусственной вентиляции фильтра (рис. 12.2).

Биофильтр, как и любой био­окислитель, представляет собой открытую экологическую систему, ограниченную в пространстве. Эко­система биофильтра состоит из двух сред живой (биоценоз биоплёнки) и неживой (конструктивная часть био­фильтра, компоненты движущихся жидкой и газовой фаз). Биологиче­ская плёнка, как живая среда экоси­стемы биофильтра, обеспечивается питанием и энергией посредством изъятия и переработки загрязнений сточной воды.

Экосистема - биофильтр отличается устойчивым равновеси­ем, то есть способностью за счет саморегулирования возвращаться в исход­ное состояние по пропускной способности и эффективности работы после отклонений от стабильного режима в результате воздействия окружающей

среды и условий функционирования. Показателем жизнестойкости системы является большое разнообразие видового состава биоплёнки.

Эффективность и пропускная способность биофильтров зависит от многих факторов: влияния окружающей среды, состава и режима сточных вод, эксплуатации, конструкции биофильтров, видового состава биопленки и др.