Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках и биофильтрах

Однако, рекомендованный  СНиП 2. 04.03. – 85 диапазон гидравлической нагрузки на биофильтры с плоскостной загрузкой, обеспечивающий стабильный эффект очистки сточных вод, может быть несколько расширен. Согласно исследованиям, проводимым еще в конце 70-х, начале 80-х годов 20 столетия, показали, что при изменении гидравлической нагрузки от 5 до 120 м³/(м² сут) на поверхности загрузки легко образуется биопленка, имеющая стабильный состав, при больших значениях по гидравлической нагрузке, эффект очистки составлял 60%. [8]                

Для высоконагружаемых биофильтров  рециркуляция может быть необходимой и полезной для достижения 50 – 70% эффекта очистки сточных вод и невыгодной при достижении большего эффекта, так как увеличение коэффициента рециркуляции свыше определенных пределов вызывает лишь незначительное повышение эффекта очистки стоков.[8] 

Сравнительная оценка показывает, что биофильтры с плоскостной загрузкой обладают большей производительностью и эффективностью, чем биофильтры с объемной загрузкой. Если окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15 – 0,25 кг/(м³ сут), а высоконагружаемых – 0,6 – 0,7 кг/м³ сут, то окислительная мощность фильтра с плоскостной загрузкой может быть доведена до 1,9 кг/м³сут. Наибольший экономический эффект наблюдается при применении биофильтров с плоскостной загрузкой для неполной биологической очистки сточных вод. Так, по данным американских исследователей, при очистке сточных вод фабрик по замораживанию продуктов, а также сточных вод целлюлозно-бумажного завода в диапазоне нагрузок по БПК от 3 до 14 кг/м³ сут, снижение БПК в среднем составляло 53%, то есть окислительная мощность по снятой БПК достигала 7 кг/(м³ сут).  [8]

 

3. Биофильтры – стабилизаторы 

Представляют собой модификацию биологических фильтров с плоскостной загрузкой. 

Основанием для разработки этих сооружений очистки сточных  вод явился эффект высокой концентрации кислорода в фильтрате. Одновременно было установлено, что биопленка продолжает потреблять растворенный кислород во вторичном отстойнике.

Сущность работы биофильтров-стабилизаторов в том, что путем неоднократного возврата биопленки на фильтр вместе с циркулирующей жидкостью, можно  добиться более глубокой очистки сточных вод с одновременной стабилизацией избыточной биомассы. Такая работа фильтра возможна лишь при достаточной пористости загрузочного материала, с тем чтобы избежать его заиливания.

Биофильтр-стабилизатор состоит из:

• биологического фильтра
• расположенного под ним стабилизатора.

Стабилизатор имеет отстойную  зону, размещенную по его периферии. Загрузочный материал биофильтра – перфорированная винипластовая рулонная пленка, навешиваемая вертикальными полосами через 50 мм.

 Загрузка имеет следующие  характеристики:

• пористость – 98%,
• удельную поверхность 66 м²/м³. [8]

Подобная загрузка способна выдержать практически любую нагрузку по органическим загрязнениям сточных вод без опасности заиливания и позволяет осуществлять работу биофильтра с естественной аэрацией.

Биохимическая очистка в  данном сооружении очистки сточных  вод осуществляется как на закрепленной на загрузке биопленкой, так и циркулирующей избыточной биопленкой.

 

 

 

 Установка работает следующим образом: 

Исходные сточные воды поступают в приемный резервуар насосной станции, куда направляется также и рециркулируемая жидкость из нижней части стабилизатора вместе с избыточной биопленкой. Насосом эта смесь подается на распределительное устройство биологического фильтра. При прохождении сточных вод через загрузку очищенная жидкость насыщается кислородом. Этот кислород расходуется в стабилизаторе на окисление (минерализацию) избыточной биопленки и доочистку сточных вод. Потребное количество растворенного кислорода регулируют, изменяя степень рециркуляции и интенсивность орошения загрузки. Очищенная сточная вода осветляется в отстойной зоне стабилизатора и отводится из сооружения. В биофильтре-стабилизаторе производится окисление загрязнений сточных вод, находящихся во взвешенном, коллоидном и растворенном состояниях, а также минерализация прирастающей биомассы. Таким образом, при использовании этих сооружений не требуется устройство первичных и вторичных отстойников, а также сооружения для стабилизации избыточной биомассы. Биофильтр-стабилизатор обслуживается одним насосом.

 

 

4. Устройство биофильтров

Биофильтр состоит из:

• фильтрующего загрузочного материала биофильтра, помещенного в резервуар круглой или прямоугольной в плане формы;
• водораспределительной системы биофильтра, обеспечивающей равномерное орошение поверхности загрузки биофильтра обрабатываемой сточной водой;
• дренажного устройства для удаления смеси обработанной сточной воды и отработавшей биопленки биофильтра;
• воздухоподающей системы, с помощью которой обеспечивается поступление внутрь биофильтра необходимого для окислительных процессов воздуха.

Высота слоя загрузочного материала, размещаемого над дренажным  устройством, составляет в зависимости  от конструкции биофильтра 1—16 м, однако наиболее распространенной является высота слоя загрузки 2—4 м.

Расстояние между дренажным  устройством и днищем биофильтра не менее 0,6 м. С учетом климатических  условий района строительства, пропускной способности очистных сооружений, режима притока сточных вод, их температуры и вида загрузочного материала, размещают в отапливаемых или неотапливаемых помещениях либо на открытом воздухе. 
В зимнее время внутрь биофильтров может подаваться подогретый воздух.  
 
Биофильтры, как правило, устанавливают после сооружений механической очистки. Они могут осуществлять полную и неполную биологическую очистку. По технологической схеме работы станций биофильтрации биофильтры могут устанавливаться в одну, две и более ступеней. При двухступенчатой биологической очистке в качестве первой ступени целесообразно применять биофильтры с плоскостной загрузкой, а в качестве второй — биофильтры с объемной загрузкой или аэротенк. На каждой ступени рекомендуется иметь не менее двух рабочих секций биофильтров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

1. При наличии различных производств, заводов и мелких предприятий, которые используют огромные объёмы природных ресурсов, Всё чаще стоит вопрос о загрязнении окружающей среды, в частности воды. Сточные воды неся в себе огромное количество вредных и опасных веществ попадают в природные водоёмы и почву, уничтожая живые организмы и растительность.

Исходя из этих проблем  были созданы устройства для очистки  сточных производственных и бытовых  вод. Наиболее распространенные устройства – это устройства биохимической  очистки. Из производительность позволяет  не только очистить сточные воды от примесей и вредных элементов, но и насытить воду кислородом и полезными  бактериями, необходимые для окружающей среды. Разумеется очистку сточных вод нельзя назвать полноценной если очистка данной воды была произведена только биохимическим методом. Очистку воды необходимо производить комплексным методом. Данный метод более затратный, но эффект от него превзойдёт все ожидания.

2. Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках имеет внушающие результаты: Вода обогащается кислородом, активный ил не выходин за пределы аэротенка, в очищенной воде образуются полезные микроорганизмы.
3. Биохимическая очистка сточных вод в биофильтрах необходима на тех производствах, где идёт большой водообмен (необходима очистка большого количества воды) и на тех производствах, где установка аэротенка невозможна из-за взаимодействия активного ила и вредных производственных бактерий (вспенивание активного ила).

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Химия и микробиология воды: Учебник для студентов вузов. – М.:Высш. Шк., 1983. – 280 с.
2. http://uchebniki.ws/16721005/ekologiya/zaschita_gidrosfery_sbrosov_vrednyh_veschestv
3. http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-enciklopedia-tehniki/88.htm
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%8D%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BA
5. http://do.gendocs.ru/docs/index-103960.html?page=5
6. http://www.vodalos.ru/ochistka-v-biofiltrah
7. http://stroy-aqua.com/kanalizaciya/prochistka/ochistka-stochnyx-vod.html
8. http://mediana-eco.ru/information/stoki_biological/analis
9. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%82%D0%BE%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D1%8B
10. http://gardenweb.ru/aerotenki
11. http://engineeringsystems.ru/b/biofiltr.php
12. http://ecologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st014.shtml

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика сточных вод

Таблица 1.1. Характеристика бытовых и производственных сточных вод [1].

Воды	Происхождение	количество	Внешний вид	Режим выпуска	Взвешенные вещества	Реакция среды	Химический состав	токсичность	Типичность состава свойств	Гигиеническое значение	Метомее обезвреживания
Бытовые	Образуются в результате хозяйственно-бытовой деятельности и физиологических выделений  людей.	Ограниченно пределами водопотребления  населения для физиологических  и культурно-бытовых нужд	Однообразный	Ограниченная степень  неравномерности, определяющаяся бытовыми условиями жизни населения	Постоянный по качеству и  количеству	Нейтральная или слабощелочная	Однообразный, преобладают  органические соединения животного  или растительного происхождения	Не свойственна	Заметно выражена, колебания  концентрации зависят от уровня водопотребления	Преимущественно эпидемиологические значения, всегда общесанитарное	Биологические на типовых  сооружениях с обеззараживанием
производственные	Образуются в результате технологических процессов, сопровождающихся удалением отходов, поторей сырья, реагентов или готовой продукции	Определяется потребностями  технологических процессови характерезуются  значительными колебаниями	разнообразный	Различный – соответственно технологическому процессу, может быть весьма неравномерным	Крайне разнообразные  по качеству и количеству	От сильнощелочной до сильнокислой, не редко меняется во времени	Различный, могут преобладать  органические синтетические вещества или минеральные соеинения	Может обнаруживаться в различной  степени	Выражена лишь для одинаковых производств	Преимущественно общесанитарное значениеиногда эпидемиологическое, часто  токсикологическое	Разнообразно, часто химико-механические, обеззараживание как исключение.

 

 

Приложение1. Основные показатели технико-экономических сравнений биофильтров с пластмассовой загрузкой с высоконагружаемыми биофильтрами и аэротенками.[12]

 

Показатели	Варианты сравнения
	Биофильтры с пластмассовой  загрузкой	Высоконагружаемые биофильтры	аэротенки
Пропускная способность, м3 Суточная Годовая	1000 365000	1000 365000	4200 1533000
Капитальные затраты, руб	22600	33450	130360
Капитальные затраты на 1 м3 суточной пропускной способности, руб	22.6	33.4	31.03
Годовые эксплуатационные затраты, руб В том числе: Затраты на обслуживающий  персонал Стоимость электроэнергии Стоимость тепловой энергии Амартизационные отчисления Затраты на текущий ремонт Прочие расходы	4386   1257 87 890 1780 226 148	6125   1406 434 1110 2642 335 197	29503   5400 15500 1002 4904 1303 1030
Приведенные затраты, тыс.руб.	7.1	10.14	45.153
Годовой экономический эффект, тыс.руб.	3.04	-	-
Условная стоимость очистки 1м3 сточных вод, коп	1.2	1.69	1.92
Экономия капитальных  затрат: Тыс.руб %	10.85 32	- -	- -

 

 

Приложение 2. Технико-экономические показатели станций аэрации и биофильтрации пропускной способностью 25 тыс. м³/сут.[12]

Показатели	Очистные сооружения
	Аэротенки	Биофильтра  гравийной  и асбестоцементной загрузкой
Расход осадка, направляемого  в метантенки: По сухому в-ву, т/сут Влажного, т/сут	9 225	7.25 141.07
Количество газа уходящего  из метантенков, м3 в 1 год	990975	810300
Расход газа на обогрев  метантенков, м3/год	759200	474500
Избыток газа м3/год	231775	335800
Объём конденсирующего в  метантенках пара, м3 в 1 сутки	11.8	7.39
Объём сброженного осадка, м3 в 1 год При его влажности: 96.6% 97,5%	- 85500	53500 -
Количество ила влажностью 80% вывозимого с иловых площадок м3 в 1 год	11450	9100
Количество дренажной  воды, поступающей на очистку с  иловых площадок, м3 в 1 сут.	202.7	121.29
Годовой расход электроэнергии, кВт ч.	2436845	669018