Біофільтри. біологічний фільтр. вентиляція біофільтрів. спринклери, спринклерні головки. біологічні фільтри

Під біологічної фільтрацією розуміється бактеріальне перетворення органіче-
ських азотистих сполук в малотоксичні форми (див. розділ "Азотне забруднення во-
ди "). Повний цикл біологічної фільтрації включає в себе три основні процеси:
аммонификация, нітрифікація і денітрифікація. Перші два процеси протікають при
інтенсивному споживанні кисню з аеробного (насиченої киснем) середовища. про-
процес денітрифікації йде інтенсивніше в середовищі, збідненої киснем. біологічна
фільтрація в ставках і акваріумах при відносно низькій щільності утримання риби
відбувається безпосередньо в обсязі води.
Ріс.42. Номограма: концентрація кисню у воді на вході оксигенатора при ну-
лівої вхідний концентрації в функції тиску та температури.
Нитрифицирующие і денітрифікуючі бактерії, перебуваючи в товщі води, на стен-
ках, в донному грунті роблять свою роботу, не створюючи значної щільності коло-
ний, так як чисельність клітин колонії прямо залежить від кількості харчування для них.
Якщо рибоводне господарство побудовано на принципі прямотока, а весь обсяг стоку попа
дає у відкритий водойму, то його води беруть на себе всю біологічну навантаження
цього господарства.
У господарстві "Східної" (Московська обл.) Застосування біологічних ставків, робота
яких заснована на природних біохімічних процесах, зажадала співвідношення
обсягу ставка до обсягу рибоводних басейнів рівним 100: 1, при щодобового підживлення
системи в розмірі 20% від обсягу води в системі.
167
Процеси біологічної фільтрації протікають у відкритих водоймах екстенсивно і
сильно залежать від погодних умов: температури води, швидкості вітру, опадів.
З метою прискорення очищення рибоводних стоків були застосовані аеротенки різних
модифікацій, розроблені для очищення міських стоків. Це ємності, в яких сто
ки посилено аеруються повітрям. При аерації вода інтенсивно перемішується, що
прискорює процес. Бактерії, які беруть участь в процесі очищення, створюють в аеротенках біо-
логічний мул у вигляді дрібних грудочок. Оскільки в аеротенках ведеться інтенсивна
аерація, то найбільш активно в них йдуть процеси аммонификации і нітрифікації. за-
вершать процесу біологічної фільтрації в частині денітрифікації відбувається поза
аеротенках. Шляхом спеціальних удосконалень вдалося досягти співвідношення обсягів по
мов аеротенків до обсягу рибоводних басейнів від 19: 1 до 3: 1.

Рис.41. Пристрій оксигенатора продуктивністю від 400 до 1000 м3 / год: 1 - кор
пус; 2 - горловина; 3 - лаз; 4 - вхідний патрубок для води; 5 - вихідний патрубок для во-
ди; 6 - випуск шлков; 7 - колонка рівнеміра; 8 - блок управління регуляторів рівня; 9
- вентиль на вводі кисню; 10 - соленоїдний клапан; 11- манометр; 12- випуск газу; 13
- запобіжний клапан.
168
При експлуатації аеротенків велика увага приділяється утриманню мулу в робочому
стані. При заляганні мулу на дно споруди або винесення його за межі азротенка
очисна здатність споруди падає, так як всю біологічну роботу ведуть бак-
терии, що створюють цей мул.
Щоб уникнути неприємностей з рухомим мулом для очищення стоків застосовуються
споруди, наповнені субстратом (інертним матеріалом, що володіє розвиненою по-
поверхнею), на поверхню якого осідають бактерії. Осіли бактерії створюють мно-
гочісленние колонії, які споживають забруднення з омивають їх вод. такі сооруже-
ня отримали назву біофільтри. Застосування біофільтрів для обробки рибовод-
них забруднень дозволило досягти відносини обсягу очисних споруд до обсягу
рибоводних басейнів в межах 2: 1, 1: 1.
Головним елементом біофільтра є субстрат або завантаження біофільтра. субстрат
оцінюють по розвиненості його поверхні в робочому стані, тобто в активній зоні
біофільтра. Оцінка ведеться за питомою поверхнею субстрату Sуд в м2 / м3. Тут м2 -
поверхню, створювана субстратом, м3 - обсяг активної зони біофільтра, яку він обіймав
субстратом. Чим вище питома поверхня, тим більше бактерій може оселитися в
кубічному метрі активної зони фільтра. Бактерії, що заселяють субстрат біофільтра,
створюють суцільну плівку на його поверхні.
Процеси вилучення забруднень з води біологічної плівкою підкоряються основним
законам масообміну. На першому етапі вилучення забруднень відбувається шляхом пріліпа-
ня частинок забруднення і їх сорбції (поглинання) біоплівки. Інтенсивність цих про-
процесів тим вище, чим більше поверхня контакту води і біоплівки, чим вище концен-
трація забруднень і чим сильніше турбулентність руху води по біоплівки. Турбу-
лентность руху води по біоплівки активно змінює шари води, з яких вилучено
забруднення на шари води ще не набрали контакт з біоплівки.
Коли частинки забруднень потрапляють в контакт з біоплівки, починається процес ам-
моніфікаціі нерозчинених органічних сполук з виділенням амонію. Аммо-
ний, що надійшов разом з водою і отриманий в результаті аммонификации нераство-
ренной органіки, утилізується групами бактерій Nitrosomonas, що здійснюють
перший етап нітрифікації - окислювання амонію до нітритів. Нітрити окислюються бак-
теріямі групи Nitrobacter до нітратів. Так як нітрати щодо малотоксичний
продукт для риб, то його концентрація може бути значною без шкоди для результа-
тов рибництва. Ця обставина дозволила будувати біофільтри для очищення рибо-
водних стоків без блоку денітрифікації.
Життя біологічної плівки має свої закономірності. Споживаючи для свого пита
ня азотні забруднення з води, біоплівка зростає по товщині і старіє. біомаса плен-
ки накопичується. Якщо в біофільтрі не вирішено проблеми видалення старіючої плівки,
то остання, в свою чергу, відмирає, розкладається і забруднює воду. проблема обнов-
лення біоплівки одна з найголовніших. Ця проблема вирішується головним чином за рахунок
створення таких гідродинамічних навантажень на субстрат, при яких пухкі шари ста-
рій плівки відриваються і зникають з струмом води. Надалі мігруючі шматочки
біоплівки виділяються з води і виносяться з системи. У місцях відриву старої біо-
плівки на субстраті залишається тонкий активний шар біоплівки, який продовжує
процес вилучення та переробки забруднень.
Інтенсивність вилучення нерозчиненої органіки і нітрифікації амонію оценівает-
ся коефіцієнтами:
Кхпк - коефіцієнт вилучення нерозчиненої органіки в кг ХСК / м2 на добу.
Кхпк = αхпк × НАхпк, / 62 /
169
де αхпк - безрозмірний коефіцієнт, який визначається конструктивними особливостями
біофільтра і температурою води;
НАхпк - питоме навантаження нерозчиненої органіки на поверхню субстрату, оціни
ваемая по ГПК в кг ХСК / м2 на добу;
КNH4 + - коефіцієнт нітрифікації амонію в кг NH4
+ / М2 на добу
КNH4 + = αNH4 + × НАNH4 +, / 63 /
де αNH4 + - безрозмірний коефіцієнт, який визначається конструктивними особенностя-
ми біофільтра і температурою води;
НАNH4 + - питоме навантаження амонію на поверхню субстрату в NH4
+ / М2 на добу.
З рівнянь 62 і 63 випливає, що вилучення продуктів забруднення йде тим активніше,
чим вище питома навантаження. Очевидно, що це справедливо тільки до певного
максимуму навантаження. Для замкнутих рибоводних установок лінійність спостерігалася до
НАхпк = 8,3 г ГПК / м2 на добу і НАNH4 + = 0,6 г NH4
+ / М2 на добу.
Температурна залежність інтенсивності вилучення органіки і нітрифікації амонію
має максимум при температурі + 20оС. При зростанні температури до 20 ° С ефективність
вилучення зростає. При збільшенні температури від 20 оС до 30 оС ефективність знижується,
а при температурі +35 оС різко падає. Такий хід залежності пояснюється тим, що з
зростанням температури зростає біологічна активність біоценозу, а разом з нею зростає
потреба в кисні. Несуча здатність води по кисню з ростом температури
падає, так як знижується концентрація рівноважного насичення води киснем. Зату-
хание біохімічних процесів при температурі вище 20 ° С пояснюється дефіцитом ки
слорода.
Температурна залежність коефіцієнтів αхпк і αNH4 + для рибоводних стоків від фо-
рели за американськими джерелами має вигляд
α = α20 × 1,143- / 64 /
де α20 - максимальне значення коефіцієнта при 20 оС;

Рис.43. Зміна інтенсивності біохімічних процесів в біофільтрі.
170
- [Т - 20] - від'ємне значення модуля різниці поточного значення температури Т
по відношенню до 20 оС.
Зміна ефективності біохімічних процесів у функції температури в відно
вальну одиницях, побудоване за рівнянням 64 приведено на рис.43.
Температурний коефіцієнт для міських стоків (рівняння 64) лежить в межах від
1 до 1,085.
Класифікація біофільтрів за способом їх облаштування приведена на ріс.44.

Ріс.44. Класифікація фільтрів, використовуваних в рибоводних установках.
Біофільтра СО СТАТИЧНОЇ НАВАНТАЖЕННЯМ. Найпростіша конструкція біо-
фільтра зі статичним навантаженням - це ємність, в яку поміщений досить великий
гравій. Гравій залитий очищається водою, яка видаляється з ємності в міру поступле-
ня нових порцій забрудненої води. Такий фільтр називається занурювальним. якщо гравій
не залита водою, а тільки безперервно змочується їй, то це буде, так званий, ка-
пельно фільтр. Робота крапельного фільтра кілька ефективніше, ніж погружного, так
як в ньому вище забезпеченість киснем за рахунок повітря, що знаходиться в проміжках
між гравієм. Вода, скочуючись по поверхні гравію, збагачується киснем. Крім
того, в тонкому шарі води, що тече по поверхні гравію, вище турбулентність, ніж в
воді, плавно проходить через товщу залитого гравію.
Найбільша проблема гравійного фільтра - відрив постарілої біоплівки і її
видалення. У гравійних биофильтрах, що працюють на міських стоках, для цієї мети
застосовується землерийна техніка, що руйнує шари гравію спеклися через наросли
біоплівки.
У рибоводних установках гравійні біофільтри застосовують в малонавантажених сис-
темах з щільністю посадки риби 2 - 10 кг / м3.
Друга істотна проблема біофільтра зі статичним навантаженням - висока нагру-
женность забрудненнями верхніх шарів субстрату, на які потрапляють неочищені
стоки. Нижні шари субстрату омиваються водами, з яких вже вилучено частину за-
171
забруднень. Цей ефект настільки істотний, що знижує ефективність роботи всього
обсягу біофільтра до 40% від потенційного значення.
Труднощі очищення гравійних фільтрів спонукали конструкторів до пошуку самоочі-
щающую завантажень біофільтрів. І це слід віднести завантаження з досить глад-
кими вертикальними поверхнями, на яких полегшений відрив пухких шарів біоплен-
ки за рахунок власної ваги і руху води. Як субстрат в цьому випадку ви-
користуються синтетичні плівки, підвішені за верхній край, скляні блоки з від-
отворами, що встановлюються один на інший, об'ємні блоки у вигляді бджолиних сот з
синтетичних матеріалів. Питома площа такого субстрату коливається від 50 до 200
м2 / м3. Подальше підвищення питомої площі завантаження такого виду неможливо, так
як отвори для пропуску води звужуються і з плином часу наглухо заростають біо-
плівкою.
До переваг біофільтрів, побудованих з об'ємних блоків у вигляді сот, слід від-
нести їх відносно великий обсяг одиничного фільтра і легкість огороджувальної кон-
струкції. Такі фільтри будують в розрахунку на обробку стоків в кількості 20 - 30
тис.м3 на добу.
Стінки цих фільтрів не несуть навантаження, а виконують роль огорожі, тому ви-
полнять легкими.
Для великих біофільтрів проблема рівномірного розподілу води, що очищається за
площі фільтра вирішується за допомогою пристрою над фільтром "сегнерова колеса"
(Рис.45). На підшипнику ковзання 1 встановлюється приймальня ємність 2, від якої
відходять симетричними променями труби 3. У тубах влаштовані отвори 4. При подачі води
в ємність, вона потрапляє в труби і витікає з отворів 4, створюючи реактивну тягу, з
допомогою якої вся споруда починає обертатися з опорою в підшипнику. одно-
мірне розподіл води створюється за рахунок обертання споруди.
Кількість води, що надходить на одиницю поверхні біофільтра, називають гид-
равліческой навантаженням. Розмірність гідравлічного навантаження м3 / м2 на добу.
Біофільтра з обертовим диском. Схема пристрою біофільтра
приведена на ріс.46. Біофільтр має ємність 1, рівень води в якій завжди постоя-
нен. У ємності розташований вал 2, на підшипниках 3, на валу закріплюються плоский суб
страт для осідання біоплівки 4, вал з субстратом безперервно обертається за допомогою при-
вода 5. Рекомендована частота обертання дисків фільтра, що мають діаметр 1-3 м в пре-
справах від 1 до 0,1 обороту в хв.

Рис.45. Пристрій для розподілу води поверхні біофільтра: 1 - подшіп-
нік; 2 - ємність; 3 - труби; 4 - отвори.
Біохімічні процеси очищення води в цьому фільтрі йдуть при інтенсивному переме-
шивані по всій активній зоні фільтра. Ця обставина підвищує активність ви-
користування обсягу фільтра, створює хороші умови для вилучення забруднень біоплен-
кой і створює умови для відриву пухкої частини біоплівки від субстрату. В процесі вра
щення субстрат з біоплівки періодично осушується. Тонкий шар води, що покриває
осушену плівку, насичується киснем повітря. При зануренні субстрату в воду
захоплюються бульбашки повітря, підвищуючи концентрацію кисню в очищується воді.
Гранична потужність одиничного фільтра обмежується продуктивністю по
очищується воді в межах 240 - 300 м3 / добу, Створенню більш потужних агрегатів перешко
обхідних проблеми надійності механізмів, що обертають значні маси субстрату.
Найбільш вразливе місце обертового фільтра - обрив механічних зв'язків між
приводом і валом через велику інерційності обертаються мас.
Питома поверхня субстрату обертових фільтрів коливається в межах 50 - 80
м2 / м3, а співвідношення обсягу очисних споруд до обсягу рибоводних басейнів сни
жается до 1,5: 1.
ПОВОРОТНИЙ біофільтра з неорганізованою ЗАВАНТАЖЕННЯМ представ
ляє собою обертовий біофільтр (див. ріс.46), на валу якого замість субстрату з
дисків закріплений сітчастий барабан, щільно заповнений кульками з синтетичних ма
ріалів. Заміна плоских дисків на кульки дозволила збільшити питому поверхню
субстрату до 185 м2 / м3.
При всіх інших достоїнствах обертового фільтра (самозабезпечення киснем,
активне використання всього обсягу фільтра, хороші гідродинамічні умови кон-
такту біоплівки і рідини, що очищається) в обертовому фільтрі з неорганізованою
завантаженням, ефект відторгнення старої біоплівки вище. При обертанні барабана кульки
періодично занурюються в воду і виходять з води. У момент занурення на кульки
діють сили, що виникають із-за плавучості кульок, а при їх осушення - сила тяже-
сти. В результаті дії цих сил кульки зміщаються відносно один одного, сни
травня зі своїх поверхонь біоплівку. Шар плівки, звільнений від старих наслое-
ний, активно поглинає з води забруднення, інтенсифікуючи процес вилучення. Оторван-
173
ні частки біоплівки також продовжують свою діяльність з очищення води, аж до
їх виносу в накопичувачі бруду.

Ріс.46. Схема пристрою біофільтра з обертовими дисками: 1 - ємність; 2 - вал;
4 - субстрат; 3 - підшипники; 5 - привід.
Область застосування барабанів з неорганізованою завантаженням обмежується кінцевими
розмірами барабана. Максимальний розмір застосовуваних барабанів 1,72 м3. Ізобретате-
чи барабана застосовували його безпосередньо в басейні з вирощуваної рибою і в від-
критих ставках.
Біофільтра з неорганізованою ЗАВАНТАЖЕННЯМ З ПОЛІЕТИЛЕНОВИХ
ГРАНУЛ використовує в якості субстрату поліетиленові гранули з щільністю 0,93 -
0,95 і питомою поверхнею 750 - 1000 м2 / м3. Схема біофільтра приведена на ріс.47. В
корпусі біофільтра 1, розміщується стакан 2, всередині склянки плаває шар поліетілено-
вих гранул 3, біофільтр забезпечений патрубком 4.
В робочому стані очищається вода подається зверху на шар гранули. Під дією
струму води шар кілька розріджується, займаючи об'єм в 1,5 - 2 рази більший, ніж у сво-
бодня стані. При струмі води через шар гранули, на поверхні якої утворюється
біологічна плівка, відбувається вилучення з води забруднень.
При виході з стакана вода змінює напрямок руху, що сприяє відділі-
нию часток забруднення і відшарованому мулу і випадання їх в осад. Очищена вода
піднімається між стінками склянки і корпусу і випливає з патрубка 4. Рівень води в
корпусі залишається постійним.

Ріс.47. Схема біофільтра з неорганізованою навантаженням з поліетиленових гранул:
1 - корпус; 2 - стакан; 3 - шар гранули; 4 - патрубок.
Висока питома поверхня субстрату дозволяє знизити відношення обсягу очіст-
них споруд до обсягу рибоводних басейнів до 1,5: 1.
Фільтр, зображений на ріс.47, має ряд недоліків, пов'язаних з організацією
рівномірного струму води по всьому поперечним перерізом склянки. При нерівномірному то-
ке води частина гранули залишається в НЕ розрідженому стані. Це сприяє сраста-
нию гранул між собою за рахунок зрощення біоплівки, що покриває поверхню кожної
гранули. Утворилися конгломерати втрачають здатність до самоочищення, слід придбати
тануть негативну плавучість, тонуть і служать джерелом вторинного забруднення во-
ди. Щоб уникнути небажаних наслідків через слабку самоочіщаемості гранул від
старої біоплівки, в фільтрах такого типу передбачають пристрої, що забезпечують
барботаж гранули. В результаті інтенсивного барботажа гранули очищаються від старої
біоплівки, яка осідає потім в відстійниках фільтра.
Максимальна продуктивність по очищується воді фільтрів, побудованих за схе-
ме зображеної на рис. 47, становить 3 - 4 тис. М3 на добу.
Біофільтра З ПОСТІЙНО регенерує неорганізованих за-
Грузьке. У цих биофильтрах реалізується ідея використання гранульованого суб
страта з високорозвиненою поверхнею (750 - 1700 м2 / м3) і способу активізації біоплен-
ки за рахунок примусового видалення старих її шарів в процесі нормальної роботи
фільтра. У біофільтрах такого типу використовується гранульований матеріал як з по-
ложітельной, так і з негативною плавучістю.
Схема фільтра, що використовує поліетиленові гранули з щільністю 0,92 - 0,95 і
питомою поверхнею 750 - 1000 м2 / м3, наведена на рис.48. У верхній частині корпусу
фільтра 1 влаштований кільцевої лоток 2, відгороджений сіткою 3. У фільтрі, заповненому
водою, розміщується шар плаваючою гранули 4. Для подачі води влаштовано сопло 5, з-
вміщене з ежектором 6. Під ежектором розташовується відбійник 7. Для відводу очіщен-
ної води з кільцевого лотка влаштований патрубок 8.
Фільтр діє таким чином. Очищається вода подається через сопло 5. Струмінь
води, що виходить з сопла, захоплює в ежектор частина гранули, проносить її по стовбуру
ежектора і вдаряє об відбійник. В результаті удару пухкі шари біоплівки відриваються,
а гранула спливає і знову потрапляє в круговорот гранули через ежектор, Очищаемая
175
вода, змінюючи напрямок руху після відбійника, втрачає частки бруду, випадаю-
щие в відстійник. Далі очищається вода проходить шар гранули і потрапляє в кільцевий
потік через сітку, яка утримує гранулу.
До переваг фільтра слід віднести високу питому поверхню субстрату,
високу ефективність використання біоплівки, розміщення в одному корпусі біо-
фільтра і відстійника бруду. Відносна складність виготовлення і налаштування елева-
тора компенсується позитивними якостями фільтра.

Рис.48. Схема біофільтра з постійно регенерує неорганізованої загруз-
кой, що має позитивну плавучість: 1 - корпус; 2 - кільцевий лоток; 3 - сітка; 4 -
гранули; 5 - сопло; 6 - ежектор; 7 - відбійник; 8 - патрубок.

Ріс.49. Схема фільтра з неорганізованою, постійно регенерує завантаженням,
має негативну плавучість: 1 - корпус; 2 - патрубок відводу; 3 - трубопровід
оборотної води; 4 - ежектор; 5 - патрубок підведення; 6 - відбійник; 7 - шар гранули.
176
Схема фільтра, в якому використані гранули з матеріалу з негативною плаву-
честю і питомої площею до 1700 м2 / м3 приведена на ріс.49. Фільтр складається з кор
пусан 1, патрубка для відводу очищеної води 2, трубопроводу оборотної води 3, ежектора
4, патрубка підведення води 5, відбійника 6 і шару гранули 7.
Фільтр діє таким чином. Очищається вода подається під тиском в
патрубок 5 і, проходячи через ежектор 4, захоплює з трубопроводу 3 воду. сумарний
потік води розпушує шар гранули і, проходячи через нього, ділиться на дві частини. одна
частина відводиться з фільтра, інша повертається в фільтр по трубопроводу 3. одновре-
саме з зворотному водою в трубопровід 3 потрапляє частина гранули. Проходячи через ежек-
тор фільтра і, вдаряючись об відбійник 6, гранула втрачає пухкий шар біоплівки. частинки
відбитої плівки рухаються зі струмом води і виносяться з фільтра.
Щоб забезпечити достатньо рівномірний струм води і гранули по перетину корпусу
фільтра, йому надають форму круглої колони з діаметром не більше 1 - 1,2 м. Це огра-
нічівает можливість створення значних по продуктивності фільтрів в еди-
нічно обсязі.
КОНСТРУЮВАННЯ біофільтра. Біологічні фільтри для оснащення ри
боводних установок не випускалися промисловістю СРСР серійно.
Біофільтри входили складовою частиною в рибоводні установки і будувалися по инди-
виділеного проектам. В СРСР розвивалося два напрямки конструювання фільтрів.
Один напрямок розвивало і совершенствовало пристрої, що працюють за принципом
аеротенків (Верхньо-Исетский металургійний завод). Інший напрямок розвивало і
совершенствовало біофільтри зі статичної та неорганізованої завантаженням (Ленінград-
ський інженерно-будівельний інститут, ПО "Калінінградрибпром", ПО "Латрибпром",
Гідрорибпроект, ВНІПРХ, Спеціальне конструкторське бюро м.Київ). Коротка харак-
теристика результатів роботи приведена вище.
У зарубіжній практиці розроблялися установки з дисковими обертовими біо-
фільтрами ( "Штеллерматік"), установки з обертовими барабанами ( "Біо-Матік"),
установки з плоскою статичної завантаженням ( "Метц") і установки з неорганізованою, по-
стоянно регенерує гранульованої завантаженням ( "Фіштехнік").
ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ ФІЛЬТРА в складі замкнутої рибоводно установки.
Однією з особливостей є те, що при постійній витраті води, що циркулює
через біофільтр забруднення надходять нерівномірно. Надходження залежить від фізіолого
ня особливостей вирощуваного об'єкта (годування, перетравлювання і т.п.). за-
бруднення, потрапляючи в циркулює воду, досить рівномірно розподіляються, і
створюють фонову концентрацію. Циркулює вода, багаторазово проходячи через біо-
фільтр, втрачає забруднення. При будь-яких збоях в системі зростання фонового забруднення
неминучий. Токсична дія забруднення може викликати відмову риби від корму. Чи не с'е-
денний рибою корм, потрапляючи в воду, збільшує її забруднення.
Зміна температури технологічної води в замкнутій системі не призводить до ка-
тастрофіческой втрати окисної потужності біофільтра, так як зі зниженням тем-
ператури одночасно знижується раціон харчування риби і, як наслідок, знижується
продукція забруднення. Порівняльні дані щодо зниження біохімічної активності
біофільтра і раціону форелі масою 180 г приведена в табл.41.
Таблиця 41.

ЗАПУСК НОВОГО ФИЛЬТРА переслідує своєю метою заселення субстрату колоніями
бактерій двох видів Nitrosomonas і Nitrobacter. Бактерії цих видів присутні прак-
тично всюди і, якщо в біофільтр потрапляє амоній NH4
+, То це викликає розвиток
колонії бактерій Nitrosomonas. В результаті окисної діяльності бактерії
Nitrosomonas в воді з'являється нітрит NO2
-, службовець харчуванням бактерій роду
Nitrobacter, що окислюють нітрит до нітрату NO3
-. Картина зміни концентрацій аммо-
ня, нітриту і нітрату в процесі запуску біофільтра приведена на ріс.50.
Нормальний термін завершення процесу формування двох колоній бактерій в біо-
фільтрі становить 30 - 40 діб. при оптимальній температурі 20 ° С.
При невеликих щільності посадки риби 2 - 3 кг / м3 запуск біофільтра проходить без-
болісно, ​​тому що рівень концентрації токсичних продуктів не встигає зрости до
граничних значень. Після формування двох колоній бактерій навантаження на біо-
фільтр може плавно збільшуватися. Про формування колоній бактерій судять по вимірюв-
рівняно концентрації нітрату NO3
-. Якщо концентрація нітрату зростає, значить, бактерії
роду нітробактерій діють.
Прискорений запуск біофільтра проходить при частковій заправці фільтра субстратом
з функціонуючого біофільтра. Це дуже просто виконати при сипучому субстраті
(Гранула, щебінка, гравій).

Ріс.50. Картина зміни концентрації азотних іонів в процесі
запуску біофільтра.
ОРІЄНТОВНИЙ РОЗРАХУНОК окисного ПОТУЖНОСТІ біофільтра У
СКЛАДІ замкнутого рибоводне установки. Розрахунок проводиться для режиму
максимального навантаження системи рибою і кормом при постійній температурі води. за
розміром і виду риби визначається продукція органічних забруднень. Продукція ор-
ганических забруднень для форелі і коропа (за даними ВНІІПРХ) приведена в табл.42.
Таблиця 42.

Розрахунок починається з визначення продукції забруднень за двома показниками: аммо-
нию - MNH4 +, і нерозчиненої органіки по ГПК - Мхпк. Оцінка окисної потужності
біофільтра даної конструкції повинна бути задана характеристиками у вигляді рівнянь
К = α × НА (див. Рівняння 62 і 63). Одночасно має бути відомо значення мак-
максимальних навантаження, характерною для даної конструкції фільтра НАмакс. Розрахункові
значення навантаження повинні бути на 10 - 30% менше максимального значення.
Розрахункове значення активної поверхні субстрату, необхідного для роботи біо-
фільтра
S1 = MNH4 + / HANH4 +; / 65 /
S2 = Mхпк / HАхпк.
З двох отриманих значень активної поверхні вибирається більше. За допомогою
рівнянь 62 і 63 шляхом підстановки значень навантаження HANH4 + і НАхпк визначаються
значення КNH4 + і Кхпк.
Вибране значення активної поверхні субстрату має бути достатнім для
окислення надходить продукції забруднень. Достатнім вважається таке значення
активної поверхні субстрату, яке задовольняє нерівності
SKNH4 +\u003e MNH4 +; / 66 /
SKхпк\u003e Mхпк.
Так як біофільтр проявляє свою здатність очищати воду в замкнутій рибоводно
установці тільки при циркуляції через нього води, то необхідно розрахувати проточ-
ність фільтра - Q, м3 / добу. Від проточности фільтра залежить кінцева концентрація за-
забруднень в системі. Зв'язок концентрації і проточности задається рівняннями
MNH4 +
СNH4 + = ----------; / 67 /
αNH4 + × Q
Mхпк
СГВК = ----------.
αхпк × Q
З метою спрощення розрахункових формул 67 в них опущено вплив підживлення свіжою во-
дою на залишкову концентрацію забруднень.
За допомогою залежності 67 або розраховується значення проточности Q, або по з-
відомо значенням Q визначається залишкова концентрація забруднень, яка потім
порівнюється з ГДК. За амонію отримане значення концентрації порівнюється з до-
допустимі по табл.10 (див. розділ "Якість води"). Для орієнтовних розрахунків ви-
конагруженних установок з щільністю посадки риби 40 - 120 кг / м3 можна прийняти рН
технологічної води рівним 6,0. Для малонавантажених систем рН технологічної во-
ди мало відрізняється від рН підживлювальної води. Якщо розрахункові значення концентрації за-
забруднень великі, то необхідно або планувати менше навантаження по рибі, або ви-
179
брати біофільтр з більш інтенсивною роботою біоценозу α, або збільшити проточність
біофільтра, якщо гідравлічне навантаження на фільтр може бути збільшена.

Хрипкова А.Г. Вікова фізіологія і шкільна гігієна (Документ)

Гончарова Ю.А. Вікова анатомія, фізіологія і гігієна (Документ)

Єлісєєв Ю.Ю. Загальна гігієна. Шпаргалки (Документ)

Гігієна фізичної культури (Документ)

Картишева С.І. Вікова анатомія, фізіологія і шкільна гігієна (Документ)

n1.doc

біологічні фільтри(Рис. 53) є спорудами, в яких процес біологічного очищення стічних вод протікає в штучно створених умовах. Конструюють біофільтри двох типів: періодичного(Контактного) і безперервної дії.Внаслідок малої потужності і високої вартості контактні біофільтри сьогодні не застосовують. Біофільтри безперервної дії за потужністю поділяють на краплинні і високона-жувати. За способом аерації, біофільтри влаштовують з природною і штучною (аерофільтри) аерацією. Окислювальна потужність біофільтрів (Кількість кисню в грамах, яке може бути отриманосім 3 фильтрующей завантаженняспоруди для зниження БПКз точки води) з природною і штучною аерацією приведена в табл. 25.

Мал.53. Біологічний фільтр:

1 - дозуючий бак; 2 - сифон; 3 - спринклери; 4 - магістральна труба; 5 - розподільні

труби; 6 - дренаж з плиток; 7 - канали для надходження повітря в дренаж; 8 - завантаження фільтра

З шпача ^ іншого матеріалу) ", 9 - канал для відведення очищеної води

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

ТАБЛИЦЯ 25 Окислювальна потужність біофільтрів

середньорічна температураповітря, "С	Окислювальна потужність на 1 м 3 завантаження, г / сут
	При розміщенні в опалювальних приміщеннях		Для відкритих біофільтрів І розміщених в неопалюваних Для розробки моделі потрібно, по-перше, написати математичні рівняння, що зв'язують описові змінні стану фізичних або біологічних процесів. Тому моделювання таких процесів надзвичайно складне і включає в себе велику кількість параметрів. Крім того, в моделі таких систем також повинні бути включені фундаментальні процеси, такі як дифузія розчинних з'єднань або приєднання і відшарування твердих частинок на поверхні і всередині біоплівки. Таким чином, аналіз цих фіксованих середовищ показує велику кількість параметрів, зазвичай не вимірюваних в промисловому масштабі, таких як щільність біоплівки ρ. Наступні пункти спрямовані насамперед на те, щоб розробити синтез знань, отриманих в системах біоплівки, з експериментальної точки зору, але перш за все від адаптації, що виникає в результаті моделювання. приміщеннях
	біофільтри	аерофільтри	біофільтри	аерофільтри
доз понад 10	200 250	400 500	150 250 300	400 500 600

краплинні біофільтри- біофільтри, що діють безперервно. У зарубіжній практиці їх ще називають зрошувальними, або перколяторнимі. Краплинні біофільтри рекомендують проектувати пропускною здатністю не більше 1000 м 3 / сут. Вони призначені для повної біологічної очистки стічної води (до БПК 2 про 15 мг 0 2 / л). високонавантажувані біофільтри- біофільтри зі штучною аерацією. У вітчизняній практиці їх використовують з 1929 р під назвою аерофільтрів. У США такі біофільтри під назвою високонагружаемих з'явилися в 1936 р

Крапельний біофільтр має вигляд водонепроникного резервуара круглої,
квадратної або прямокутної в плані форми, виготовленого з залізобе
тони. Над цільним водонепроникним дном влаштовують дренаж, на який
насипають фільтруючий матеріал (гравій, щебінь і т. п.). Над цим шаром раз
розміщують розподільні пристрої. Поверхня крапельного біофільт
ра зрошується зверху рівномірно через невеликі проміжки часу. при
цьому стічна вода на поверхню фільтруючого матеріалу потрапляє в вигляді
крапель, струменя (краплинні або зрошувальні) або тонкого шару води (перколя-
уторовані). 1

У вітчизняній практиці в краплинні біофільтри вода надходить природним шляхом - зверху через відкриту поверхню біофільтра і знизу через дренаж. Краплинні біофільтри розраховані на низькі гідравлічні навантаження (не більше 0,5-1 м 3 стічної води на 1 м 3 фільтруючого матеріалу), а також менший в порівнянні з високонагружаемих біофільтрами розмір фракцій завантаження (20-40 мм).

Біофільтр працює наступним чином. Освітлена в первинних відстійниках стічна вода самопливом (або під тиском) надходить в розподільні пристрої, які періодично напускають воду на поверхню фільтруючого завантаження біофільтра. Проходячи через фільтруючу завантаження біофільтра, забруднена вода внаслідок адсорбції звільняється від зважених і колоїдних органічних речовин, які не затрималися в первинних відстійниках. На поверхні фільтруючого матеріалу внаслідок адсорбції утворюється плівка, інтенсивно заселена мікроорганізмами. Мікроорганізми біоплівки окислюють органічні речовини і отримують необ

Мал. 54. Схема очищення стічних вод з великими полями фільтрації: 1 - каналізаційний колектор; 2 - каналізаційний колодязь; 3 - решітка; 4 - пристрій для подрібнення; 5 - пісковловлювач; 6 - песковис майданчика; 7 - відстійник; 8 - метантенк; 9 - мулові майданчики; 10 - розподільчий колодязь; 11 - карта полів фільтрації; 12 - дренаж; 13 - біологічний ставок; 14 - випуск у водойму; 15 - використання води для технічних потреб; 16 - фільтруючий шар; 17 - грунтові води

Дімую для життєдіяльності енергію. Частина розчинених органічних речовин мікроорганізми використовують як пластичний матеріал для збільшення своєї маси. Отже, зі стічної води, яка фільтрується через завантаження біофільтра, видаляються органічні речовини, а в тілі біофільтра збільшується маса активної біологічної плівки. Відпрацьована і відмерла біологічна плівка змивається стічною водою і виноситься за межі біофільтра.

Стічна вода, профільтрована крізь товщу фільтруючого завантаження біофільтра, проходить через отвори (дренажі) в дірчастому дні, збирається на цільному водонепроникному днище, а звідти стікає по відвідним лотків, розташованим за межами біофільтра, і подається під вторинні відстійники. Там затримується біологічна плівка, яка виноситься з біофільтра разом з біологічно очищеної стічної водою. Ефект очищення біофільтрів такого типу може досягати по БПК 20 90% і більше.

поля фільтрації"Призначені виключно для повної біологічної очистки стічних вод. Це земельні ділянки, на яких відбувається розподіл і фільтрація через грунт стічних вод (рис. 54). Їх слід влаштовувати на пісках, супісках і легких суглинках. Тривалість відстоювання стічних вод перед подачею на поля фільтрації повинна становити не менше 30 хв.

Земельні ділянки під поля фільтрації повинні бути зі спокійним або слабо вираженим рельєфом з нахилом до 0,02. Їх слід розміщувати за течією ґрунтових вод нижче водозабірних споруд з міжпластовому водоносних горизонтів на відстані, яке повинно відповідати радіусу

Схеми полів фільтрації і зрошення докладно описані в монографії - Є.І. Гончарук, Г.І. Сидоренко, Т. М. Хруслова, В.І. Ципріян "Гігієнічні основи ґрунтової очищення стічних вод" (М: Медицина, 1976 г.).

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

Зони депресії навколо артезіанської свердловини, але не менше 200 м для легких суглинків, 300 м - для супісків і 500 м - для пісків.

Пр »розміщенні полів фільтрації вище течії грунтових вод, їх відстань до водозабірних споруд з міжпластовому водоносних горизонтів належить визначати з урахуванням гідрогеологічних умов і вимог санітарно-епідеміологічної служби. Чи не дозволяється влаштовувати поля фільтрації на територіях, що межують з місцями виклинювання водоносних горизонтів, а також при наявності тріщинуватих порід і карст, що не перекритих водотривких шаром.

поля зрошення (Рис. 55, 56, 57) призначені одночасно для очищення і утилізації стічних вод, як джерела вологи і поживних речовин, при вирощуванні сільськогосподарських культур.

Природні грунту, особливо на орних землях, заселені різною мікрофлорою, здатної в процесі харчування руйнувати, минерализовать і нітріфіціровать органічні речовини. Під час зрошення мікрофлора полів додатково збагачується значною кількістю мікроорганізмів, які вносяться зі стічними водами. Ці мікроорганізми енергійно розмножуються, так як стічні води безперервно доставляють живильні речовини, зволожують і зігрівають грунт. Завдяки цьому навіть "мертві" грунту під впливом зрошення стічними водами перетворюються в родючі. Потрапляючи в грунт, мікроорганізми адсорбуються, розмножуються і утворюють навколо кожної структурної частки суцільну біологічну плівку. На поверхні цієї плівки в свою чергу адсорбуються і в процесі життєдіяльності мікроорганізмів минерализуются розчинні органічні речовини стічних вод.

Мал. 55. Схема полів зрошення: 1 - магістральні і розподільчі канали; 2 - картовий "е зрошувачі; 3 - осушувальні канави;

4 - дренаж; 5- дороги

Мал. 56. Схема очищення стічних вод з землеробськими полями зрошення:

I - каналізаційний колектор; 2 - каналізаційний колодязь; 3 - решітка; 4 - пристосування
для подрібнення; 5 - вивезення відходів в місця загального знешкодження (вдосконалені полігони);
6 - пісковловлювач; 7 - майданчик для піску; 8 - відстійник; 9 - метантенк; 10 - майданчики для мулу;

II - розподільчий колодязь; 12 - карти землеробських полів зрошення; 13 - фільтруючий

шар; 14 - грунтові води

Мал. 57. Схема третинної очистки стічних вод з використанням великих полів зрошення: 1 - каналізаційний колектор; 2 - каналізаційний колодязь; 3 - решітка; 4 - пристрій для подрібнення; 5 - пісковловлювач; б - майданчик для піску; 7 - відстійник; 8 - метантенк; 9 - майданчики для мулу; 10 - аеротенк; 11 - вторинний відстійник; 12 - розподільчий колодязь; 13 - карти полів зрошення; 14 - дренаж; 15 - біологічний ставок; 16 - випуск у водойму; 17 - використання

Води для технічних потреб

Для успішного перебігу біологічної очистки на полях зрошення найбільш важливими є два фактори: 1) дотримання аеробних умов процесу за рахунок кисню повітря, що міститься в порах грунту; 2) відповідність кількості стічної води, яка подається на поля, здатності грунту до мінералізації. Кількість стічної води, яка подається одномоментно на поля, має відповідати влагоемкости грунту, яка виражається загальним обсягом заповнених повітрям пір грунту.

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

Розрахункова гідравлічне навантаження стічних вод на поля зрошення виражається в кубічних метрах стічної води на 1 га поля на добу. Вона змінюється, відповідно до СНиП 2.04.03-85, в залежності від здатності, що фільтрує грунту. Для полів зрошення, крім того, зрошувальна норма стічних вод обмежується інтересами вегетації рослин. Дихання кореневої системи не може відбуватися в умовах надмірної вологості, тому навантаження на поля зрошення зменшують удвічі в порівнянні з полями фільтрації.

Залежно від характеру грунту (легкі суглинки, супіски, піски), температурних умов і рівня залягання грунтових вод від поверхні землі ці норми навантаження можуть становити відповідно від 55 до 100 м 3 / га, від 80 до 150 м 3 / га і від 120 до 250 м 3 / га.

У районах, де середньорічна кількість атмосферних опадів коливається від 50 до 700 мм, гідравлічне навантаження на поля знижується на 15-20%; понад 70 мм, а також для I і IIIА кліматичного регіону - на 25-30%. При цьому більший відсоток зниження навантаження слід приймати на легких суглинних, а менший на піщаних ґрунтах.

Іноді площа полів зрошування (фільтрації) перевіряють на наморажіваніе стічних вод. Тривалість його розраховують, виходячи з кількості днів у році з середньодобовою температурою повітря нижче -10 ° С. Умови фільтрації стічних вод в цьому випадку визначаються з урахуванням коефіцієнта зниження величини фільтрації в період намораживания. Для легких суглинків цей коефіцієнт становить 0,3, для супісків - 0,48, для пісків - 0,55.

Поля зрошення (фільтрації) розбивають на карти. Площа однієї карти при механізованої обробці поля повинна бути не менше 1,5 га. У кожному разі розміри зрошувальних карт визначають залежно від рельєфу місцевості, спільної робочої площі полів, способу обробки. Відношення ширини карти до її довжині має становити від 1: 2 до 1: 4. При відповідному обгрунтуванні довжину карт можна збільшити.

Площа резервних карт обгрунтовують в кожному окремому випадку. Вона не повинна перевищувати корисної площі полів фільтрації, які проектуються в III-IV кліматичному районі, на 10%, в II - на 20% і в I - на 25%.

Розміри полів зрошування (фільтрації) збільшуються додатково для пристрою мереж, доріг, огороджувальних валків, зелених насаджень з розрахунку до 25% загальної площі полів фільтрації понад 100 га і до 35% - 1000 га і менше.

При полях зрошення (фільтрації) потрібно передбачити пристрій душової, приміщень для висушування спецодягу, відпочинку, прийому їжі персоналом. На кожні 75-100 га площі полів слід передбачити приміщення для обігріву персоналу, що обслуговує поля фільтрації.

Завдяки досвіду експлуатації (пристрої в 30-х роках XX ст.) Полів зрошення на чорноземах Харкова, Магнітогорська, за даними наукових агрохімічних досліджень Н.М. Велічкиной, була встановлена ​​придатність цих грунтів для повної біологічної очистки стічних вод.

Разом з тим слід зазначити, що з часу появи в нашій країні перших полів зрошення стічними водами, значні зміни відбулися

РОЗДІЛII.САНІТАРНА ОХОРОНА ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ

І в методах первинної підготовки води і способи її застосування. У 60-х роках XX ст. значно зросли вимоги до охорони навколишнього середовища, особливо поверхневих водойм, від забруднення стічними водами. Через це стала обов'язковою попередня біохімічна очистка господарсько-побутових стічних вод штучними методами. Зрошення сільськогосподарських угідь біологічно очищеними стічними водами почали розглядати як метод доочистки (третинної) біологічно очищених стічних вод.

Для розширення масштабів застосування методів очищення побутових і промислових (виробничих) стічних вод в грунті розроблені різні методи їх первинної підготовки. Вибір таких методів, на думку багатьох дослідників, визначається початковим якістю стічних вод, способом зрошення грунту, кліматичними умовами, рівнем залягання грунтових вод та іншими факторами.

Крім попередньої підготовки стічних вод, розроблені і вдосконалені методи їх застосування, починаючи з повної заливки земельних угідь водами, зрошення за допомогою борозен, дощування, нарешті, підгрунтового зрошення.

З усіх способів зрошення найбільш прийнятним і безпечним в епідеміо-мілогіческом, санітарно-гігієнічному, агроекономічний і водогосподарському аспекті є підгрунтове зрошення. При застосуванні підгрунтового зрошення дотримується епідеміологічна безпека вирощуваних рослин, зменшується забруднення поверхневих водойм сполуками азоту і фосфору. Завдяки цьому усувається евтрофікація поверхневих водойм, поліпшується їх санітарний стан.

Використовуючи грунтові методи очищення побутових і промислових стічних вод, перш за все враховують гігієнічні показання, якість стічних вод, грунтово-кліматичні умови і економічні розрахунки. Доцільність зрошення стічними водами сільськогосподарських угідь визначається спеціалізацією сільськогосподарського виробництва і середньорічною кількістю атмосферних опадів на даній території.

В Україні рекомендовані зрошувальні норми основних сільськогосподарських культур (розроблені за нашої участі) відомчим нормативним документом Державного комітету України водного господарства "ВНД 33-3.3-01-98. Переробка міських стічних вод і використання їх для зрошення кормових і технічних культур". Залежно від погодних умов, потреби рослин, для запобігання гідравлічного зв'язку з грунтовими і міжпластові водами і попередження їх забруднення, зрошувальні норми для міських біологічно очищених стічних вод не повинні перевищувати 250-300 м 3 / га. У посушливий період рекомендовані в Україні норми зрошення для різного виду культур коливаються від 800-1000 до 2400-3000 м 3 / га в умовах лісостепу і від 700 до 7000 м 3 / га - південного степу.

Вплив біологічно очищених стічних вод на санітарний стан грунту і процеси її самоочищення в умовах зрошуваного землеробства нами

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

Вивчено в різних кліматично-географічних регіонах України - Київській, Харківській, Донецькій області, Криму. Дослідження показали, що зрошення грунтів Кримського регіону біологічно очищеними міськими стічними водами при дотриманні зрошувальної норми 3500 м 3 / га в рік, не призводить до порушення процесів самоочищення і значного мікробного забруднення ґрунту сільськогосподарських угідь. Кількість санітарно-показу-них мікроорганізмів, відсутність в досліджуваних пробах грунту життєздатних яєць геогельмінтов і сальмонел на тлі низьких титрів виділених кишкових вірусів, дозволили оцінити санітарний стан зрошуваних масивів як задовільний.

Додаткове добриво сільськогосподарських угідь мінеральними добривами активізує процеси самоочищення грунту від органічних речовин, внесених з біологічно очищеними стічними водами.

У той же час використання з цією метою тваринницького гною і осаду стічних вод на богарних і зрошуваних сільськогосподарських угіддях, сприяє збільшенню бактеріального забруднення ґрунту при зрошенні біологічно очищеними стічними водами. Сказане свідчить про необхідність додаткового знезараження тваринницького гною і осаду стічних вод перед використанням їх в якості добрива.

Майданчики підземної фільтрації (ППФ). В сільськогосподарської термінології полем зазвичай називають кілька гектарів земельної ділянки, що використовується для вирощування сільськогосподарських культур. Оскільки територія, яку відводять під місцеві очисні каналізаційні споруди, найчастіше вимірюється кількома десятками, рідше - сотнями квадратних метрів (до 1 га), то місцеві очисні споруди називають не полями, а майданчиками підземної фільтрації (зрошення).

Дослідженнями А.Г. Асланяна, Є.І. Гончарука, A.A. Роде, О. Ізраельсо-на показано, що в грунтах, де пристрій майданчиків підземної фільтрації (зрошення) можливо, постійне зволоження кореневої зони більшості сільськогосподарських рослин відбувається лише в тому випадку, якщо підземна зрошувальна мережа заглиблена не більше ніж на 0,65-1 , 0 м від поверхні землі. Отже, якщо зрошувальна мережа заглублена до 1,0 м від поверхні землі, такий вид споруд правильніше називати майданчиками підземного зрошення, а при заглибленні понад 1,0 м - ППФ. Вимоги до вибору і застосування ППФ залежать від: кількості стічних вод, що підлягають відведенню від населеного пункту або окремо розташованого об'єкта; фільтрує грунту; глибини залягання ґрунтових вод; температурних умов; середньорічної кількості атмосферних опадів і ін. Системи з ППФ влаштовують на об'єктах з водовідведенням від 1 до 25 м 3 / сут, тобто вони належать до місцевих очисних споруд малої каналізації. Різновидів схем з ППФ може бути як мінімум 5: з 1, 2, 3-камерними септиками, з уловлювачами жиру, нафтопродуктів, з перекачуванням стічних вод та ін.

Основним елементом системи з ППФ є підземна зрошувальна мережа. Під час проведення експертизи системи визначають: довжину підземної зрошувальної лінії, кількість таких ліній, площа земельної ділянки,

Мал. 58. Схема очищення стічних вод із застосуванням ППФ (продуктивність до 1 м 3 / сут

Побутових стічних вод): а- план; б- розріз; 1 - випуск з будинку; 2, 5 - каналізаційні колодязі; 3 - однокамерний

септик; 4 - підземна зрошувальна мережа

Мал. 59. Схема очищення стічних вод із застосуванням ППФ (продуктивність 1-3 м 3 / добу): 1 - випуск з будинку; 2,6 - каналізаційні колодязі; 3 - двокамерний септик; 4 - трійники на впускний і випускний трубі з септика; 5 - випуск з септика; 7 - розподільчий колодязь; 8 - підземна зрошувальна мережа; 9 - вентиляційні стояки або каналізаційні колодязі в кінці

зрошувальних дрен

Необхідного для пристрою системи. Підземну зрошувальну мережу краще влаштовувати з азбоцементних труб діаметром не менше 100-200 мм. Допускається зрошувальну мережу влаштовувати з керамічних і пластмасових труб. Можна також застосовувати зрошувальні лотки з цегли, бетону, текстолітового склоцементу, але не з дерева (рис. 58, 59).

При каналізування інфекційних відділень із застосуванням ППФ, крім обов'язкового знешкодження інфікованого осаду з септиків, необхідно дотримуватися таких умов: висота фільтруючого шару повинна бути не менше 3 м від лотка зрошувальних ліній, гідравлічне навантаження стічних вод - не перевищувати 15-20 л / сут на 1 м підземної зрошувальної мережі.

Довжину зрошувальної лінії визначають за формулою:

Де L - загальна довжина зрошувальної мережі (м); Q - загальне надходження стічних вод для очищення (м 3 / добу); q - гідравлічне навантаження стічних вод на зрошувальну систему (1 л на 1 м / сут; див. табл. 26).

  ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

ТАБЛИЦЯ 26 Навантаження стічних вод на ППФ в залежності від глибини найвищого рівня грунтових вод від лотка (СНиП 2.04.03-85) *, л / сут на 1 м зрошувальних труб

Грунт	Середньорічна температура повітря, "С	глибина	рівня грунтових вод, м
		1	2	3
Піски супіски	До 6 Від 6,1 до 11 Понад 11,1 Від 6,1 до 11 Понад 11,1	16 20 22 8 10 11	20 24 26 10 12 13	22 27 30 12 14 16

  * Навантаження вказана для районів із середньорічним кількістю атмосферних опадів до 500 мм. Навантаження потрібно зменшувати: для районів із середньорічним кількістю атмосферних опадів 500-600 мм - на 10-20%; понад 600 мм - на 20-30%; для I кліматичного району і IIIА кліматичного підрайону - на 15%. Більший відсоток зниження слід враховувати для супіщаних, менший - для піщаних грунтів.

Кількість зрошувальних ліній в системі обчислюють за формулою:

Де n - кількість ліній у системі; L - загальна довжина зрошувальної мережі (м); 1 - довжина однієї лінії зрошувальної мережі (15-20 м).

Площа земельної ділянки, що відводиться під очисну споруду, розраховують за формулою:

Де а - відстань між окремими зрошувальними лініями (приймається за 2 м в пісках, 2,5 м - в супісках, 3 м - в суглинних грунтах).

Під ППФ спочатку риють котлован шириною 0,8-1,0 м. Відстань від його дна до найвищого рівня грунтових вод має бути не менше 1 м. Саме в цьому шарі грунту під дном котловану буде відбуватися біологічна очистка стічних вод. Площа під котлован розраховують за формулою: S = а Q / q. Довжину котловану приймають не більше 20 м, виходячи з довжини окремої зрошувальної лінії. Ширину його розраховують за формулою: b = S / 1. Для прискорення дозрівання споруди на дно котловану укладають 1-2 см гумусового шару грунту, далі - шар гравію товщиною 15 см. На гравій укладають асбестоце-цементної труби з пропилами на половину діаметра труби. Пропили роблять по всій довжині труби на відстані 150-200 мм одна від одної. Труби укладають пропилами вниз і з'єднують за допомогою муфт. Зазвичай зрошувальні лінії укладають паралельно на відстані аодна від одної, яке залежить від типу грунту. Нахил труб не повинен перевищувати 0,001 в піщаних грунтах. У супіщаних і суглинних грунтах укладання труб повинно бути горизонтальним. Можна укладати зрошувальні лінії радіально, тоді ве-

РОЗДІЛ І. САНІТАРНА ОХОРОНА ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ

Личина внутрішнього кута не повинна бути менше 30 °. При цьому лотки труб слід розміщувати на одному рівні. Найменша глибина укладання зрошувальної мережі - 0,5 м від рівня землі до верху труби. Якщо в систему з ППФ надходять стічні води лікарень, глибина від поверхні землі повинна бути не менше 1,0 м. У кінці кожної зрошувальної лінії обладнують вентиляційний стояк у вигляді вертикально розташованої азбестоцементної труби діаметром 100 мм, зануреної на дно котловану. Після укладання труб зрошувальну систему засипають гравієм на 1-2 см вище пропилов. На зрошувальні труби укладають 1-2 см поверхнево-рослинного (гумусового) шару ґрунту. Засипають котлован грунтом, починаючи з поверхневого шару. Територію ППФ бажано використовувати для вирощування технічних сільськогосподарських культур або трав.

Майданчики підземного зрошення (ППО).Під ППО мають на увазі зволожені через підземну зрошувальну мережу земельні ділянки, призначені для вирощування сільськогосподарських культур. Підземну зрошувальну мережу на таких ділянках укладають не глибше 0,6 м від поверхні землі.

Оскільки в практиці санітарно-технічного будівництва місцевих каналізаційних споруд найчастіше застосовують ППФ, то для зручності викладу матеріалу часто умовно майданчики підземної фільтрації і підземного зрошення називають майданчиками підземної фільтрації.

Майданчики підгрунтового (внутрігрядового) зрошення (ППО).Майданчики підгрунтового (внутрігрядового) зрошення є різновидом ППО. Вони призначені для повної біологічної очистки побутових і близьких до них за складом виробничих стічних вод (до 15-25 м 3 / добу). Обов'язковими складовими частинами цього виду споруд є септик і земельну ділянку, на якому укладається зрошувальна мережа. Оскільки майданчики підгрунтового зрошення застосовують для очищення невеликої кількості стічних вод і вони займають незначну площу, то, на нашу думку, їх правильніше називати ППО. Від ППО вони відрізняються більш поверхневим закладенням зрошувальних дренажних труб, які укладають на глибині 0,05-0,1 м від поверхні грунту. Відстань між зрошувальними лініями слід приймати в пісках 1,3, в супісках - 1,7 м. Над зрошувальними дренамі насипають гряди з місцевих ґрунтів висотою 0,2 м і шириною 0,6-0,8 м. На поверхні гряд вирощують сільськогосподарські культури . Д.Б. Пігута (1955) запропонував такий вид очисних споруд називати внутріпочвенного збільшити обсяги виробництва. Ми також вбачаємо в цьому певний сенс, тому що шар грунту до материнської породи іноді може займати кілька метрів. Зрозуміло, що в таких випадках втрачається сенс "зрошення" під шаром грунту.

Фільтруючі траншеї (ФТ).Системи ФТ з природним шаром грунту є різновидом ППФ. Вони відрізняються від останніх лише висотою шару підсипки під зрошувальної мережею. Якщо при влаштуванні ППФ висота підсипки грубозернистим матеріалом не перевищує 0,10-0,15 м, то в фільтруючих траншеях вона становить в піщаних грунтах мінімум 0,2-0,3 м,

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

У супіщаних - 0,3-0,4 м, а в суглинних - до 0,4-0,6 м. Такий шар підсипки дає можливість збільшити навантаження стічних вод в 1,5-2 рази. Біологічне очищення стічних вод на цьому типі споруд, як і на ППФ, відбувається в природному фільтруючому шарі грунту. Очищений в траншеях фільтрат надходить в потік грунтових вод. А.І. Василенко, який запропонував цей вид споруд, рекомендує називати їх високонагружаемих ППФ.

Серед різновидів ФТ з природним шаром грунту виділяють очисні споруди з примітивними ФТ. Їх особливістю є те, що на відміну від описаних вище, в таких спорудах траншеї в грунті закладають в'язками гілок (фашинами) і присипають незначним шаром грунту, витягнутої під час риття котловану.

Фільтруючі колодязі (ФК). У літературі, присвяченій санітарно-ті-хніческім і гігієнічних проблем водовідведення, не розмежовують поняття "всмоктує", "фільтруючий" і "поглинає" колодязі. Однак в цих спорудах існують відмінності, які впливають на процес очищення стічних вод та інші фактори.

Всмоктуючий колодязь (ВК)має вигляд вертикальної, довільних розмірів шахти з проникними стінками і дном, які не доходять до водоносного горизонту. Стічні води, що потрапили в такий колодязь або яму без будь-якої попередньої очистки, всмоктуються в ґрунт, забруднюючи її, а потім і грунтові води. На подібних "установках" навантаження стічних вод не нормується. Вони не підлягають попередній обробці в септику. Чи не обумовлено і відстань між дном колодязя і верхнім рівнем залягання грунтових вод. Зазвичай в ВК потрапляє така велика кількість стічних вод, що ні про які процесах їх біологічної очистки не може бути й мови.

Поглинаючий колодязь (ПК)- це яма, шахта або свердловина, дно якої доходить до водоносного горизонту. Стічні води, які надходять в такий колодязь без будь-якої попередньої очистки, проникають безпосередньо в потік грунтових вод, поглинаються і виносяться цим потоком. Навантаження на таких спорудах не нормується.

Фільтруючий колодязь (ФК),на відміну від всмоктуючого і поглинає, є апробованим спорудою каналізаційних систем, призначених для механічної та біологічної очистки незначної кількості (1-3 м 3 / добу) стічних вод (рис. 60). Вимоги до пристрою ФК визначені СНиПом 2.04.03-85 (пп. 6.195-6.197). Влаштовують їх лише після септика. Це своєрідний біологічний фільтр. Резервуар ФК проектують із залізобетонних кілець, вогнетривкої цегли або бутового каменю. Розміри в плані повинні бути не більше 2 х 2м, глибина - 2,5 м.

Нижче труби, по якій в ФК надходять відстоялися в септику стічні води, влаштовують донний фільтр заввишки до 1 м з щебеню, гравію, гранульованого або просіяного шлаку (з розміром зерен до 300 -500 мм), з водонепроникними стінками і дном, розташованим не ближче 1 м від найвищого рівня грунтових вод. У перекритті колодязя обов'язково встановлюють люк діаметром 700 мм і вентиляційну трубу діаметром 100 мм.

З метою збільшення термінів експлуатації ФК, підвищення ефекту очищення стічних вод, створення рассредоточенного розподілу стічної води в грунті використовують схеми, що передбачають пристрій декількох підземних зрошувальних ліній довжиною 8-10 м, які починаються від ФК на рівні його дна.

Розрахункова фільтруюча поверхня ФК визначається як сума площ дна і поверхні стін колодязя на висоту фільтра. Навантаження на 1 м 2 поверхні, що фільтрує приймається з розрахунку 80 л / сут в піщаних грунтах і 40 л / сут в супіщаних. У середньо- та крупнозернистих пісках, також при відстані від дна колодязя до верхнього рівня залягання грунтових вод більше 2 м, навантаження слід збільшувати на 10-20%. На 20% допускається збільшення навантаження на ФК при питомій водовідведенні понад 150 л / сут на одного жителя, а також на сезонних об'єктах.

Найпоширенішою і ефективною є схема, що складається з одно-, двокамерного септика і ФК, заповненого всередині фільтром висотою 1 м з крупнозернистого матеріалу. Така схема використовується при каналізова-ванні індивідуальних житлових будинків, дач, сільських аптек, амбулаторій, інших об'єктів з водовідведенням господарсько-побутових стічних вод до 1 м3 / добу.

Дослідження A.A. Кирпічникова, Г.І. Іванова та ін., Проведені в різні роки на території України, Росії та країн Балтії показали, що очисні споруди з ФК, побудовані за такою схемою, з дотриманням всіх сани-тарно-технічних вимог, забезпечують досить надійний високий ефект очищення побутових стічних вод в протягом 10-15 років.

Піщано-гравійні фільтри (ПГФ) і фільтруючі траншеї (ФТ) з штучним завантаженням фільтруючого шару грунту.По пристрою і способу очищення стічних вод ПГФ багато в чому нагадують площадки підземної

Мал. 61. Схема очищення стічних вод з ПГФ або ФТ (продуктивністю понад 3 м 3 / добу): 1 - септик; 2 - дозуючий пристрій; 3 - розподільчий колодязь; 4 - підземні зрошувальні труби; 5 - вентиляційні стояки на зрошувальних трубах; 6 - робочий фільтруючий шар; 7 - водозбірна дренажна мережа; 8 - хлораторна; 9 - Єршов змішувач; 10 - контактний резервуар; 11 - мулові майданчики; 12 - водойма

Фільтрації. Можливо, було б правильним називати їх штучними майданчиками підземної фільтрації. Однак в практиці санітарно-технічного-кого будівництва в нашій країні, країнах СНД і далекого зарубіжжя ці каналізаційні споруди називають піщано-гравійних фільтрами (СНиП 2.04.03-85, п.п. 6.192-6.194). ПГФ і ФТ (рис. 61) застосовують для біологічного очищення стічних вод при водовідведенні від об'єктів канализ-вання не більше 15 м 3 / сут. Їх пристрій проектують в водонепроникних і слабофільтруемих грунтах при найвищому рівні залягання ґрунтових вод не менше 1 м нижче лотка водовідвідної труби. Обов'язковим елементом системи з ПГФ (ФТ) є септик (одно-, дво- або трикамерний). Для збору очищеного фільтрату (біологічно очищеної води) після ПГФ (ФТ) влаштовують накопичувальний резервуар. З нього очищену стічну воду використовують для зрошення. Якщо біологічно очищену стічну воду скидають у найближче водоймище, це роблять з дотриманням вимог СанПіН 4633-88 і "Санітарних правил і норм охорони прибережних вод морів".

Залежно від умов місцевості (рельєфу), рівня залягання грунтових вод і ін. Застосовують кілька різновидів місцевих очисних систем з ПГФ.

При сприятливому рельєфі зі значним перепадом відміток (і = 0,08- 0,1) і глибокому заляганні грунтових вод влаштовують звичайні системи з ПГФ, в яких стічна вода рухається самопливом, а випускається по загальній водозбірної трубі або галереї, за допомогою відкритого лотка або галереї (в залежності від санітарної ситуації). Таку систему застосовують для очищення стічних вод до 3 м 3 / добу; при більшій кількості стічних вод схема передбачає застосування дозуючого пристрою.

При несприятливому рельєфі місцевості після ПГФ влаштовують накопичувальний резервуар з плаваючим насосом, куди подається очищена стічна

РОЗДІЛ II. САНІТАРНА ОХОРОНА ВОДНИХ ОБ'ЄКТІВ

Вода. З резервуара очищену воду відводять для зрошення або в найближчий яр. Після ПГФ можна влаштовувати інфільтраційний колодязь, доведений до рівня грунтових вод, з фільтруючим шаром піску не менше 2 м.

Для місцевостей з високим рівнем залягання грунтових вод проектним інститутом "Гіпролестранс" запропоновані системи з пристроєм ПГФ в насипному ґрунті. При цьому в схему очисних споруд включають дозирующую установку, а після септика - насос. Цим насосом стічну воду подають по напірного трубопроводу в ПГФ. Відводять очищену воду за вказаною вище принципом.

Залежно від місцевих умов можуть бути й інші комбінації схем. У деяких зарубіжних країнах практикують відведення очищеного фільтрату в свердловину, просвердлену до водопроникних порід в кінці загальної водозбірної труби. Спосіб економічний, але вимагає проведення додаткових досліджень для визначення санітарної надійності відведення очищеного в піщано-гравійному фільтрі фільтрату і переведення його в підземний потік.

Проектування піщано-гравійних фільтрів здійснюється одно- або двоступінчастими. В якості завантажувального матеріалу для одноступінчатих біологічних фільтрів допускається застосовувати крупно-і середньозернистий пісок, інші матеріали. При влаштуванні двоступеневих піщано-гравійних фільтрів для першого ступеня очищення можливе застосування гравію, щебеню, котельного шлаку і ін. З розміром частинок 70-100 мм. Для завантаження фільтра другого ступеня - таких же матеріалів, як і в одноступенчатом фільтрі.

Гідравлічне навантаження стічних вод на зрошувальні труби піщано-гравійних фільтрів і фільтруючих траншей, також потужність їх фільтруючого завантаження наведені в табл. 27.

Дані таблиці призначені для районів з середньорічною температурою повітря від 3 до 6 ° С. У районах із середньорічною температурою атмосферного повітря, що перевищує 6 ° С, гідравлічні навантаження збільшують на 20-30%. Їх також допускається збільшувати на 20-30% при питомій по-доотведеніі від об'єкта каналізування, що перевищує 150 л / сут на челове-

Ка. У районах із середньорічною температурою повітря нижче 3 ° С, навантаження знижують на 20-30%. Менші навантаження відповідають меншій висоті фільтруючого завантаження очисної споруди. Фільтруючі траншеї з штучним шаром грунту є конструктивною різновидом піщано-гравійних фільтрів (рис. 62). Принципові схеми їх ідентичні. Особливістю фільтруючих траншей є методи дистанційного розташування

  ТАБЛИЦЯ 27 Навантаження стічних вод на зрошувальні труби ПГФ і ФТ (СНиП 2.04.03-85), л / м на добу

Мал. 62. Схема очищення стічних вод за допомогою фільтруючих траншей з штучним

Шаром грунту: 1 - випуск з будинку; 2 - септик; 3 - дозирующая камера; 4 - фільтруюча траншея; 5 - зрошувальна дренажна мережа; 6 - водозбірна мережу; 7 - випуск фільтрату; 8 - вентиляційні стояки

Фільтрів в окремих траншеях і менша робоча висота (від 0,6 до 0,8 м) штучного шару грунту. У той же час при влаштуванні піщано-гравійних фільтрів вона становить (СНиП 2.04.03-85) 1-1,5 м. Це має велике практичне значення, дає більш широкі перспективи для застосування траншей. Наприклад, при рельєфі зі слабо вираженим ухилом місцевості і високим рівнем залягання грунтових вод, піщано-гравійні фільтри влаштовувати не рекомендується, так як в цьому випадку слід проектувати насосні станції для перекачування очищених стічних вод. Необхідно передбачати додаткові заходи щодо зниження рівня грунтових вод і т. Д. Менша висота фільтруючого шару грунту позбавляє їх від цього недоліку. В якості завантажувального матеріалу в фільтруючі траншеї рекомендують використовувати крупно-і середньозернистий пісок, інші матеріали.

Дані по вибору очисних споруд малої каналізації в залежності від місцевих умов наведені в табл. 36.

Слід зазначити: якщо дозволяють кліматичні, гідрогеологічні умови, повинні бути перш за все застосовані майданчика (поля) підземної фільтрації.