6.3.2. Биологические фильтры и аэротенки

Биологические фильтры.

К сооружениям биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях относятся все типы биологических фильтров (биофильтры) и аэротенков. Биофильтры (рис. 6.9) проектируются для частичной и полной очистки сточных вод с доведением БПК_полн до 15 мг/л. В качестве фильтрующего материала используются щебень, галька, керамзит и различные искусственные материалы.

Все материалы, естественные или искусственные, используемые для загрузки биофильтров, должны быть влаго- и морозоустойчивыми и соответствовать требованиям ТКП.

Рис. 6.9. Биофильтр:

1 – секция биофильтра; 2 – дозирующие баки; 3 – спринклер для орошения

поверхности биофильтра; 4 – распределительный трубопровод; 5 – загрузка

фильтра (фильтрующий материал); 6 – отвод очищенной сточной воды

Количество секций или биофильтров должно быть не менее двух. Распределительная и отводящая сети биофильтров рассчитываются на максимальный расход сточных вод.

Сточные воды распределяются по поверхности биофильтра разбрызгивателями, оросителями и другими устройствами.

Капельные биофильтры применяются для полной биологической очистки на станциях производительностью до 1000 м³/сут. Биофильтры производительностью до 500 м³/сут размещаются в отапливаемых помещениях при среднегодовой температуре воздуха +3...+6 °С. Биофильтры большей производительности размещаются в неотапливаемых помещениях облегченной конструкции.

Капельный биофильтр состоит из фильтрующей загрузки, дренажа и распределительных устройств. Воздух поступает естественным путем: сверху – через открытую поверхность, снизу – через дренаж. Процессы окисления, происходящие в капельном биофильтре, сходны с процессами окисления, происходящими в сооружениях естественной биологической очистки. Однако интенсивность протекания этих процессов в капельном биофильтре значительно выше.

Сточные воды, осветленные в первичных отстойниках, самотеком или под напором через дозирующие устройства периодически подаются на поверхность биофильтра. Вода, проходящая сквозь толщу фильтрующего материала, через дырчатое дно (дренаж) стекает на сплошное водонепроницаемое дно и собирается затем в отводящие лотки. Далее вода поступает во вторичные отстойники, где происходит отделение биопленки от очищенных сточных вод.

Эффективность очистки сточных вод нормально работающими капельными биофильтрами очень высока и может достигать по БПК_полн 90 % и более. На капельные биофильтры допускается подавать сточные воды с БПК_полн не более 220 мг/л. При большей концентрации предусматривается рециркуляция.

Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры) используются на станциях производительностью до 50 000 м³/сут для полной или частичной очистки сточных вод. Различаются аэрофильтры и биофильтры с пластмассовой загрузкой. Аэрофильтры отличаются от капельных биофильтров высотой загрузки фильтрующего материала и применением искусственной вентиляции.

Поверхность аэрофильтра орошается подвижным реактивным оросителем или спринклерами. На отводящих лотках устраивается водяной затвор высотой 0,2–0,25 м, который плотно закрывает междонное пространство со всех сторон. Воздух в междонное пространство подают вентиляторами.

Степень очистки в аэрофильтрах зависит от высоты фильтрующей загрузки, температуры сточной жидкости, удельного количества подаваемого воздуха и гидравлической нагрузки на поверхность фильтрующей нагрузки.

Фильтрующей загрузкой для аэрофильтров может служить: гравий, шлак, керамзит, галька и сблокированные фильтрующие материалы (пеностекло, шифер и др.).

Биофильтры с пластмассовой загрузкой проектируются для очистки сточных вод с концентрацией по БПК_полн не более 250 мг/л. Их необходимо размещать в отапливаемых помещениях. Рабочую высоту биофильтра принимают равной 3–4 м в зависимости от температуры сточных вод и требуемой эффективности очистки (80, 85, 90 %).

В качестве загрузки в биофильтрах используются блоки из поливинилхлорида, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиамида, гладких или перфорированных пластмассовых труб диаметром 50–100 мм или элементы в виде обрезков труб длиной 50–150 мм и диаметром 30–75 мм с перфорированными, гофрированными и гладкими стенками.

Аэротенки.

В аэротенках, как и в биофильтрах, происходит биохимическое окисление органических веществ, содержащихся в сточных водах, микроорганизмами, составляющими основную часть активного ила, и кислородом воздуха.

Аэротенк – это резервуар, в котором медленно движется смесь активного ила и сточных вод. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов в аэротенк должен непрерывно поступать кислород. В связи с этим смесь сточных вод с активным илом непрерывно аэрируется.

Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов – минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности и окислять органические вещества сточных вод. Качество активного ила зависит от полноты предварительного отстаивания сточных вод, вида органических загрязнений, полноты их минерализации, интенсивности и длительности аэрации и т. д. На качество активного ила влияет также нагрузка, выражаемая количеством извлеченных из сточных вод загрязнений по БПК_полн, приходящихся на 1 г беззольного вещества активного ила в сутки.

Качественный активный ил способен хорошо и быстро оседать. Такая способность оценивается иловым индексом, представляющим собой объем активного ила в кубических сантиметрах после отстаивания в течение 30 мин, отнесенный к 1 г сухого вещества ила. Иловый индекс при нормальном состоянии активного ила для городских сточных вод не превышает 130 см³/г. Если его значение больше, отстаивание иловой смеси во вторичных отстойниках происходит медленно и наблюдается значительный вынос ила. Это может привести к уменьшению количества активного ила в аэротенках и нарушению процессов очистки.

Длительность аэрации бытовых сточных вод обычно не превышает 12 ч. Из аэротенков смесь сточных вод с активным илом поступает во вторичные отстойники для извлечения из воды активного ила (вторичное отстаивание). Ил, оседающий во вторичных отстойниках, частично возвращается в аэротенки (циркулирующий активный ил), а избыток (избыточный активный ил) подвергается дальнейшей обработке.

Аэротенки могут работать по одноступенчатым и двухступенчатым схемам, а для производственных сточных вод и по трехступенчатым. Аэротенки-смесители применяются при очистке городских сточных вод с примесью значительного количества промышленных сточных вод, содержащих токсичные органические вещества в допускаемых ТКП пределах.

Аэротенки, действующие по принципу вытеснителей, применяются при отсутствии залповых поступлений токсичных веществ, а также на второй ступени двухступенчатых схем.

Комбинированные сооружения типа аэротенков-отстойников (аэроакселаторы, окситенки, флототенки, аэротенки-осветлители, башенные и др.) при технико-экономическом обосновании допускается применять на любой ступени биологической очистки.

При БПК_полн поступающей в аэротенки воды свыше 150 мг/л, а также при наличии в воде вредных производственных примесей предусматривается регенерация активного ила.

Аэротенки позволяют получать высокую степень очистки сточных вод с доведением содержания органических веществ в очищенных сточных водах по БПК_полн до 15 мг/л.