Пневматические сушилки – простые по конструкции и эффективные аппараты. В них осадок высушивается при движении через трубу в виде взвешенных частиц в потоке топочных газов и затем отделяется от отходящих газов в сепараторе. Однако сушка осадка сопровождается сравнительно высоким расходом энергии; высота или длина трубы-сушилки большая.

Осадки, термически высушенные в конвективных сушилках, имеют сыпучую консистенцию, не слипаются, не загнивают, не содержат жизнеспособных яиц гельминтов и патогенных микроорганизмов, что значительно облегчает их последующее транспортирование и утилизацию.

Конвективные сушилки высокопроизводительны, но при их эксплуатации требуется сложная система доочистки отходящих газов, возможно возникновение пожаро- и взрывоопасных ситуаций при пересушивании осадка.

В сушилках-грануляторах высушенный осадок получают в виде гранул, что предотвращает образование пылевидных фракций осадков.

Сушка осадков может осуществляться также через теплопередающие поверхности с использованием в качестве теплоносителя горячей воды, пара, нагретых масел и т. п. Несмотря на то что сушилки с теплопередающими поверхностями требуют большего расхода тепла по сравнению с конвективными, их конструкции совершенствуются, и в последние годы они находят все большее применение.

Разработаны и используются аппараты, совмещающие обезвоживание и термообработку, обезвоживание и высушивание, перемешивание и размельчение частиц осадка с одновременной сушкой, сушку и сжигание.

1.9.Малые установки для локальных очистных сооружений

Традиционно для очистки небольших потоков сбрасываемых сточных вод используются методы естественной биологической очистки на полях фильтрации, в фильтрующих колодцах и траншеях, биопрудах. Такие методы обеспечивают необходимое качество очистки, просты в эксплуатации и не требуют больших затрат. Однако для применения полей фильтрации требуются наличие фильтрующих грунтов, низкое стояние грунтовых вод (на глубине не менее 1,5 м) и большие площади земли. Биопруды должны иметь достаточно высокий резерв самоочищающей способности. Поэтому естественные методы применяются, если количество сточных вод не превышает 10–30 м3/cyт. Неблагоприятные грунтовые и климатические условия в большинстве районов России приводят к тому, что эти методы применяются все реже и реже.

Более популярными становятся малые установки заводского изготовления, в которых используется принцип биологической очистки сточных вод. Созданию и использованию таких небольших, специализированных, локальных, компактных, автономных и мобильных установок уделяется много внимания. Они предназначены для очистки загрязненных сточных вод небольших домохозяйств, малых предприятий, дренажных вод в зонах аварий-

ных разливов, локальных загрязнений и прочих целей. Потенциальными потребителями очистных установок могут быть населенные пункты в сельской местности, вахтовые поселки, фермерские хозяйства, дома отдыха, турбазы, воинские части, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, молочные заводы, цехи биосинтеза, цехи по производству комбикормов, сыродельни, колбасные заводы, нефтебазы, автозаправочные станции, автомойки и т. д.

Малые установки должны быть конструктивно и технологически простыми, компактными, занимать мало места, позволять эксплуатацию с минимальной численностью персонала невысокой квалификации, отличаться высокой надежностью работы сооружений при резком колебании объема и состава сточных вод, а также допускать кратковременные отключения электроэнергии, позволять применять индустриальные методы строительства, их заводское изготовление и монтаж на месте в короткие сроки с минимальным количеством строительных работ.

В зависимости от функционального назначения различают установки для очистки:

сточных вод населенных пунктов;

сточных вод индивидуальных жилых домов;

нефтесодержащих сред;

сточных вод предприятий пищевой, химико-фар-мацевтической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности.

Перечень локальных установок очистки в России насчитывает более 100 наименований. Большинство их изготавливается в заводских условиях в виде отдельных модулей или контейнеров и собирается на месте.

Установки для очистки сточных вод населенных пунктов обеспечивают очистку хозяйственно-бытовых, атмосферных (дождевые и талые воды, снег) и поливомоечных сточных вод до нормативных требований к рыбохозяйственным водоемам.

Очистка хозяйственно-бытовых сточных вод на многих локальных установках проводится в проточном режиме с использованием сооружений механической очистки (часто без первичных отстойников), аэротенков с вторичными отстойниками, как более компактных систем по сравнению, в частности, с биофильтрами, узлов доочистки и обеззараживания сточных вод (рис. 1.103).

Ряд установок данного класса разработан российскими организациями: Московским научно-исследовательским и проектно-изыскательским институтом «МосводоканалНИИпроект», проектно-производственным комбинатом «Биокомпакт» (НИИКВОВ), научно-производственным предприятием «Экотехника» (очистные сооружения на базе установки «Биодиск»), НИИ ВОДГЕО (станции глубокой биологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод типа «Биосервис»), фирмой «Эконикс» (канализационный очистной блочный комплекс КОБК), научно-техническим центром «ФОНСВИТ» и др.

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 1.103. Типичный вариант биологической очистки хозяйственно-быто- вых сточных вод с использованием малой установки производительностью 50–2000 м3/сут: 1 – решетка; 2 – приемная камера; 3 – песколовка; 4 – анаэробная зона; 5 – аэротенк-смеситель; 6 – вторичный отстойник; 7 – камера доочистки; 8 – узел УФ-облучения

Вустановках института «МосводоканалНИИпроект» (рис. 1.104) производительностью от 10 до 1200 м3/сут реализована трехстадийная очистка: механическая и биологическая с иммобилизованной микрофлорой и удалением азота нитрификацией и денитрификацией, доочистка и обеззараживание. Обработка осадка осуществляется одновременно с очисткой воды, при этом также предусмотрены аварийные иловые площадки. Установки обеспечивают очистку быто-

вых сточных вод с концентрацией загрязнений по БПКп 500 мг/л, по взвешенным веществам – 300 мг/л.

Вустановке, схема которой представлена на рис. 1.104, поступающая вода

ичасть рециркулирующего активного ила подаются в сорбер 1. В промежуточном отстойнике 2 осаждаются взвешенные вещества и активный ил с предварительно сорбированными из сточной воды органическими соединениями. Емкость биологических реакторов очистки воды состоит из трех отделений: реактора-нитрификатора 3 с носителем для прикрепленной микрофлоры, реак- тора-денитрификатора 4 с механической мешалкой для перемешивания воды с активным илом, постаэратора 5 для отдувки молекулярного азота. Для отделения от воды рециркулирующего активного ила используется вторичный отстойник вертикального типа 6 с фильтрационной перегородкой для предотвращения возможных залповых выбросов активного ила с очищенной сточной водой. Биореактор доочистки 7 оборудован носителем для прикрепленной микрофлоры, так же как и реактор-нитрификатор. В обеззараживателе воды 8 используются ультрафи-

олетовые излучатели погружного типа. Глубина отстойных емкостей 6 м, емкостей для биореакторов – 4 м. Размеры емкости для доочистки воды 3 3 4 м.

Вустановке обеспечивается самотечное движение воды. Рецикл возвратного активного ила из вторичного отстойника в сорбер и нитрификатор (наружный) и рецикл смеси активного ила с осадком из промежуточного отстойника в реактор-денитрификатор (внутренний) осуществляются эрлифтами, установ-

ленными в отстойниках. Регулированием этих рециклов поддерживаются оптимальные технологические условия эксплуатации установки. Избыточная смесь активного ила с осадком также эрлифтом удаляется из внутреннего рецикла на иловые площадки или обезвоживается соответствующими устройствами при доукомплектовании установки.

Рис. 1.104. Схема компактной установки «МосводоканалНИИпроект» производительностью 200–1200 м3/сут для глубокой биологической очистки сточных вод: 1 – сорбер; 2 – отстойник; 3 – нитрификатор; 4 – денитрификатор; 5 – постаэратор; 6 – вторичный отстойник; 7 – биореактор; 8 – УФ-обеззараживатель; 9 – механический перемешиватель; 10 – исходная вода; 11, 19 – избыточный ил + осадок; 12 – рецикл активного ила; 13 – рецикл осадка; 14 – плоскостная загрузка; 15 – объемная загрузка; 16 – очищенная вода; 17 – доочищенная вода; 18 – обеззараженная вода; 20 – активный ил

В этом же институте разработаны установки полной биологической очистки сточных вод производительностью 10–50 м3/сут контактного типа с подземным размещением (рис. 1.105).

Очистка включает дробление грубодисперсных примесей на насосе с измельчающим колесом, биологическую очистку с удалением биогенных элементов в процессе нитрификации-денитрификации и удалением фосфора, доочистку с использованием иммобилизованной микрофлоры и обеззараживание УФ-излучением. Установка обслуживается одним оператором в смену.

Станции биологической очистки сточных вод типа «Биокомпакт» производительностью от 1,0 до 10 000 м3/сут, разработанные научно-исследователь- ским институтом коммунального водоснабжения и очистки воды (НИИКВОВ, г. Москва), обеспечивают полное окисление с аэробной стабилизацией избыточного активного ила, а также нитрификацию-денитрификацию стока с содержанием загрязнений на выходе по БПКп и взвешенным веществам не более 3–4 мг/л. Они предназначены для очистки хозяйственно-бытовых сточных вод населенных пунктов с количеством жителей от 5 до 50 000 человек. Установки «Биокомпакт» производительностью от 1 до 100 м3/сут выполнены в виде блокконтейнера, включающего технологические отделения и оборудование обра-

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

ботки сточных вод. Контейнер транспортируется к месту эксплуатации автомобильным транспортом. Станции «Биокомпакт» производительностью от 1000 до 10 000 м3/сут конструктивно представляют собой единый блок технологических отделений, выполненных из унифицированных модульных элементов, и отделения энергосилового оборудования и коммуникаций, обеспечивающих весь комплекс процессов очистки сточных вод и обработки осадков.

Рис. 1.105. Схема установки «МосводоканалНИИпроект» с подземным размещением: 1 – поступающая вода; 2 – вывод избыточного ила; 3 – очищенная вода; 4 – иловая вода (в приемный колодец); I – приемный колодец; II – реактор очистки; III – реактор доочистки; IV – иловый колодец

Блок-контейнер производительностью от 200 м3/сут состоит из двух отделений:

1)блок биологической очистки, доочистки сточных вод (2 секции);

2)блок технологического оборудования, в состав которого входят: машинное отделение и хлораторная.

Аэрация сточной воды эжекторная. Активный ил из отстойных зон возвращается в аэрационные зоны насосами. Обеззараживание сточных вод осуществляется хлорированием с использованием хлорной извести. Минерализованный избыточный активный ил удаляется из установки и вывозится ассенизационной машиной в места складирования, согласованные с санитарными службами.

Технические характеристики блок-контейнеров «Биокомпакт» приведены в табл. 1.36.

Вболее современных станциях «Ручей», разработанных НИИКВОВ на смену станциям «Биокомпакт», используется двухступенчатая биологическая очистка с биотенком на первой ступени и биофильтром на второй. Повышенное по сравнению с аэротенком содержание ила в биотенке обеспечивает более полное удаление органических загрязнений, а также азота – за счет процессов нитрификации-денитрификации, проходящих на биопленке, и фосфора – за счет увеличения биомассы. Биопленка устойчива к перерывам в подаче сточных вод и прекращению аэрации, что позволяет быстрее восстановить нормальную работу станции. Биофильтр на второй ступени выполняет доочистку сточных вод с низкой концентрацией загрязнений. Для механического удаления крупногабаритного мусора и взвешенных веществ станции «Ручей» комплектуются решетчатой корзиной, песколовкой, аэротенками-отстойниками и тонкослойными элементами для отстаивания активного ила. Тонкослойное отстаивание позволяет уменьшить размеры зоны вторичного отстаивания и повысить скорость осветления очищенных сточных вод. При повышенных требованиях к удалению органических загрязнений, азота и фосфора станция доукомплектовывается анаэробным биофильтром-денитрификатором и аэробным фильтромбиореактором, в котором осуществляется дополнительная обработка сточной воды с использованием реагентов и закрепленных на ершовом наполнителе и зернистой загрузке микроорганизмов, а также адсорбером с гранулированным активным углем. Для обезвреживания очищенной воды предусмотрено озонирование. Для более полного использования и увеличения срока службы активного угля предусмотрена возможность введения озона непосредственно перед обработкой сорбентом. Озонирование улучшает сорбционные свойства образующихся в процессе окисления продуктов и в то же время регенерирует уголь.

Всостав станции входят производственно-вспомогательное здание, в котором размещены воздуходувки, узел приготовления озона, пульт управления и вспомогательные помещения, а также песковые и иловые площадки. Все сооружения и элементы станции выполнены в виде блок-контейнеров с размерами, позволяющими перевозить их любым видом транспорта и легко монтировать

ввыбранном месте.

Втабл. 1.37 приведены технические характеристики станций «Ручей» различной производительности для очистки сточных вод малых населенных пунктов. Эти станции можно использовать для очистки стоков предприятий пищевой промышленности: на молочных заводах, мясокомбинатах и т. п. после дооборудования станций узлами предочистки.

Таблица 1.37.

Технические характеристики станций «Ручей»

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

264 Глава 1

Окончание таблицы 1.37.

Научно-производственное предприятие «Экотехника» серийно производит очистные сооружения на базе установки «Биодиск» (рис. 1.106) для населенных пунктов, коттеджных поселков, баз отдыха и других объектов с численностью населения до 1000 человек. Они могут транспортироваться как по железной дороге, так и автотранспортом.

Рис. 1.106. Установка «Биодиск» для очистки сточных вод

В состав очистных сооружений «Биодиск» входят:

насосная станция, состоящая из металлического резервуара с утепленным покрытием, самовсасывающих насосов в утепленном блок-боксе или погружных насосов и оборудования для их спуска-подъема;

тангенциальная песколовка в утепленном блок-боксе (с производительностью 200 м3/сут);

установка с биодисками, состоящая из металлического резервуара с первичным и вторичным отстойниками, биозоны в виде многосекционного желоба, ротора с полиэтиленовыми дисками, электропривода, утепленного укрытия;

блок доочистки в виде металлического резервуара с утепленным укрытием, ершовой загрузкой, электроприводным механическим аэратором; блок обеззараживания, щитовая, пульты управления и вспомогательное

оборудование, размещенные в утепленных блок-боксах.

В состав сооружений входят также иловая площадка и контактный резервуар, сооружаемые заказчиком. Если на объекте невозможно разместить иловые площадки, предусмотрено оборудование для механического обезвоживания осадка. В зависимости от рельефа местности очистные сооружения заглубляются в грунт или обваловываются. Сточные воды от объекта поступают в резервуар насосной станции, откуда подаются в установку «Биодиск» (рис. 1.106), состоящую из железобетонного или металлического резервуаров, включающих первичный и вторичный отстойники, биозоны, внутри которой осуществляется биологический процесс очистки, дисковых биофильтров, приводной системы и утепленной крышки. Исходная сточная вода проходит через первичный отстойник, в котором осаждается 50–70% взвешенных веществ, и поступает в биозону. Биозона с помощью вертикальных перегородок разделена на пять-семь одинаковых секций, в каждой из которых находится по нескольку десятков дисков, выполненных из полиэтиленовой сетки, закрепленных на роторе и приблизительно на 40% диаметра погруженных в сточную воду. Ротор приводится во вращение от электродвигателя через червячный редуктор и цепную передачу.

На дне двух первых секций биозоны находятся продольные прорези, обеспечивающие поступление падающей с дисков избыточной биопленки в первичный отстойник. По мере перемещения через биозону жидкость и избыточная биопленка с третьей и последующих секций поступают во вторичный отстойник. Во вторичном отстойнике твердые частицы и избыточная биопленка осаждаются, после чего вода поступает в блок доочистки.

Блок доочистки разделен на две секции, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных камер. В первой расположен механический поверхностный аэратор для насыщения воды кислородом воздуха. Далее вода поступает в камеру, заполненную ершовой загрузкой, на которой происходит иммобилизация микрофлоры. Вода фильтруется через загрузку и поступает во вторую секцию, где происходит такая же доочистка, что и в первой. Периодически, с интервалом 2–7 сут осуществляют водо-воздушную промывку ершовой загрузки с помощью компрессора.

Из блока доочистки очищенная вода поступает в контактный резервуар, куда из блока обеззараживания подается дезинфицирующий раствор гипохлорита натрия. Дезинфектант готовится из раствора поваренной соли на малогабаритной электролизной установке, его расход автоматически корректируется с расходом поступающей воды.

Избыточный ил из вторичного отстойника установки по мере его заполнения (один раз в три-четыре месяца) откачивается насосом на иловые площадки или вывозится ассенизационной машиной.

Оборудование НПП «Экотехника» выпускается трех типов и размеров (табл. 1.38).

Таблица 1.38.

Техническая характеристика установок «Биодиск» НПП «Экотехника»

Очистные сооружения допускают работу при нагрузке от 30 до 150% от номинальной. Для более крупных объектов на одной площадке монтируются параллельно несколько линий из установок «Биодиск» и блоков доочистки с общими насосной станцией и комплексом обеззараживания.

Для меньших объектов и отдельных домов НПП «Экотехника» предлагает компактные моноблочные установки «Биодиск» производительностью от 1 до 6 м3/сут.

Установки типа «Биосервис» производительностью 25, 50, 250 и 400 м3/сут, разработанные научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии (НИИ ВОДГЕО), предназначены для глубокой очистки сточных вод фермерских хозяйств, коттеджных поселков, домов отдыха,

населенных пунктов с числом жителей до 1500 человек. Также они могут применяться для очистки сточных вод предприятий по переработке сельскохозяйственной продукции и пищевых предприятий.

Станция «Биосервис» представляет собой комплекс оборудования в ком- плектно-блочном исполнении полной заводской готовности, в состав которого входят:

комбинированная установка с биофильтром – сооружение полной биологической очистки сточных вод, совмещающее в одном корпусе песковой лоток, первичный и вторичный отстойники, зону биологической очистки и две септические камеры для стабилизации осадка. Для биологической очистки применяется технология с использованием прикрепленных иммобилизованных микроорганизмов на пластмассовой загрузке биофильтров роторного типа;

установка для глубокой доочистки сточных вод типа «Биосорбер», с биоадсорбером с псевдоожиженным слоем активированного угля;

установка обеззараживания сточных вод с использованием ультразвука;

здание из быстровозводимых трехслойных утепленных элементов типа «сэндвич».

По сравнению с другими малыми установками применение в установках «Биосервис» иммобилизованных микроорганизмов с псевдоожиженным слоем гранулированной загрузки позволяет сократить время обработки сточных вод в 8–10 раз.

Канализационные очистные блочные комплексы (КОБК) фирмы «Эконикс», производительностью 150, 300, 600 м3/сут, предусматривают реагентную коагуляцию, напорную флотацию, фильтрацию, совмещенную с биологическим процессом, и озонирование сточных вод.

Биофильтры типа АФП3-4М, КВ-240, Компакт-6 и водоочистные станции на их основе, разработанные Научно-техническим центром «ФОНСВИТ», предназначены для обезжелезивания, удаления фтора, аммонийного азота из подземных вод, осветления и обесцвечивания (с применением реагентов) поверхностных речных вод, доочистки биологически и физико-химически очищенных сточных вод. В одном корпусе совмещены от 2 до 5 технологических процессов. В биофильтрах используется легкая загрузка с удельной массой 50–100 кг/м3.

Станции биологической очистки сточных вод типа ВВ, производимые ООО НПП «Би-ТЭК», г. Екатеринбург, включают блоки механической и полной анаэробно-аэробной биологической очистки, ультрафиолетового обеззараживания очищенных сточных вод, обезвоживания песка, минерализации и обезвоживания ила. В составе станции имеются бытовые и технические помещения, лаборатория, аналитическое оборудование для экспресс-анализов, санузел с душевой кабиной. Основой конструкции станции является мобильный блок-контейнер, а в северном исполнении — сборно-разборный модуль, устанавливающийся на бетонный фундамент.

Биологические очистные станции ЭЛА-25 и ЭЛА-100 польско-литовского предприятия «Hobud» устанавливаются в небольших населенных пунктах, школах, больницах, гостиницах, на предприятиях по переработке сельхозпродук-

В третьей секции, контактном аэротенке, загрязнения окисляются активным илом, в четвертой, осадочной секции микроорганизмы удаляются из воды. Затем осветленная вода дезинфицируется и сбрасывается.

Вотличие от большинства комплектных установок заводского изготовления, собираемых на месте из отдельных модулей или контейнеров, монтаж сооружений биологической очистки (с зонами аэрации, аноксидной, вторичного отстаивания), выполненных по технологии «BIOLAK» (Германия), предусматривает их размещение в земляном котловане, дно которого застилается высокопрочным полиэтиленом. Воздух в зону аэрации подается через мембранные аэраторы, плавающие на глубине 0,2 м от дна. В аноксидной зоне сооружений на плавающих плотах устанавливаются мешалки для поддержания ила во взвешенном состоянии. Доочистка сточных вод осуществляется в траншее с водной растительностью. Для удаления фосфора предусматривается добавление в воду железосодержащего реагента. Такие сооружения быстро возводятся, не требуют проведения бетонных работ и устройства фундаментов, однако занимают достаточно большие площади и не подходят для эксплуатации в северных регионах.

Вбольшинстве выпускаемых малых блочно-модульных установок биологическая очистка проводится в аэротенке, разделенном перегородками на несколько секций (на зоны: аэробную, аноксидную, анаэробную, отстаивания) без загрузки или с загрузкой, чтобы обеспечить удаление из хозяйственно-быто- вых стоков не только органических загрязнений, но и азота и фосфора. Перетекание иловой смеси из секции в секцию осуществляется через придонные окна. Такие решения не всегда приводят к желаемому результату. Из-за малых размеров секций и интенсивного перемешивания иловой смеси воздухом возможен проскок неочищенной сточной воды между зонами и попадание во вторичный отстойник. Денитрификация протекает недостаточно эффективно из-за того, что для снижения стоимости очистки механические мешалки на сооружениях малой производительности не используются, а перемешивание осуществляется при помощи крупнопузырчатой аэрации. Со временем аэраторы на основе пористых металлических, керамических или полимерных фильтров засоряются, блочная загрузка забивается отмершей биомассой, образуются застойные зоны, потоком очищаемой воды продолжает омываться лишь небольшая часть загрузки, что приводит к значительному сокращению рабочего объема зон очистки. Из-за малых размеров проходов между оборудованием и самого оборудования часто сложно удалить избыточную биомассу в труднодоступных местах и промыть загрузку, провести обслуживание и ремонт. Кроме того, малые размеры основных емкостей мобильных установок, обусловленные ограничениями при транспортировке и желанием производителей снизить себестоимость продукции, часто не позволяют организовывать очистку в низконагружаемом режиме,

т.е. с реализацией нитрификации-денитрификации и удалением азота.

На многих малых очистных сооружениях избыточный ил удаляется редко, сооружения работают в режиме самоокисления ила. Удалять фосфор биологическим методом на таких сооружениях невозможно. Для этого используется реагентный метод. Дозирование коагулянта при этом должно быть пропорцио-

нально притоку поступающих на очистку сточных вод, что достаточно сложно автоматизировать на очистных сооружениях малой производительности.

Характерной чертой работы сооружений малой производительности является резкая сезонная и суточная неравномерность режима подачи сточной воды, ее расхода, температуры, возможно поступление токсичных веществ. Из-за нестабильности нагрузки на ил снижается эффективность очистки, возрастает индекс ила, он выносится из вторичных отстойников.

Количество осадка и избыточного ила (особенно в очистных сооружениях, работающих в режиме продленной аэрации, самоокисления ила) незначительное, осадки и ил обрабатываются периодически, с интервалом от нескольких недель до нескольких месяцев. Такой режим удаления избыточного ила приводит к повышенному выносу его из вторичных отстойников.

Из-за относительно малого количества образующегося осадка, а также своей высокой стоимости центрифуги и фильтр-прессы редко используются для обезвоживания осадка на малых установках. Для этого применяют, в частности, конструкции типа мешков, в которые подается предварительно обработанный флокулянтом избыточный ил. Но чаще избыточный ил вывозится на близлежащие очистные сооружения или на иловые площадки ассенизационной машиной.

Сооружения малой производительности эксплуатируются в режиме периодического технологического контроля и обслуживания оборудования. Нередко из технологических показателей очистки контролируется лишь объемное содержание ила, что обусловлено отсутствием на сооружениях лаборатории аналитического контроля и достаточно квалифицированного персонала.

К установкам, предназначенным для очистки сточных вод индивидуальных жилых домов, относятся автономные очистные сооружения для коттеджей и дач «Осина» (разработчик НИИ сантехники), установки «Биодиск» (НПП «Экотехника»), установки Московского ООО «ЛИГА-Б» (комплекс очистки сточных вод «Коттедж-БИО»), ЦНИИЭП инженерного оборудования, фирмы «Эйкос»,

ООО «ЭКОЛАЙН» (г. Тольятти), ЮБАС (группа компаний «Национальный экологический проект»), ряда фирм Северной Америки, Западной Европы и Японии. Потребность в системах очистки бытовых сточных вод небольших домохозяйств постоянно возрастает по мере расширения масштабов строительства индивидуальных домов, коттеджей, вводимых в эксплуатацию в местах, где отсутствуют централизованные системы водоснабжения и канализации.

Установка «Осина» НИИ сантехники состоит из анаэробного реактора (септика) и биофильтра, объединенных в монолитном железобетонном корпусе, изготовленном в заводских условиях.

Сточная вода поступает самотеком по трубам из дома в первую камеру септика. Все твердые оседающие фракции скапливаются на дне в виде осадка. В первой секции реактора улавливаются жир, плавающие пленки, неосаждаемые частицы. С течением времени эти вещества образуют корку. Анаэробные условия в септике обеспечиваются гидрозатворами на входе и выходе. Избыток образующихся газов «пробулькивает» с водой в биофильтр и уходит через продух наружу. Осветленные стоки из септика поступают порциями в биофильтр, заполненный загрузкой из пористых материалов (керамзита, шунгезита). Для

ускорения образования биопленки используются микробные биопрепараты. После биофильтра вода попадает в нижнюю трубу и стекает в приемный колодец. Для циркуляции воздуха сверху и снизу загрузки сделаны вентиляционные ходы.

Установка «Осина» при исходном содержании БПК и взвешенных веществ 350 мг/л обеспечивает очистку воды до остаточного содержания БПК и взвесей 35 мг/л. Очищенную воду можно использовать для полива или сбрасывать в грунт и на рельеф. Если грунт на участке песчаный и позволяет уровень грунтовых вод, то устраивается фильтрующий колодец. При глинистом грунте в водоприемный колодец ставится бытовой насос. Вода поднимается на поверхность и сбрасывается в фильтрующую траншею длиной не менее 5 м.

Эксплуатация установки не требует электричества, установка надежна и долговечна, проста в эксплуатации. Выгрузка осадка производится 1 раз в 3 года. Однако для поддержания жизнедеятельности микрофлоры необходимо предотвращать сбрасывание в систему воды, содержащей токсичные и дезинфицирующие вещества (моющие хлорсодержащие средства, антибиотики, марганецсодержащие растворы для промывки фильтров и т. п.). Рекомендуется использовать биологически мягкие моющие средства, содержащие вещества растительного происхождения. По истечении каждых трех лет эксплуатации должна производиться очистка установки. Масса установки «Осина» 3,8 т, габаритные размеры 2,6 1,35 1,05 м.

Установки «Биодиск» НПП «Экотехника» предназначены для биологической очистки сточных вод одного-трех коттеджей с объемом стоков 1,5–6 м3/сут.

Установки функционируют следующим образом. Стоки поступают на предварительную очистку в септическую камеру, откуда насосом подаются в блок глубокой очистки «Биодиск» с вращающимися пластмассовыми дисками с биопленкой. Очищенная вода поступает во вторичный отстойник и выводится из него самотеком или с помощью насоса на рельеф или в водоем. Большой объем септической камеры обеспечивает возможность приема залповых сбросов, увеличивает срок работы без откачки осадка. В конструкции отсутствуют сменные и промывные загрузки, компрессоры и воздухораспределительные устройства, что исключает проблемы, возникающие при их засорении. Установки бесшумны, не требуют обслуживания, занимают мало места, легко монтируются, допускают перерывы подачи стоков и электроэнергии. Заглубление установок и расположение подводящего коллектора ниже уровня промерзания обеспечивают их нормальную работу зимой, исключают деформацию трубопроводов и замерзание стоков. Осадок из септической камеры удаляется не чаще одного раза в два года.

Очистка бытовых стоков в установке фирмы «Эйкос» с пропускной способностью от 0,8 до 10 м3/сут производится сначала в первичном отстойнике, затем осветленная вода поступает в аэротенк, после него в биосорбер, в котором происходят нитрификация и доочистка сточных вод. Аэрация воды в аэротенке осуществляется барботером, изготовленным из пористого титана, стекла или пластика. Ил и биопленка с аэротенка собираются в илоуплотнитель, из которого часть ила возвращается в аэротенк. Осветленная вода после биосорбера поступает в дезинфектор.

Московское ООО «ЛИГА-Б» разработало комплекс очистки сточных вод «Коттедж-БИО» производительностью до 2,3 м3/сут.

Рис. 1.109. Установка Uponor Bio для очистки стоков коттеджей

Автономная биохимическая установка Uponor Bio (Швеция), предназначенная для глубокой очистки хозяйственно-бытовых и фекальных стоков коттеджей, рассчитана на производительность 1,2 м3/сут. В ней используется механическая, биологическая и реагентная очистка; она состоит из трех камер объемом около 1 м3 каждая (рис. 1.109). Камеры изготовлены из армированного полиэтилена, через них протекает сточная вода.

Впервых двух камерах установки проводится механическая очистка, третья камера эксплуатируется как аэротенк. Одновременно в нее дозированно подается хлорид алюминия. Доза реагента зависит от потока сточной воды и содержания активного ила. Установка изготовлена в герметичном исполнении, поэтому на ее монтаж не влияют уровень грунтовых вод на участке и фильтрационные свойства грунта. Необходимая для ее монтажа площадь – всего 6 м2.

ВЦНИИЭП инженерного оборудования разработана установка для очистки сточных вод коттеджей в слабофильтрующих и нефильтрующих грунтах на основе естественных методов. Очистка осуществляется на подземных фильтрах, в нефильтрующих грунтах – в фильтрующих траншеях или песчано-гравийных фильтрах.

Предварительная обработка сточных вод проводится в септике с затопленной загрузкой, которая способствует интенсификации процесса очистки и увеличивает срок службы сооружений.

Подземный фильтр предназначен для очистки и отведения в грунт сточных вод при слабофильтрующих грунтах – суглинках, когда неприменимы традиционные сооружения подземной фильтрации и недопустим поверхностный сброс очищенных сточных вод. Основу подземного фильтра составляют оросительные трубы, укладываемые на слой крупнозернистой подсыпки, над которыми устраивается воздушный вентилируемый зазор. Размеры

иконструкция фильтра зависят от инженерно-геологических, гидрологических и иных местных условий.

Характеристика подземного фильтра:

Рис. 1.113. Двухкамерный септик из армированного стеклопластика

Эта же фирма поставляет септики из армированного стеклопластика, обладающего высокими прочностными характеристиками, коррозионной стойкостью, долговечностью (рис. 1.113). Из септика осветленные стоки направляются на поля подземной фильтрации, в фильтрующие траншеи или фильтрующие колодцы.

Рис. 1.114. Установка ЭКО-Б ООО «ЭКОЛАЙН»

В установках ООО «ЭКОЛАЙН» серии ЭКО-Б очистка происходит в аэробных и анаэробных условиях (рис. 1.114). Они имеют производительность от 3 до 30 м3/сут и предназначены для очистки стоков турбаз, домов отдыха или группы коттеджей с проживанием от 15 до 150 человек.

Канализационные стоки через входную трубу поступают в камеру первичного отстоя. Затем осветленная вода попадает в аэробный реактор (биотенк) с пластмассовой загрузкой и далее во вторичный отстойник. Избыточный

активный ил из вторичного отстойника рециркулирует в аэрационную зону и в камеру-илоуплотнитель с помощью пузырьков воздуха, поднимающихся по трубе-эрлифту вместе с небольшим количеством воды. Стоки самотеком выходят из установки. Во время, когда стоков нет, по установке циркулирует вода.

Аэрационные станции «ЮБАС» (группа компаний «Национальный экологический проект») и выпускаемые на их основе станции «ТОПАС» (группа компаний ТОПОЛ-ЭКО) предназначены для очистки бытовых стоков придомовых хозяйств. Они имеют производительность от 1 до 20 м3/сут и представляют собой емкости прямоугольной формы с ребрами жесткости, присыпаемые грунтом в процессе монтажа. Это обеспечивает дополнительную стабильность всего очистного блока на всплытие. Емкости изготавливаются из вспененного пенопропилена, обладающего хорошими теплоизолирующими свойствами, что обеспечивает их работу зимой. Емкости секционированы на несколько камер: приемную, с аэрируемой решеткой для отсечения мусора, аэрационные (одна или две ступени), вторичного отстойника, стабилизатора ила, а также могут включать отсек с пористым фильтром (погружной биофильтр), жироотделитель. Для перекачки жидкостей между различными отсеками используется эрлифт. Отработанный активный ил удаляется один раз в три-четыре месяца.

Отличительная особенность этих установок – использование очистки в аэротенках (названных разработчиками ритмовыми аэротенками, ARS-сис- темами) с циклическим режимом аэрации воды – с чередованием аэробных и аноксичных условий, аналогично тому, как это осуществляется в SB-реакторах (см. разд. 1.7.1.2). Это позволяет проводить очистку без удаления избыточного ила (в режиме самоокисления ила) и с удалением избытка азота, характерного для хозяйственно-бытовых стоков. Такие режимы очистки реализованы благодаря использованию в качестве аэраторов российских мембранных полимерных трубчатых элементов «ПОЛИАТР» с микропорами, сформированными лазерным лучом. При отключении аэрации во время технологических или аварийных пауз полимерная мембрана под действием давления столба жидкости сжимается, охватывая остов элемента аэрации, что предотвращает возвратное проникновение воды и засор. При подаче воздуха она сначала раздувается, компенсируя перепад давления, и лишь затем начинается одновременное раскрытие всех микропор мембраны по всей длине элемента аэрации. Мембранные элементы с лазерной перфорацией, в отличие от существующих, перфорированных механическим способом, намного долговечнее – до 10 лет и более.

В установках используется микропроцессорное управление, пузырьковые уровнемеры, более надежные, чем поплавковые.

Станции дополнительно комплектуются системами для обеззараживания стоков с использованием комбинированного действия ультрафиолета, ультразвука и акустических колебаний. Энергозатраты на обеззараживание не превышают 0,02 кВт·ч/м3. Станции могут работать с повышенным содержанием взвешенных частиц (до 10 мг/л).

Монтаж станций по месту работы длится около трех дней. Они обеспечивают степень очистки бытовых сточных вод по ХПК 92–95%, БПК5 98–99%, аммонийному азоту 99%, нитратам 25–82%, фосфатам 73–93%.

Установки для очистки нефтесодержащих сточных вод предназначены для бензозаправочных станций, автомоек, нефтебаз, гаражей и т. п. С их помощью удаляют все формы нефтепродуктов сточных вод: свободноплавающие (содержание в воде >0,5–2 мг/л), эмульгированные (>0,3–0,5 мг/л), иммобилизованные на механических примесях (>0,3–0,5 мг/л), истинно растворенные (<0,3–0,7 мг/л).

К российским установкам этого типа относятся: установки НИИ ВОДГЕО для очистки ливневых вод с территории АЗС; фирмы «Эйкос» (установка «Эйкос-АМ») – для очистки стоков автомоек; установка «Мойдодыр-1», созданная экологическим промышленно-финансовым концерном «Мойдодыр»

ипредназначенная для пунктов мойки автомобилей и систем оборотного водоснабжения промышленных предприятий; очистная установка «Эко» для системы оборотного водоснабжения (производитель – Московское акционерное общество «Экологический центр»); установки экологического холдинга «Комплект Экология» для очистки нефтесодержащих ливневых сточных вод.

Вбольшинстве выпускаемых систем для удаления нефтепродуктов и взвешенных веществ используются механические (отстаивание, фильтрация), физико-химические (коалесценция, адгезия, адсорбция, флотация, электрофлотация) и реагентные методы очистки. Они обеспечивают очистку воды до уровня, позволяющего многократно использовать воду в оборотном водоснабжении (на автомойках), или сброс в рыбохозяйственные водоемы (ПДК по нефтепродуктам 0,05 мг/л). Некоторые системы очистки предусматривают обессоливание воды электродиализом, ионным обменом или обратным осмосом для устранения негативного влияния солей, используемых зимой для посыпки улиц. Для биологической очистки могут использоваться биофильтры с полимерным носителем (установки для очистки сточных и ливневых вод «Каскад» фирмы «ЭКМОН»).

Пример установки с биологическим блоком очистки в качестве основного – передвижной модуль на базе автомобильной платформы, предлагаемый компанией «Биотек». Установка предназначена для оперативной очистки почв от сырой нефти

инефтепродуктов, пестицидов и других органических веществ-загрязнителей методом ферментации в аэробных условиях при 20–30 °С и влажности 60–70% с использованием биопрепаратов или местной микрофлоры. Биомассу местной микрофлоры, обитающей и разлагающей загрязнения на обрабатываемом участке, можно наращивать непосредственно на установке. Система снабжена всем необходимым оборудованием, материалами и сырьем для автономной работы в условиях отдаленности от источников электро- и водоснабжения в течение 15–20 сут. Не требует дополнительного переоборудования для перехода с очистки одного загрязнения на другое.

Технические характеристики установки:

Установка обслуживается механиком-водителем и химиком-микробиологом.

Малые установки для очистки сточных вод предприятий пищевой, химикофармацевтической, микробиологической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности выпускаются рядом фирм и позволяют очищать воду с высокими концентрациями загрязнений (БПК 1000–10000 мг/л, в отдельных случаях до 40 000 мг/л).

На первой стадии биологической очистки таких сточных вод используется анаэробная обработка в железобетонных или металлических емкостяхбиореакторах, содержащих минимум нестандартного оборудования и подвижных элементов. Для сброса непосредственно в водоемы сточные воды после анаэробных биореакторов подвергаются более глубокой очистке в аэротенках или на биофильтрах. Образующиеся осадки обезвоживаются фильтрованием под вакуумом, избыточным давлением, под воздействием сил гравитации, компрессионной обработкой, центрифугированием.

Глава 2

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА И ДЕЗОДОРАЦИЯ ГАЗОВОЗДУШНЫХ

ВЫБРОСОВ

Качество атмосферного воздуха определяется факторами различной природы: химической – содержание основных газов и продуктов химических реакций, физической – особенности микроклимата, электромагнитные излучения, механические колебания, ионизация и другие, и биологической – общее количество микроорганизмов, присутствие патогенных форм, аллергенов биологического происхождения.

Большая доля химических и биологических загрязнений поступает в атмосферу с отходящим воздухом и газовоздушными выбросами промышленных предприятий, с животноводческих ферм, птицефабрик, мусороперерабатывающих заводов, полигонов твердых бытовых отходов. Один из показателей, характеризующих загрязненность газовоздушных выбросов с таких источников, – неприятный запах, который зависит от природы загрязняющих (одорирующих) веществ и их концентрации.

Мерой органолептической оценки качества воздуха (по запаху) является соотношение CE истинной концентрации C соединения с интенсивным запахом и его пороговой концентрации запаха Cs:

где Cs – концентрация вещества, при которой начинает ощущаться запах.

Силу запаха выражают в виде функции GS = f (lgСE) и выражают в баллах GS. При этом принимается, что изменение концентрации одорирующего вещества

в10 раз меняет силу запаха на 1 балл.

Кнеорганическим веществам, которые наиболее часто обусловливают запах

отходящего воздуха, относятся H2S, SO2, NH3, NH2–NH2, HCl, галогены. Из органических веществ с резким запахом наиболее часто в отходящих газах присутствуют ароматические и непредельные углеводороды, азот-, серо-, кислород- и галогенсодержащие вещества. В табл. 2.1 приведены значения абсолютной пороговой концентрации некоторых органических соединений, являющихся источником дурного запаха.

Таблица 2.1.

Пороговая концентрация некоторых соединений, являющихся источником дурного запаха

Содержание этих соединений в газовоздушных выбросах промышленных предприятий, с полигонов твердых бытовых отходов, с природных источников может в 103–106 раз превышать их пороговые концентрации.

Для очистки воздуха и газовоздушных выбросов от загрязнений химической и биологической природы применяются различные методы: физические (разбавление, абсорбция, адсорбция, маскировка, конденсация, компримирование, мембранная сепарация), химические (хемосорбция, промывка, окисление, сжигание, нейтрализация, каталитическая, термокаталитическая и фотокаталитическая очистка, окисление в коронном электрическом разряде и др.) и биологические.

При физической абсорбции загрязнения отходящего газа извлекаются из потока растворителем – водой или органическими жидкостями – без протекания химической реакции между растворителем и загрязнением. Этот метод широко используется для удаления пыли и аэрозолей из газов. Однако он недостаточно эффективен при очистке промышленных газовоздушных выбросов от газообразных примесей из-за низкой степени очистки и образования больших объемов жидких отходов.

При адсорбции загрязнения отходящего газа поглощаются пористыми адсорбентами: активными углями, алюмогелями, силикагелями, цеолитами, керамикой, поропластами, ионитами и др. Данная группа методов относительно проста в исполнении, универсальна и в настоящее время наиболее распространена. Однако адсорбционные методы эффективны лишь при удалении летучих соединений при их низком содержании в очищаемой среде (до 50 мг/м3 газовой среды), чувствительны к присутствию пыли, водяных и масляных аэрозолей в очищаемом воздухе. При высоком содержании загрязняющих примесей требуется слишком частая замена адсорбента. Отработанные адсорбенты в дальнейшем должны быть регенерированы, утилизированы или обезврежены.

При конденсации смесь паров растворителя с воздухом охлаждается в теплообменнике, при этом пары растворителя конденсируются. При компримировании пары растворителей конденсируются под избыточным давлением. Методы конденсации энергоемки, стоимость очистки с их использованием высока, и они применимы лишь к небольшому числу загрязнений, чаще всего в тех случаях, когда сконденсированные компоненты, например органические растворители, дорогие и могут быть возвращены в производственный процесс.

При окислительной трансформации цианидов с участием молекулярного кислорода образуются цианаты:

а в результате гидролитического микробиологического разрушения – ионы аммония и карбонаты:

Микробиологическая очистка воздуха от нитрилов (R–С N) основана на их гидролизе с образованием карбоновых кислот и аммиака под действием фермента нитрилазы:

(2.9)

или с образованием промежуточного амида при гидролизе ферментами нитрилгидратазой и амидазой:

Тиоцианаты S–C N– гидролизуются с помощью фермента роданазы бактерий Bacillus stearothermophilus:

Грибы, паразитирующие на растениях-цианогенах, переводят цианид-ионы в формамид HCO–NH2 с помощью фермента цианидгидратазы.

Процесс биологического удаления неприятно пахнущих веществ (НПВ) из воздуха можно представить следующим образом (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема удаления неприятно пахнущих веществ из воздуха биодезодорацией: 1 – очистка отходящего воздуха (абсорбция); 2 – микробиологическая очистка загрязненной воды (регенерация воды)

Неприятно пахнущие вещества переносятся из воздуха в воду (процесс абсорбции). Вместе с ними из отходящего воздуха в воду переходит также и O2. Загрязнения окисляются микрофлорой в жидкой фазе, при этом вода освобождается от одорирующих веществ (процесс регенерации).

Для удаления NH3, H2S, SO2, осуществляемого автотрофными микроорганизмами (нитрификаторами, сероокисляющими и тиобактериями), требуется поступление в систему углекислого газа, который используется микроорганизмами в качестве источника углерода. Углекислый газ может быть подведен с очищаемым газом (объемная доля CO2 в подаваемом газе не менее 1%), с орошающей водой (в виде растворенной углекислоты или карбонатов с содержанием карбонатов >10 мг/л в жидкой фазе), с носителем, например при использовании мрамора, доломита, или образовываться при разложении гетеротрофами органических веществ, присутствующих в газовой среде.

Для поддержания активности гетеротрофов, участвующих в окислении органических загрязнений, можно использовать органические носители, на которых иммобилизованы микроорганизмы в системах биоочистки, или вводить дополнительные источники углерода. При этом содержание аммонийного азота в жидкой фазе зоны биоочистки должно быть не ниже 1 мг/л, фосфатов – не ниже 0,01 мг/л. Эти источники минерального питания подаются с орошающей водой либо могут содержаться в используемых природных или синтетических носителях. При необходимости в орошающую воду вводят кислоты и щелочи для поддержания в зоне биоочистки необходимого pH.

Методы микробиологической дезодорации газов подразделяются на методы с использованием твердой фазы – биофильтры и жидкой фазы – биосорберы (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Классификация методов дезодорации отходящих газов с помощью микроорганизмов

Наиболее простой вариант микробиологической очистки отходящего воздуха реализуется, если процессы абсорбции и регенерации связаны друг с другом по времени и месту. По этому принципу работают биофильтры.

В биофильтре загрязненные газы продуваются через слой биоактивной, сорбирующей, умеренно увлажненной насадки (носитель микроорганизмов). Материал насадки должен обеспечивать низкую потерю давления при высокой удельной поверхности контакта газ—жидкость—биопленка, удерживать большое число клеток живых микроорганизмов, быть устойчивым к механическим, химическим и биологическим воздействиям, не забиваться избытком биомассы в течение эксплуатационного срока работы, быть доступным и недорогим. В качестве материалов-носителей используются органические субстанции: торф, дерн, хворост, кора деревьев, древесная щепа, компост, активированный уголь. Преимущество таких носителей в том, что они содержат много необходимых для питания микроорганизмов веществ. Эти носители более пригодны для удаления органических загрязнений с помощью гетеротрофных микроорганизмов. Природный носитель служит им источником органического углерода и необходимых для роста веществ. В качестве носителя также могут быть использованы неорганические материалы: керамика, цеолит, гравий, крупнозернистый песок и другие, а также пластмассы. Они подходят для окисления загрязнений автотрофной микрофлорой: нитрификаторами, серо- и тиобактериями. Высота слоя носителя, форма и размер частиц должны быть такими, чтобы не допускать отложений частиц пыли и лишь небольшую потерю давления. В наиболее распространенных конструкциях биофильтров высота фильтрующего слоя не превышает 1–1,5 м. Избыток воды в биофильтре нежелателен. Материал-носитель должен быть только увлажненным.

Биофильтры применяются в основном при невысоких концентрациях загрязняющих веществ в газовом потоке со станций очистки сточных вод, в га-

БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

зовоздушных выбросах пищевой, химической, фармацевтической промышленности, животноводческих комплексов и т. д. Такие установки получили наибольшее распространение в странах Западной Европы, США и Японии.

Наиболее простой вариант дезодорирующей биофильтрации – продувка газов через почвенный слой (рис. 2.3), при которой загрязненный газ направляют в распределительные каналы под фильтрующим слоем почвы и дренажного материала (зола, шлак). Газ, проходящий через почвенный слой, очищается почвенной микрофлорой. При использовании почвенного метода дезодорации при допустимых нагрузках на фильтрующую поверхность 30–60 м3/(м2·ч) при расходе газа 1000 м3/мин требуется 1000–2000 м2 земельных площадей. Применение почвенного метода ограничивает необходимость отчуждения больших количеств земельных площадей, зависимость от погодных условий и сезонов года (дожди, засуха, заморозки).

Рис. 2.3. Почвенный метод биодезодорации газов

Другой пример – биофильтр с насыпным слоем компоста (рис. 2.4). Газ проходит через распределительный короб и пористые керамические трубы под слоем компоста. Избыток воды, поступающей в компостную кучу с очищаемым газом или с атмосферными осадками, отводится через дренажную трубу. Увлажнение компоста обеспечивается распылением воды над верхней поверхностью фильтрующего слоя. Метод с насыпным слоем компоста применяется на заводах по переработке отходов в компост, на животноводческих фермах, в кормозаготовительных цехах и других сельскохозяйственных предприятиях. При его использовании необходимо обеспечивать равномерное и оптимальное увлажнение всей массы компоста. При недостаточном увлажнении материал фильтрующего слоя пересыхает, в результате чего нарушается равномерное прохождение газа через фильтрующий слой и падает активность микроорганизмов. Избыточное увлажнение приводит к образованию анаэробных зон с высоким сопротивлением набегающему потоку (т. е. линейной скорости) газа. В результате снижается эффективность очистки. В анаэробных зонах образуются летучие продукты метаболизма, которые придают выходящему из биофильтра воздуху неприятный запах. Со временем фильтрующие свойства компоста ухудшаются из-за неравномерности протекания микробиологических процессов и нарастания избытка биомассы в компостной массе. Поэтому через определенные про-

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

межутки времени компост заменяют или обновляют, чтобы обеспечить необходимую эффективность очистки при заданной производительности биофильтра. Продолжительность эксплуатации биофильтра без замены материала фильтрующего слоя может составлять несколько лет. В табл. 2.2 приведены некоторые параметры работы биофильтров с насыпным слоем компоста.

Рис. 2.4. Биофильтр для очистки загрязненного воздуха с использованием слоя компоста: 1 – мусорный компост, 2 – распределительный короб, 3 – керамическая труба, 4 – дренажная труба

Таблица 2.2.

Характеристика биофильтров с насыпным слоем компоста (по А.Ю. Винарову и др., 1989)

БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рис. 2.5. Очистка загрязненного конденсата и воздуха в двухступенчатой биофильтрационной установке: 1 – мокрый реактор, 2 – сухой реактор, 3 – древесная кора хвойных деревьев

В биофильтрах закрытого типа очистка более интенсивная и не зависит от погодных условий. Такие биофильтры могут работать в режиме «сухого» реактора и «мокрого» реактора с орошением водой. Может использоваться комбинация различных биофильтров. Пример такой комбинации – двухступенчатая биофильтрационная установка «Энсо-Биокс», включающая мокрый и сухой биореакторы (рис. 2.5). В мокром реакторе очищается загрязненный конденсат с помощью отдувки газом. Отдуваемый газ очищается в сухом биореакторе.

Большое распространение получили малогабаритные закрытые биофильтры, не требующие ухода и обслуживания, с высокой пропускной способностью по отходящим газам. Такие малогабаритные установки можно монтировать на крыше предприятия (например, на скотном дворе) и собирать из отдельных блоков. В табл. 2.3 приведены некоторые параметры работы малогабаритного фильтра.

рой, находящейся в жидкой фазе. Для абсорбции могут использоваться методы с барботированием газовой фазы – в насадочных или тарельчатых колоннах (пенобарботажный слой, рис. 2.6, 2.7), в аэротенках, а также методы распыления водной фазы – в скруббере Вентури, в полых скрубберах с форсунками или дисковыми распылителями. Регенерация абсорбента осуществляется микроорганизмами в аэротенках (биореакторах), часто со вторичными отстойниками (рис. 2.6). В этом случае возможна одновременная очистка загрязненного газа и сточных вод. Регенерированная промывная вода перекачивается насосами снова в абсорбер.

При использовании скрубберной системы при расходе газа 1000 м3/мин эксплуатационная площадь не превышает 25–40 м2, что в 25–80 раз меньше площади, которая потребовалась бы для очистки такого же потока газа почвенным методом. Более компактная биоскрубберная система, совмещенная с аэротенком (рис. 2.7), обеспечивает дезодорацию газов при еще меньших занимаемых площадях.

По сравнению с биофильтрами биосорберы обеспечивают боqльшие возможности контроля процесса и массопередачу, обработку потоков с высокими концентрациями загрязнений, стабильность в работе. Однако применение биосорберов требует больших капитальных затрат, текущих расходов, а также затрат на удаление избытка биомассы. Эффективность очистки биоскрубберов с распылением жидкой фазы уступает эффективности биофильтров. Последние отличаются конструкционной простотой, низкими капитальными

иэксплуатационными затратами. Однако биофильтры традиционных конструкций обеспечивают очистку лишь при низких объемных скоростях потока газа (при использовании торфа и других природных носителей скорость набегающего потока не должна превышать 1,5–2 м/мин), при невысоких кон-

центрациях устраняемых компонентов (в частности, содержание H2S не более 15–20 мг/л). Контроль процесса очистки в них затруднен, возможно каналообразование в фильтрующем слое, резко снижающее эффективность очистки. Срок службы фильтрующего слоя ограниченный. Этих недостатков лишены наиболее передовые конструкции промышленных биореакторов. В таких биореакторах (рис. 2.8) используются селекционированные штаммы микроорга- низмов-биодеструкторов, иммобилизованные на синтетических материалах (капроновое волокно, найлон и другие волокнистые полимерные носители) с регулярной и большой объемной пористостью, развитой удельной поверхностью (до 3000–5000 м2/м3), невысоким аэродинамическим сопротивлением, что позволяет эксплуатировать биофильтры без использования специальных воздуходувок и компрессоров. Биореактор, представленный на рис. 2.8, многосекционный, в каждой его секции находится волокнистый носитель, расположенный на подложке с дренажом, смонтирована система орошения для обеспечения оптимальной влажности носителя и температуры, подачи питательных веществ. Такие биофильтры имеют производительность по загрязненному воздуху 2000–50 000 м3/ч, обеспечивают очистку воздуха от вредных примесей на 95–99% при содержании органических веществ на входе 2–3 г/м3

иболее, времени контакта 2–10 с, потребляемой мощности 0,5–2 Вт·ч/м3 воздуха. Скорость удаления загрязнений на биофильтрах может достигать 300 г/ч на 1 м3 объема фильтра. Подбор оптимальных режимов подачи питательных

веществ, орошения, удаления избытка биомассы обеспечивает высокую производительность и операционную стабильность биореактора.

С помощью биологической дезодорации можно удалять неприятные запахи легче, эффективнее и с меньшими затратами, чем традиционными физическими

ихимическими методами дезодорации. Биологические методы отличают простота

инадежность. Капитальные затраты на их сооружение составляют 12–30 долл. за 1 м3/ч реакторного пространства. Эксплуатационные затраты на очистку при использовании метода биодезодорации составляют 0,2–1,0 долл. за 1000 м3 газа, что ниже в 1,5–6 раз по сравнению с другими методами.

При биодезодорации не требуется повышенных температур и давлений, не образуются оксиды серы и азота, свободный хлор, отсутствует опасность образования диоксинов, в отличие, в частности, от термических и каталитических методов очистки. Единственными побочными продуктами являются избыточная биомасса и отработанный носитель, срок службы которого существенно выше, чем при адсорбционной очистке, благодаря протеканию биологических процессов, регенерирующих носитель. Однако биофильтры не удаляют биостойкие загрязнения, могут быть чувствительны к пиковым выбросам загрязнений и резким изменениям в их составе. В них не должны применяться материалы и режимы очистки, способные вызвать образование вторичных запахов.