14 Ковальчук Очистка стічних вод

На рис. 12.6 наведена компановка приміщення фільтрувальної станції продуктивністю 25,0 тис. м3/добу за ТП 902-04-1. Розроблені також типові проекти станцій доочистки стічних вод на каркасно-засипних фільтрах продуктивністю 35,0, 50,0, 70,0 і 200,0 тис. м3/добу (типові проекти відповідно ТП 902-4-11.84, ТП 902-4-10.84 і 902-4-12.86).

Для доочистки міських стічних вод знаходять застосування фільтри з плаваючим завантаженням із пінополістиролу (ФПЗ), які розроблені в УІІВГ [4]. Найчастіше - це фільтри з низхідним рухом рідини типу ФПЗ-4 (рис. 12.7). Завантаженням фільтрів є гранули спіненого полістиролу діаметром 1-12 мм, товщина завантаження складає 0,9-1,2 м. Оскільки спінений полістирол легший за воду, то для його підтримання в затопленому стані у фільтрі влаштовується решітка, під якою завантаження самочинно сортується: великі за розміром кульки опиняються зверху, а менші - знизу. Таким чином, фільтрування стічних вод у ФПЗ здійснюється в напрямку зменшення діаметра завантаження. Тому, на відміну від інших фільтрів, ФПЗ мають значно більшу грязеємність і на їх роботу відносно мало впливає підвищений винос завислих речовин із вторинних відстійників.

Через розподільний канал доочищувані стічні води надходять у надфільтровий простір ФПЗ-4 і далі фільтруються через плаваюче завантаження згори вниз. Збирання і виведення фільтрату здійснюється за допомогою середньої дренажної системи. Промивка ФПЗ-4 здійснюється після досягнення розрахункових втрат напору в завантаженні (1-1,5 м) низхідним потоком води, накопиченої у надфільтровому просторі. За інтенсивності промивки 13 л/(с.м2) шар завантаження розріджується на 30-60 % і промивається протягом

4-6 хв.

Ефективність доочистки стічних вод на фільтрах ФПЗ-4 за завислими речовинам і БПК рівнозначна ефективності доочистки на фільтрах із двошаровим завантаженням. За умови підтримання швидкості фільтрування 10 м/с ФПЗ-4 забезпечують зниження концентрацій завислих речовин до 3-6 мг/л і БПКповн до 5-8 мг/л.

414

Рис. 12.7. Схема фільтра ФПЗ-4: 1 - утримуюча решітка; 2 - плаваюче завантаження; 3 - середня дренажна система; 4 - надфільтровий простір; 5 - розподільний канал; 6 - доочищувана вода; 7 - доочищена вода; 8 - промивна вода; 9 - нижня дренажна система

Безсумнівними перевагами фільтрів із плаваючим завантаженням є їх економічність, простота конструкції та експлуатації, надійність роботи, довговічність фільтруючого завантаження, відсутність спеціальних промивних насосів і ємностей промивної води, здатність завантаження до самостійної гідравлічного сортування в процесі промивки в напрямку зменшення діаметру гранул завантаження.

Практикою встановлено, що на поверхні фільтруючого завантаження зернистих фільтрів утворюється біоплівка і вони працюють, як біореактори із закріпленою біомасою, в яких продовжуються процеси біохімічного окислення забруднень. Для створення аеробних умов у завантаженні важливо, щоб у доочищуваних стічних водах був достатній запас розчиненого кисню. Для використання цього явища розроблені спеціальні конструкції фільтрів, зокрема, запропонований Академію комунального господарства (м. Москва) аерований фільтр Оксипор [5]. Завантаженням такого фільтра (рис. 12.8) є недроблений керамзит (крупність зерен 5-10 мм) товщиною шару 1,2 м, а підтримуючий шар товщиною 0,4 м влаштовують із гравію крупністю 10-20 мм.

У фільтрі Оксипор доочищувані стічні води рухаються згори вниз. Подача стічних вод у фільтр здійснюється через розподільну лійку, відведення фільтрату і подача промивної води - через нижній трубчастий дренаж із сифоном, який необхідний для постійного підтримання завантаження фільтра в затопленому стані. Для аерації стічних вод у товщі фільтруючого завантаження на глибині 50-60 см розміщується трубчаста система для розподілу повітря, яка виконується з неіржавних стальних чи пластмасових труб з отворами діаметром не менше 3 мм. Внаслідок подачі повітря у фільтрі формуються дві зони: біологічного окислення - у верхній і механічного фільтрування - в нижній частині завантаження. Концентрація розчиненого кисню у верх-

415

Рис. 12.8. Схема фільтра Оксипор: 1 - корпус фільтра; 2 - розподільна лійка; 3 - карман для збирання промивної води; 4 - відведення промивної води; 5 - завантаження; 6 - пристрій для подачі й розподілу повітря; 7 - сифон; 8 - підтримуючий шар із гравію; 9 - система для відводу фільтрованої і подачі промивної води; 10 - подаючий насос; 11 - подаючий трубопровід

ній зоні складає 5-6 мг/л, що дозволяє здійснювати процес біохімічного окислення забруднень стічних вод із великою інтенсивністю.

За нормальної швидкості фільтрування 3 м/год і питомої витрати повітря 3 м3 на 1 м3 доочищуваних стічних вод, фільтр Оксипор забезпечує зменшення концентрацій завислих речовин - на 90, БПК5 і нафтопродуктів - на 80, а ХПК і ПАР - на 70 %. Навантаження на поверхню фільтра при цьому не повинно перевищувати 120 г БПК5/(м2.год).

Промивка завантаження фільтра Оксипор здійснюється один раз на добу протягом 10 хв з інтенсивністю 14-16 л/(с.м2), промивна вода повертається в «голову» очисних споруд.

Подача кисню у фільтруюче завантаження може бути здійснена також шляхом його періодичного оголення і заповнення пор атмосферним повітрям. Такий спосіб фільтрування стічних вод реалізований в гідроавтомати-

чному фільтрі з плаваючим завантаженням із пінополістиролу АФПЗ,

розробленому в УІІВГ (рис. 12.9), завантаженням якого служить пінополістирол крупністю 8-10 мм товщиною шару 120 см. Фільтрування стічних вод в АФПЗ відбувається згори вниз у напрямку зменшення діаметра гранул завантаження [6].

Фільтр АФПЗ включається в роботу, коли спрацьовує сифон фільтрату. Для цього корпус фільтра повинен бути заповнений доочищуваною водою

до відмітки Zcp , повітря - видалене із сифона фільтрату, а повітряна трубка -

занурена під рівень води у сифоні спорожнення. Оскільки пропускна спроможність сифона фільтрату більша, ніж витрата доочищуваних стічних вод, то рівень води у фільтрі поступово знижується, а завантаження оголюється і контактує з повітрям. Внаслідок малої щільності гранул пінополістиролу фільтруючий шар при цьому не опускається. При зниженні рівня води до

416

Таблиця 12.3

Характеристики та ефективність процесу доочистки стічних вод на фільтрах різних конструкцій [7]

*ефективність доочистки за БПК5

12.3. Доочистка стічних вод у біоставках

Для доочистки біологічно очищених стічних вод можуть застосовуватись аеробні біологічні ставки, в яких окислення органічних забруднень здійснюється симбіозом бактерій і водоростей.

Бактеріальне окислення органічних забруднень у біологічних ставках здійснюється не тільки киснем, який надходить у воду внаслідок процесів реаерації чи штучної аерації, але і киснем, що виділяється водоростями в процесі фотосинтезу. У свою чергу, водорості споживають вуглекислоту, фосфати й амонійний азот, які вивільняються при бактеріальному окисленні органічних речовин. Таким чином, мінералізація органічних забруднень у біоставках здійснюється за участю як сапрофітних бактерій, так і водоростей, головним чином протококових (Chlorella, Scenedesmus й ін.). Симбіоз бактерій і водоростей до кінця процесу доочистки змінюється антагонізмом: внаслідок виділення водоростями бактерицидних речовин відбувається відмирання бактерій, зокрема патогенних кишкової групи. Тому в біологічних ставках має місце не тільки окислення органічних речовин та видалення біогенних елементів, але й зменшення бактеріального забруднення стічних вод. Важливою умовою при цьому є наявність у воді розчиненого кисню в концентраціях не менших 1 мг/л, а також перемішування води, яке унеможливлює утворення анаеробних зон.

Робота біологічних ставків залежить від кліматичних умов, головним чином, від температури. У теплий період року БПКповн стічних вод, доочищених у біоставках, як правило, не знижується менше 5-6 мг/л, а вміст завислих

418

речовин - менше 15-30 мг/л. При бурхливому цвітінні води ці показники можуть навіть зростати. У холодний період року, не дивлячись на зменшення швидкості споживання кисню і, відповідно, швидкості окислення органічних забруднень, внаслідок тривалого перебування в біологічних ставках стічних вод можна досягнути зменшення їх БПКповн до 3-4 мг/л, а концентрацій завислих речовин - до 10 мг/л.

Слід розуміти, що навіть при найсприятливіших умовах на виході з біоставків неможливо отримати значень БПКповн, близьких до нуля. Це зумовлюється внутрішньоводоймищними процесами, пов’язаними з виділенням у воду продуктів життєдіяльності водних організмів і розпаду відмерлих форм. Згідно СНиП 2.04.03-85 залишкова БПКповн доочищених стічних вод у літній період року приймається рівною 2-3 (в період цвітіння води - до 5), а у зимовий - 1-2 мг/л.

Біоставки для доочистки стічних вод можуть бути як із природною, так із штучною аерацією. За конструкцією вони подібні до ставків для біологічної очистки стічних вод (див. розділ 8). Біоставки з природною аерацією влаштовуються у випадках, коли БПКповн доочищуваних стічних вод не перевищує 25 мг/л.

Професор І.Д.Родзіллер рекомендує влаштовувати біоставки з природною аерацією триступінчастими: перший біоставок виконує функцію відстійника, другий - основного окислювача, а третій являє собою стабілізатор, в якому закінчуються процеси окислення забруднень і відбувається насичення води киснем. Біоставок першого ступеню розраховується на добове перебування в ньому стічних вод і може мати глибину кожного з двох відділень до 3 м. Глибина біоставків другого та третього ступенів приймається в межах 0,3-1 м. Зменшення БПКповн доочищуваних стічних вод рекомендується приймати 10-15 - у біоставку першого і 40-50 % - у біоставку другого ступеню [2].

Застосування штучної пневматичної, механічної, пневмомеханічної або струминної аерації стічних вод призводить до збільшення в 3-3,5 рази навантаження на біоставки й дозволяє збільшити їх глибину до 3-3,5 м.

Розрахунок біоставків доочистки здійснюється за СНиП 2.04.03-85 подібно до розрахунку біоставків для очистки стічних вод. При розрахунку аераторів питому витрату кисню приймають рівною 2-3 г на 1 г знятої

БПКповн.

У таблиці 12.4 наведені узагальнені дані, які характеризують ефективність доочистки в біоставках стічних вод десяти міст України. З наведених даних видно, що в зимовий період біоставки забезпечують суттєве збільшення прозорості, зменшення вмісту завислих речовин, окислюваності та БПК5 стічних вод, концентрацій амонійного азоту, підвищення вмісту розчиненого кисню. Менш суттєво при цьому зменшується ХПК і концентрації нітратів. В процесі доочистки спостерігається зменшення концентрацій роданідів, кап-

419