Пример 5

Исходные данные. Суточный расход сточных вод Q_w = 800 м³/сут; БПК₅ по­ступающей сточной воды L_en=210 мг/л; БПК₅ очищенной сточной воды L_ex =20 мг/л; средне-зимняя темпера-тура сточной воды T_w=10°С. Задание. Рассчитать дисковый погружной биофильтр. Расчет: По графику на рис41.(а) находим допустимую нагрузку по БПК_ПОЛН M_df=16,5г/(м сут), затем по графику на рис.41(б) находим температурный ко­эффициент К_Т=0,975. По формуле: F_общ=L_en·Q_w/M_df·К_Т расчи-тываем общую площадь поверхности дисков:

F_общ=210·800/16,5·0,975=10442м². Принимаем диаметр одного диска биофильтра D_df = 2 м и определяем его ра­бочую поверх-ность по формуле: F_df = πD_df²/2=3,1416-2²/2 = 6,3 м². Рас-читываем необходимое количество дисков биофильтра по фор-муле: n_df=F_общ/F_df=10442/6,3=1658, затем принимаем две секции n_s=2 по восемь ступеней в каждой секции n_ss=8 и по формуле:

n=n_df/n_sn_ss определяем число дисков в одной ступени:

n=1658/(2·8)=103,6≈104.

В качестве материала дисков принимаем полистирол толщиной ₁=0,01м,

расстояние между дисками ₂=0,015 м. Согласно формуле: B=0,1+₁n+₂(n-1),м находим шири­ну секции: В=0,1+0,01104 +0,015(104-1)=2,7 м. По формуле: L=n_ss(0,2+D_df),м рассчитываем длину секции биофильтра:L=8(0,2+2)=17,6м. Рабочая глубина секции составляет Н = 0,52 = 1 м, принимаем частоту враще­ния вала с дисками п_о = 2 мин^-1 и расстояние от нижней части дисков до дна сек­ции ₃ = 0,05 м.

Рис.41 Допустимая нагрузка по БПК_ПОЛН /м² от M_df

Пуск био-, аэрофильтров в работу

В начале пуска на биофильтр (аэрофильтр) дается не полная гидравлическая нагрузка и орошение сточной водой проводится с перерывами. Первые три-четыре орошения проводятся в следующем режиме: сутки - орошение, сутки - перерыв. При этом происходит начальное хлопьеобразование (самокоагуляция). Наращивание органической массы загрязнений и прикрепление ее к загрузочному материалу биофильтров, это является основой для последующего роста биопленки на загрузке. После этого на биофильтр подается сточная вода из расчета 10 кратной проект-ной производительности и постепенно гидравлическая нагрузка доводится до расчетной. При таком режиме обеспечивается регулярное поступление органических веществ для микроорга-низмов, интервалы между орошениями способствуют усвоению питательных веществ. В начальный период наращивания био-пленки (первый-второй день после пуска сточной воды) проис-ходит быстрое размножение сапрофитных аэробных бактерий, в биопленке в большом количестве развиваются как одиночные, так и колониальные формы бактерий (Zoogloea, Sphaerotilus, Cladothrix,Thiothrix и др.) Начинается разложение и окисление сорбированных органических загрязнений. Затем (на 2-3 день) в биопленке появляются мелкие жгутиковые и различные равно-ресничные инфузории (Coleps, Colpidium colpoda, Paramaecium), то есть формы наиболее устойчивые к загрязнениям. В этот период происходит уменьшение содержания отдельных видов бактерий, так как ими питаются инфузории. По мере наращи-вания биопленки состав простейших изменяется – исчезают мелкие жгутиковые и мелкие равноресничные инфузории. Появляются более чувствительные к загрязнениям формы: брюхоресничные инфузории Oxytricha, Euplotes, Aspidisca, прикрепленные формы инфузорий Opercularia, Epistylis и формы, характерные для нитрификационных процессов: Vorticella convallaria, Carchesium. Процесс нитрификации начинает разви-ваться после окисления и минерализации углеродсодержащих органических веществ, при этом начинает снижаться содержание азота аммонийного и появляются нитриты и нитраты. После начала нитрификации нагрузку можно увеличивать на 5-10%.При этом состав биоценоза не должен изменяться резко, допускается лишь уменьшение количества микроорганизмов и незначитель-ные колебания видового состава. Появление простейших, харак-терных для нитрификационных процессов, и появление нитритов и нитратов в очищенной сточной воде свидетельствует об адаптации биопленки к данной нагрузке. Продолжительность периода адаптации на каждом режиме зависит от характера загрязнений сточной жидкости и ее температуры и может составлять 2-7 суток. К концу пускового периода (1-1,5 месяца) наращивание биоценоза заканчивается. Зрелая биопленка покры-вает всю поверхность загрузки. Она имеет вид слизистых обраста-ний толщиной 1-3 мм и более, окраска ее в зависимости от состава воды и самой биопленки может изменяться от серовато-желтой до темно-коричневой. В верхних горизонтах концент-рация органических веществ в десятки раз выше, чем в нижних. Вследствие этого здесь наиболее интенсивно идет прирост биопленки, интенсивно окисляются органиеские вещества. Доми-нирующая роль в биоценозе верхних слоев принадлежит организмам, питающимся растворенными органическими вещест-вами: бактериям, грибам. Довольно часто на поверхности биофильтров развиваются водоросли. Простейшие в верхних горизонтах представлены в основном формами, устойчивыми к различным загрязнениям: мелкие жгутиковые, мелкие равноресничные инфузории. Средние слои биофильтра (0,5-1,0 м) характеризуются меньшим накоплением биомассы и большим разнообразием встречающихся форм. Здесь значительно снижа-ется количество грибов, нитчатых бактерий, нет зеленых и сине-зеленых водорослей. Наряду с равноресничными инфузориями, появляются спиралересничные, особенно брюхоресничные. Увеличивается число видов кругоресничных инфузорий. В нижних слоях биофильтра наблюдается большое разнообразие встречающихся видов при низкой общей биомассе. Грибы и нитчатые бактерии почти полностью отсутствуют, уменьшается количество зооглейных бактериальных скоплений. Из простей-ших преобладают представители брюхо- и кругоресничных инфу-зорий, а также черви: коловратки, малощетинковые и нематоды. Биоценоз простейших и многоклеточных организмов играет большую роль в переработке органических загрязнений, так как поглощает и минерализует огромные массы органических веществ и бактерий.