Біологічні фільтри. Біофільтри з об'ємною завантаженням поділяються на

Що таке біологічний фільтр? Він має резервуар спеціальної форми, в якому очищаються стічні води із застосуванням біологічних матеріалів - оболонка з різних мікроорганізмів.

Під час очисних робіт відбувається постійна циркуляція повітря завдяки температурній різниці атмосфери і води, що очищається. Вентиляція є обов'язковою умовою підтримки життя - забезпечення мікроорганізмів киснем.

Класифікація біофільтрів

У біологічних фільтрах передбачені різні матеріали для завантаження. виділяють:

• Біофільтри з об'ємним навантаженням. Вони містять гірський щебінь, керамзит, гальку і т.д.
• Фільтри плоскою навантаження. Використовуються міцні пластмаси, що працюють в температурному діапазоні від 6 до 30 градусів.

По використовуваній технологічної схеми виділяють:

• Фільтри з двома ступенями очищення, які видають високоочищену воду. Їх застосовують при обмеженні висоти пристрою або при несприятливому кліматі.
• Біофільтри з одним ступенем очищення.

За ступенем очищення біофільтри бувають:

• з повним очищенням;
• з неповною очищенням.

Залежно від способу подачі повітря біофільтри діляться:

• з природною циркуляцією повітря;
• зі штучною повітряної подачею.

Розрізняють два режими роботи біологічних фільтрів:

• рециркуляційної - висококонцентрованих вода подається невеликими порціями для більш ефективного очищення;
• без рециркуляції - при низькому забрудненні води.

Залежно від пропускної здатності класифікуються на:

• краплинні - з малою пропускною здатністю;
• високонавантажувані.

Біофільтри з об'ємним навантаженням

Їх прийнято розділяти на:

1. Краплинні, які характеризуються малою продуктивністю. Зернистість тіла завантаження буде 20-30 міліметрів при двометрової висоті шару.
2. Високонавантажувані з розміром завантажувального матеріалу 40-60 міліметрів і чотириметровий шар.
3. Баштові біофільтри мають велику висоту - 16 метрів, а зернистістю 40-60 міліметрів.

Біофільтри з плоскою завантаженням

1. Жорстка навантаження забезпечується кільцями, частинами труб і подібними елементами. У бак засипають крихту з металу, кераміки або пластмаси. Їх щільність доходити до 600 кг / м 3, пористість матеріалів від 70%. Що очищає шар доходить до шести метрів.
2. Жорстка навантаження з блочною або гратчастої навантаженням. Блоки виготовляють з азбестових листів (щільність до 250 кг / м 3, пористість від 80%, шість метрів завантаження) або деяких різновидів пластмас (щільність від 40 до 100 кг / м 3, пористість від 90%, фільтруючий шар до 16 метрів).
3. Рулонний або м'яка навантаження створюється сіткою з металу, синтетичними тканинами, плівкою з пластмаси. Завантаження викладають рулонами або закріплюють на каркас. Щільність до 60 кг / м3, пористість від 95% при висоті завантаження до 8 метрів.
4. Біофільтри для занурення - резервуари з увігнутим днищем. Диски з пластмаси, металу або азбесту монтуються вище рівня очищаються вод. Диски розташовані 10-20 міліметрів один від одного, їх діаметр - 06-3 метра. Вал обертається з частотою до 40 хв -1.

Засипна і м'яка навантаження використовується при максимальній витраті 10 000 м 3 / добу, блокова навантаження - 50 000 м 3 / добу. Занурювальні біофільтри ефективні при низьких навантаженнях.

  Схема роботи фільтра

Подача водної маси здійснюється краплинним або струменевим методом. Повітря проходить через дренаж фільтра або забирається з поверхні. Попередньо очищена стічна вода з невисокою концентрацією забруднень сама тече в розподільник, який порціями подає її на поверхню завантажувального маси. Далі вода йде в систему дренажу, а звідти на водні лотки за межами біологічного фільтра. У другому відстійнику видаляється біоплівка.

Краплинні біофільтри характеризуються низькою органічною навантаженням. Що б вчасно очистити тіло фільтра від мертвої біоплівки, використовують гідравлічну навантаження.

Повинно бути забезпечено рівномірний зрошення всієї завантаження біофільтра. Це необхідно для виключення виникнення підвищеної або зниженої гідравлічного навантаження.

Краплинні фільтри майже неможливо регулювати під зміни зовнішніх умов. При експлуатації стежать за показниками забрудненості і станом біофільтрів. Очищення завантаження має високу вартість - використовують повну її заміну. У биофильтр повинна надходити стічна вода з кількістю зважених часток менше 100 мг / л.

При експлуатації важливим є аерація фільтра. Концентрація кисню не повинна знижуватися за 2 мг / л. Необхідно забезпечити періодичну очистку порожнини під дренажем і над днищем.

Крапельний біологічні фільтри погано переносить взимку вітер. Для ефективної роботи передбачають протівоветровую захист. Неоднорідна навантаження призводить до заболочування фільтра, яка ліквідується заміною завантаження. Роботу порушують і сторонні предмети в завантажувальної масі і дозуючих баках.

високонавантажувані біофільтри

Цей тип фільтрів має підвищений повітрообмін і, відповідно, окислительную здатність. Забезпечується підвищений обмін повітря фракцією завантаження і підвищеної водонагрузкі.

Очищаються води рухаються з великою швидкістю і виносять трудноокісляемие речовини і відпрацьовану біоплівку. Кисень витрачається на решту забруднення.

Високонавантажувані біофільтри мають високий завантажувальний шар, підвищену зернистість дренажу і днище особливої ​​форми для забезпечення штучної циркуляції повітря.

Промивання фільтра буде відбуватися тільки умовах постійного безперервного і високій подачі води.

Висота маси завантаження прямо пропорційна ефективності біофільтра.

До складу біологічних фільтрів можуть входити:

• тіло фільтра - фільтруюча завантаження, яка розташована в резервуарі, доступному для проникнення води. Наповнювачі (пластмаса, шлак, щебінь, керамзит і т.д.) повинні мати низьку щільність і підвищену поверхневу площу;
• пристрій для розподілу води, що дозволяє рівномірно зрошувати фільтруючу завантаження брудною водою;
• дренаж;
• пристрій розподілу повітря - подає кисень для окислювальних реакцій.

Окислювальні процеси в біофільтрах схожі з зрошенням полів або як в спорудах біологічної очистки, але інтенсивніше.

  Схема роботи біофільтра

Завантажувальна маса очищає воду від нерозчинених домішок, які залишилися після пройдених відстійників. Біоплівка сорбирует розчинену органіку. Мікроорганізми в біоплівки живуть за рахунок окислення органічних речовин. Так само частина органіки йде на збільшенні біомаси. Відбувається два ефективних дії: знищення непотрібної органіки з води і збільшення біологічної плівки. Потік стічної води забирає з собою змертвілу частина плівки. Кисень подається природним і штучним шляхом за допомогою вентиляції.

розрахунок біофільтрів

Розрахунок проводиться для пошуку ефективної товщини завантажувального маси і характеристик водорозподільного пристрої, фракції дренажу і діаметра лотків, відвідних воду.

Ефективний розмір завантажувального маси розраховують по окислювальному потужності - ОМ. ОМ - це маса необхідного кисню на добу. На неї впливає температура води і навколишнього середовища, матеріалу завантажувального маси, типу забруднення, способу повітрообміну і т.д. Якщо за рік середня температура менш 3 градусів, то биофильтр переносять в більш тепле приміщення з можливістю обігріву та п'ятикратної подачею свіжого.

Часто використовують наступний алгоритм:

1. Визначають коефіцієнт К як твір БПК20 вхідної та вихідної води.
2. З таблиць визначити висоту фільтра і допустиму гідравлічне навантаження, що залежить від среднезімніх температури навколишнього середовища і К.
3. Загальна площа визначається діленням витрат вхідної води на гідравлічну навантаження.

високонавантажувані біофільтри

Для них існує точна методика розрахунку:

1. Визначається допустима концентрація забруднення вхідної води: табличний коефіцієнт К множиться на БПК вийшла води.
2. Розраховується коефіцієнт рециркуляції за спеціальною формулою. Він дорівнює частці двох різниць: БПК надходить стічної води мінус її допустима концентрація і допустима концентрація мінус БПК очищеної води.
3. Для визначення площі фільтра береться добуток обсягу середньодобової подачі води, збільшене на 1 відношення рециркуляционного витрати до витрати стічної води і коефіцієнта з пункту 2. Всі ніжно розділити на допустиме навантаження і температуру.

Існують додаткові методи розрахунку біологічних фільтрів, які використовують складні формули і дають більш точні результати.

  Схема вентиляції біофільтра

Як уже згадувалося вище, біофільтри мають два способи подачі кисню: штучний і природні. Вид вентиляції залежить від кліматичних умов і типу фільтра.

Для високонавантажених біофільтрів використовують вентилятори з низьким тиском - ЕРЗ, ЦЧ. Аерофільтри потребують штучної вентиляції. При монтажі біофільтра в закритому просторі, так само передбачають примусову подачу повітря в нього.

Забезпечують постійну циркуляцію повітря, так як перерви можуть підняти температуру до 60 градусів і викликати погані запах від розкладання відпрацьованої біоплівки.

Біофільтр ефективно працює при температурі вище 6 градусів. Якщо вода буде меншою температури, то слід передбачити підігрів води, що подається.

Що б в зимовий час фільтр не переохолоджувався, встановлюють протівоветровую захист в вигляді купольного споруди та знижують коефіцієнт нерівномірності подачі стічних вод. Так само вводять обмеження по подачі холодного повітря: на квадратний метр за годину має подаватися тільки 20 кубічних метрів. В вентиляційні решітки вставляють жалюзі, екрани з тканинних матеріалів.

Товщина біоплівки впливає на рівновагу в фільтрі. Велика товщина може привести до припинення споживання кисню і почнеться гниття. Найбільш поширене в крапельних фільтрах.

Раніше вважалося, що природна подача кисню відбувається тільки завдяки різниці температур. Сьогодні доведено, що на природну вентиляцію впливають дифузні процеси під час окислювально-відновних реакцій.

Біологічний (або біохімічний) метод очищення стічних вод застосовується для очищення виробничих і побутових стічних вод від органічних і неорганічних забруднювачів. Даний процес заснований на здатності деяких мікроорганізмів використовувати забруднюючі стічні води речовини для харчування в процесі своєї життєдіяльності.

Основний процес, що протікає при біологічному очищенні стічних вод, - це біологічне окислення. Даний процес здійснюється співтовариством мікроорганізмів (біоценозом), що складається з безлічі різних бактерій, найпростіших водоростей, грибів та ін., Пов'язаних між собою в єдиний комплекс складними взаємовідносинами (метабіозу, симбіозу і антагонізму).

Чільна роль у цій спільноті належить бактеріям.

Очищення стічних вод розглядаються методом проводять в аеробних (т. Е. В присутності розчиненого у воді кисню) і в анаеробних (за відсутності розчиненого у воді кисню) умовах.

Очищення стічних вод в природних умовах

Аеробні процеси біохімічної очистки можуть протікати в природних умовах і в штучних спорудах. У природних умовах очищення відбувається на полях зрошення, полях фільтрації і біологічних ставках. Штучними спорудами є аеротенки і біофільтри різної конструкції. Тип споруд вибирають з урахуванням місця розташування заводу, кліматичних умов, джерела водопостачання, обсягу промислових і побутових стічних вод, складу і концентрації забруднень. У штучних спорудах процеси очищення протікають з більшою швидкістю, ніж в природних умовах.

поля зрошення

Це спеціально підготовлені земельні ділянки, які використовуються одночасно для очищення стічних вод і агрокультурних цілей. Очищення стічних вод в цих умовах йде під дією грунтової мікрофлори, сонця, повітря і під впливом життєдіяльності рослин.

У грунті полів зрошування знаходяться бактерії, актиноміцети, дріжджі, гриби, водорості, найпростіші і безхребетні тварини. Стічні води містять в основному бактерії. У змішаних біоценозах активного шару грунту виникають складні взаємодії мікроорганізмів симбіотичного і конкурентного порядку.

Кількість мікроорганізмів у грунті землеробських полів зрошення залежить від пори року. Взимку кількість мікроорганізмів значно менше, ніж влітку.

Якщо на полях не вирощуються сільськогосподарські культури і вони призначені тільки для біологічної очистки стічних вод, то вони називаються полями фільтрації. Землеробські поля зрошення після біологічної очистки стічних вод, зволоження і добрива використовують для вирощування зернових і силосних культур, трав, овочів, а також для посадки дерев і чагарників.

Землеробські поля зрошення мають наступні переваги перед аеротенках:

• знижуються капітальні та експлуатаційні витрати;
• виключається скидання стоків за межі зрошуваної площі;
• забезпечується отримання високих і сталих врожаїв сільськогосподарських рослин;
• залучаються до сільськогосподарського обороту малопродуктивні землі.

У процесі біологічного очищення стічні води проходять через фільтруючий шар грунту, в якому затримуються зважені і колоїдні частинки, утворюючи в порах грунту мікробіальних плівку. Потім утворилася плівка адсорбує колоїдні частинки і розчинені в стічних водах речовини. Здатний проникати з повітря в пори кисень окисляє органічні речовини, перетворюючи їх в мінеральні сполуки. У глибокі шари грунту проникання кисню утруднено, тому найбільш інтенсивне окислення відбувається в верхніх шарах грунту (0,2-0,4 м). При нестачі кисню в пру¬дах починають переважати анаеробні процеси.

Поля зрошення краще влаштовувати на піщаних, суглинних і чорноземних грунтах. Грунтові води повинні бути не вище 1,25 м від поверхні. Якщо грунтові води залягають вище цього рівня, то необхідно влаштовувати дренаж.

Частина території землеробського поля зрошення відводять під резервне поле фільтрації, так як деякі періоди року не допускають випуск стічної води на поля зрошення.
  У зимовий час стічну воду направляють тільки на резервні поля фільтрації. Так як в цей період фільтрація стічної води або припиняється повністю або сповільнюється, то резервне поле фільтрації проектують з урахуванням площі на-моражіванія.

біологічні ставки

Являють собою каскад ставків, що складається з 3-5 ступенів, через які з невеликою швидкістю протікає освітлена або біологічно очищена стічна вода. Ставки призначені для біологічного очищення і для доочищення стічних вод в комплексі з іншими очисними спорудами. Розрізняють ставки з природною або штучною аерацією. Ставки з природною аерацією мають невелику глибину (0,5-1 м), добре прогріваються сонцем і заселені водними організмами. Час перебування води в ставках з природним аерацією становить від 7 до 60 діб. Разом зі стічними водами з вторинних відстійників виноситься активний мул, який є посівним матеріалом.

Ставки зі штучною аерацією мають значно менший обсяг, і необхідний ступінь очищення в них зазвичай досягається за 1-3 доби. Азрірующіе пристрої можуть бути механічного і пневматичного типу.

При розрахунку ставків визначають їх розміри, що забезпечують необхідну тривалість перебування в них стічних вод. В основі розрахунку визначення швидкості окислення, яку оцінюють по БПК і приймають для речовини, що розкладається найбільш повільно.

Існують різні варіанти пристрою ставків: серійні або каскадні, і непротічні. У непротічні ставки стічна вода подається після відстоювання і розведення. Тривалість перебування води в них становить 20-30 діб. Якість очищення в непроточних ставках вище, ніж в серійних.

Для нормальної роботи необхідно дотримуватися оптимальні значення рН і температури стічних вод. Температура повинна бути не менше 6 ° С. У зимовий час ставки не працюють, їх зазвичай спорожнюють і можуть використовувати як накопичувачі. Один раз в два - три роки рекомендується проводити переорювання дна і посадку рослинності.

Біологічні ставки мають невисоку вартість будівництва і невисокими експлуатаційними витратами, в той же час вони відрізняються низькою окисної здатністю, сезонністю роботи, великий займаною площею, некерованістю, наявністю застійних зон, труднощами чистки.

Очищення в біофільтрах

Біоплівка зростає на наповнювачі біофільтра, вона має вигляд слизових обростань товщиною 1-3 мм і більше. Ця плівка складається з бактерій, грибів, дріжджів та інших організмів. Число мікроорганізмів в біоплівки менше, ніж в активному мулі.

Біологічні фільтри досить широко застосовуються для очищення побутових і виробничих стічних вод при їх об'ємної витрати до 30 тис. М3 / добу.

Біофільтри - штучні споруди біологічної очистки представляють собою круглі або прямокутні в плані споруди, завантажені фільтруючим матеріалом, на поверхні якого вирощується біоплівка; виготовляються вони із залізобетону або цегли. Стічна вода фільтрується через шар завантаження, покритої плівкою з мікроорганізмів; відпрацьована (омертвевшая) біоплівка змивається протікає стічною водою і виноситься з біофільтра.

За типом завантажувального матеріалу біофільтри діляться на дві категорії: з об'ємною (зернистої) і плоскою завантаженням. Як зернистого завантаження використовують щебінь, гравій, гальку, шлак, керамзит, керамічні та пластмасові кільця, куби, кулі, циліндри і т.п. Плоска завантаження - це металеві, тканинні та пластмасові сітки, решітки, блоки, гофровані листи, плівки тощо, нерідко згорнуті в рулони.

Біофільтри з об'ємною завантаженням підрозділяються на краплинні, високонавантажувані, баштові. Краплинні біофільтри найбільш прості за конструкцією, завантажуються матеріалом дрібних фракцій висотою 1 м і мають продуктивність до 1000 м3 / добу, на них досягається високий ступінь очищення. У високонагружаемих фільтрах застосовується більший розмір шматків завантаження, а її висота становить 2-4 м.

Висота завантаження в баштових биофильтрах досягає 8-16 м. Два останні види фільтрів застосовуються при витратах стічних вод до 50 тис.м3 / сут як для повної, так і неповної біологічного очищення.

Застосовуються також заглибні (дискові) біофільтри. Вони являють собою резервуар, в якому є обертовий вал з насадженими на нього дисками, поперемінно контактирующими зі стічною водою і повітрям.

Біотенках-біофільтр є корпус, в якому укладені елементи завантаження, розташовані в шаховому порядку. Ці елементи виконані у вигляді полуцилиндров, зрошуються зверху водою, яка, наповнюючи елементи завантаження стікає через краю вниз. На зовнішніх поверхнях елементів утворюється біоплівка, в елементах - біомаса, що нагадує активний мул. Конструкція забезпечує високу продуктивність і ефективність очищення.

За принципом надходження повітря в товщу аеріруемой завантаження фільтри можуть бути з природною і примусовою аерацією. При надходженні стічних вод з БПКп\u003e 300 мг / л щоб уникнути частого замулювання поверхні біофільтра передбачається рециркуляція - повернення частини очищеної води для розведення наслідками точної води.

Застосування біофільтрів обмежується можливістю їх замулювання, зниженням окислювальної потужності в процесі експлуатації, появою неприємних запахів, трудністю рівномірного нарощування плівки.

Очищення в аеротенках

Аеробна біологічна очистка великих обсягів вод здійснюється в аеротенках - прямокутних в плані залізобетонних спорудах з вільно плаваючим в обсязі оброблюваної води активним мулом, біонаселеніе якого використовує забруднення стічних вод для своєї життєдіяльності.

Аеротенки можна класифікувати за такими ознаками:

Аеротенки використовуються в надзвичайно широкому діапазоні витрат стічних вод від кількох сот до мільйонів кубічних метрів на добу.

В аеротенках-змішувачах воду і мул вводять рівномірно вздовж довгих стін коридору аеротенках. Повне змішення в них стічної води з мулової сумішшю забезпечує вирівнювання концентрацій мулу і швидкостей процесу біохімічного окислення. Навантаження забруднень на мул і швидкість окислення забруднень практично незмінні по довжині споруди. Вони найбільш придатні для очищення концентрованих (БПКп до 1000 мг / л) виробничих стічних вод при значних коливаннях їх витрати і концентрації забруднень. В аеротенках-витискувачі воду і мул подають в початок споруди, а суміш відводять в кінці його. Аеротенк має 3-4 коридору. Теоретично режим потоку поршневий без поздовжнього перемішування. На практиці існує значна поздовжнє перемішування. Навантаження загрязне¬ній на мул і швидкість окислення змінюються від максимальних значень на початку споруди до найменших в його кінці. Такі споруди застосовуються в тому випадку, якщо забезпечується досить легка адаптація активного мулу. В аеротенках з рассре доточенной подачею води по його довжині поодинокі навантаження на мул зменшуються і стають більш рівномірними. Такі споруди використовуються для очищення сумішей промислових і міських стічних вод.

Робота аеротенках нерозривно пов'язана з нормальною роботою вторинного відстійника, з якого зворотний активний мул безперервно перекачується в аеротенк. Замість вторинного відстійника для відділення мулу від води може бути використаний флотатор.

Основні технологічні схеми очистки в аеротенках наведені на малюнку 2.

Малюнок 2 - Основні технологічні схеми очищення стічних вод в аеротенках. а - одноступінчатий аеротенк без регенерації; б - одноступінчатий аеротенк з регенерацією; в - двоступеневий аеротенк без регенерації; г - двоступеневий аеротенк з регенерацією; 1 - подача стічної води; 2 - азротенк; 3 - випуск мулової суміші; 4 - вторинний відстійник; 5 - випуск очищеної води; 6 - випуск відшарованого активного мулу; 7 - иловая насосна станція; 8 - подача зворотного активного мулу; 9 - випуск надлишкового активного мулу; 10 - регенератор; 11 - випуск стічних вод після першого ступеня очищення; 12 - аеротенк другого ступеня; 13 - регенератор другого ступеня.

У одноступінчастої схемою без регенератора можна інтенсифікувати процес очищення стоків. При наявності регенератора в ньому закінчуються процеси окислення і мул набуває початкові властивості. Двоступенева схема застосовується при високій вихідної концентрації органічних забруднень у воді, а також при наявності в воді речовин, швидкість окислення яких різко відрізняється. На першій ступені очищення БПК стічних вод знижується на 50-70%.

Для забезпечення нормального ходу процесу біологічного окислення в аеротенк необхідно безперервно подавати повітря. При аерації повинна бути забезпечена велика поверхня контакту між повітрям, стічною водою і мулом, що є необхідною умовою ефективного очищення.

Система аерації є комплексом споруд та спеціального обладнання, що забезпечує постачання рідини киснем, підтримання мулу у зваженій стані і постійне перемішування стічної води з мулом. Для більшості типів аеротенків система аерації забезпечує одночасне виконання цих функцій. За способом диспергування повітря в воді на практиці застосовуються три системи аерації: пневматична, механічна і комбінована.

При механічній аерації перемішування здійснюється механічними пристроями (мішалками, ТУРБІНКА, щитками і т.п.), які забезпечують дроблення струменів повітря, залученого безпосередньо з атмосфери обертовими частинами аератора (ротором).

Пневматичну аерацію, при якій повітря нагнітається в аеротенк під тиском, підрозділяють на три типи залежно від розміру бульбашок повітря: на дрібнопухирцевих (1 - 4 мм), среднепузирчатие (5-10 мм), крупнопузирчатих (більше 10 мм), Як розподільного пристрою для повітря в дріднопузирчасті системі аерації застосовуються дифузори, виготовлені з кераміки. Пластмаси, тканини у вигляді фільтрувальних пластин, трубок, куполів. Для отримання среднепуеирчатой ​​аерації застосовують перфоровані труби, щілинні і інші пристрої. Крупнопузирчатих аерація створюється відкритими трубами, соплами і т.п.

Сучасний аеротенкі - це гнучке в технологічному відношенні споруда, що представляє собою залізобетонний резервуар коридорного типу, обладнаний аераційної системою. Робочу глибину аеротенків приймає від 3 до 6 м, відношення ширини коридору до робочої глибині від 1: 1 до 2: 1. Для аеротенків і регенераторів кількість секцій має бути не менше двох; при продуктивності до 50 тис.м3 / сут призначається 4-6 секцій, при більшій продуктивності 8-10 секцій, всі вони робочі. Кожна секція складається з 2-4 коридорів.

Оксітенкі

Оксітенкі - це споруди біологічної очистки, в яких замість повітря використовується технічний кисень або повітря, збагачене киснем.

Основною відмінністю оксітенка від аеротенках, що працює на атмосферному повітрі, є підвищена концентрація мулу. Це пов'язано зі збільшеним масообмінних кисню між газовою і рідкою фазами.

Конструктивна схема оксітенка представлена ​​на малюнку 3. Він являє собою резервуар, круглої в плані форми з циліндричної перегородкою, яка відокремлює зону аерації від зони ілоотделенія.

Малюнок 3 - Конструктивна схема оксітенка

У середній частині циліндричної перегородки прорізані вікна для переміщення мулової суміші з зони аерації в ілоотделітеля, в нижній частині - для надходження поворотного мулу в зону аерації. У зону аерації за допомогою турбоаератора подається кисень.

Стічна вода надходить в зону аерації по трубі. Під впливом швидкісного напору, що розвивається турбоаератором, иловая суміш через вікна надходить в ілоотделітеля, в якому рідина рухається по колу; при цьому відбувається інтенсивне відділення і ущільнення мулу. Очищена вода проходить через шар зваженого активного мулу, доочищается від різних забруднень, надходить в збірний лоток і відводиться по трубці. Зворотний активний мул опускається по спіралі вниз і через вікна надходить в камеру аерації.

Крім розглянутих споруд біологічного очищення для цих же цілей можуть бути використані заглибні біофільтри, аеротенки з наповнювачами, анаеробні біофільтри. У цих спорудах активний мул частково знаходиться в підвішеному стані, а частково - в прикріпленому до матеріалу завантаження, т. Е. Вони займають проміжне положення між аеротенками і біофільтрами.

Анаеробні методи біохімічного очищення

Анаеробні методи знешкодження використовують для зброджування осадів, що утворюються при біохімічній очистці виробничих стічних вод, а також як перший ступінь очищення дуже концентрованих промислових стічних вод (БПКполн 4-5 г / л), що містять органічні речовини, які руйнуються анаеробними бактеріями в процесах бродіння. Залежно від кінцевого виду продукту розрізняють такі види бродіння: спиртове, пропіоновокисле, молочнокисле, метанове і ін. Кінцевими продуктами броже¬нія є: спирти, кислоти, ацетон, гази бродіння (СО2, Н2, СН4).

Для очищення стічних вод використовують метанове бродіння. Цей процес дуже складний і багатостадійний. Механізм його остаточно не встановлено. Вважають, що процес метанового бродіння складається з двох фаз: кислої і лужної (або метано-вої). У кислому фазі зі складних органічних речовин утворюються нижчі жирні кислоти, спирти, амінокислоти, аміак, гліцерин, ацетон, сірководень, діоксид вуглецю і водень. З цих проміжних продуктів у лужному фазі утворюються метан і діоксид вуглецю. Передбачається, що швидкості перетворень речовин в кислої і лужної фазах однакові.

Процес бродіння проводять в метантенках - герметично закритих резервуарах, для введення несброженного і відведення збродженого осаду. Схема метантенка показана на малюнку 4.

Малюнок 4 - Метантенк

Перед подачею в метантенк осад повинен бути по можливості зневоднений.

Основними параметрами аеробного зброджування є температура, яка регулює інтенсивність процесу, доза завантаження осаду і ступінь його перемішування. Процеси зброджування ведуть в мезофільних (30 - 35 ° С) і термофільних (50 - 55 ° С) умовах. Метантенк є залізобетонний резервуар з конічним днищем, забезпечений пристроєм для уловлювання і відведення газу, а також обладнаний підігрівачем і мішалкою. Застосовуються метантенки діаметром до 20 м і корисним об'ємом до 4000 м3.

Перемішування проводиться механічними мішалками або гідравлічними насосами. Використання для цієї мети насосів засноване на перекачуванні донних шарів осаду в верхні. Це призводить до розпушування бродить маси, тому що в процесі перемішування відбувається виділення газу. Впуск і випуск опадів проводиться за допомогою насосів.

Метантенки застосовуються для мінералізації опадів побутових і виробничих стічних вод, що містять доступні для мікроорганізмів органічні речовини.

Повного зброджування органічних речовин в метантенках досягти не можна. Всі речовини мають свою межу зброджування, залежить від їх хімічної, природи. В середньому ступінь розпаду органічних речовин становить близько 40%.

Для досягнення високого ступеня анаеробного зброджування необхідно дотримуватися по можливості високу температуру процесу, концентрацію беззольного речовини більше 15 г / л, інтенсивну ступінь перемішування, рН середовища 6,8-7,2. Знижують ефективність зброджування присутність катіонів тяже¬лих металів (міді, нікелю, цинку); надлишок іонів NH4 +, сульфідів, деяких органічних сполук і в тому числі детергентів.

Процес бродіння стічних вод ведуть в дві ступені. При цьому частина осаду з другого метантенка повертають в перший, У першій ступені забезпечують хороше перемішування.

Основною умовою роботи метантенка є наявність в ньому збродженого осаду, рясно заселеної мікроорганізмами, адаптованими до даного забруднення. Зброджених осад отримують в пусковий період очисної споруди. Для скорочення пускового періоду в спорудження вводять зрілий осад з працюючого метантенка або з інших джерел, наприклад, з каналізаційних колодязів, так як свіжий осад сбраживается дуже повільно (до 6 місяців). При співвідношенні 2: 1 зрілого осаду до свіжого відбувається порівняно швидка адаптація мікроорганізмів до даного забруднення і різкого скорочення пускового періоду.

Пусковий період супроводжується кислим бродінням при якому в мулової рідини накопичуються летючі жирні кислоти, знижується рН, зникає лужність. Вся бродячим маса набуває неприємного запаху через виділення індолу, скатол і меркоптана і сірий колір. У газоподібному фазі з'являється сірководень, убуває вміст метану і зростає кількість СО2.

Розкладається частина осаду стічних вод складається головним чином з вуглеводів, жирів і білкових речовин. Перебуваючи в однакових умовах, ці складові частини осаду минерализуются з різними швидкостями і досягають різної величини розкладання. Збудниками метанового бродіння в метантенке є ті ж групи мікробів, які беруть участь в мінералізації органічної речовини в двохярусному відстійнику. Тільки в метантенке ці процеси протікають більш напружено через те, що в ньому створюються сприятливі умови для розвитку анаеробної мікрофлори.

Найбільш інтенсивно процеси розпаду протікають в термофільних умовах. Термофільні мікроорганізми мають вельми енергійний обмін речовин; процеси осмотичного всмоктування і видалення непотрібних речовин з клітин відбувається швидше, ніж у мезофіл. При термофильном бродінні розпад органічної речовини досягає 55 - 65%. Крім того, в цих умовах відбувається відмирання патогенної мікрофлори кишкової групи.

Процеси розпаду можна прискорити введенням в бродячу масу концентрованих «биокатализаторов», які складаються з суміші ензимів, що виділяються бактеріями, що розкладають органічну речовину.

При бродінні в метантенках з одного кубометра твердої фази стічної рідини утворюється від 10 до 18 м3 газу, який в середньому містить 63-65% метану, 32-34% СО2. Теплотворна здатність газу 23 МДж / кг. Його спалюють в топках парових котлів. Пар використовують для нагрівання опадів в метантенках або для інших цілей.

Осад твердої фази, що не зруйнованої під час бродіння, містять мінеральні і органічні речовини, необхідні для нормального розвитку рослин, тому його можна використовувати як добриво. Крім того зброджених осад використовують у вигляді палива. Для цього його підсушують на мулових майданчиках, а потім формують в паливні брикети.

Широке використання біохімічного методу обумовлено:

1. Можливістю видаляти зі стічних вод різноманітні органічні та деякі неорганічні сполуки, що знаходяться у воді в розчиненому, колоїдному і нерастворенном стані, в тому числі і токсичні;
2. Простатою апаратурного оформлення;
3. Відносно невисокими експлуатаційними витратами;
4. глибиною очищення

До недоліків методу відносяться:

1. Високі капітальні витрати;
2. Необхідність суворого дотримання технологічного режиму очищення;
3. Токсична дія на мікроорганізми ряду органічних і неорганічних сполук;
4. Необхідністю розведення стічних вод в разі високої концентрації домішок.

Для визначення можливості подачі промислових стічних вод на біохімічні очисні споруди встановлюють максимальну концентрацію токсичних речовин, які не впливають на процеси біохімічного окислення і на роботу очисних споруд. При відсутності таких даних можливість біохімічного окислення встановлюється за біохімічним показником: при відносно БПК п / ХСК\u003e 50% речовини піддаються біохімічному окисленню. При цьому необхідно, щоб стічні води не містили отруйних речовин і домішок солей важких металів. Біохімічну очистку вважають повною, якщо БПКп стічної води<20 мг /л и неполной, если БПКп >  20 мг / л.