Сооружения биологической очистки сточных вод

Сущность биологической очистки состоит в окислении органических веществ микроорганизмами. Биологическую очистку сточных вод осуществляют в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки) и в условиях, близких к естественным (поля фильтрации и биологические пруды).

Биологические фильтры по пропускной способности подразделяют на капельные и высоконагружаемые.

По способу подачи воздуха различают биофильтры с естественной и искусственной вентиляцией. Для капельных биофильтров используют естественную вентиляцию, для высоконагружаемых биофильтров – как естественную, так и искусственную. В последнем случае биофильтры называют аэрофильтрами.

Капельные биофильтры состоят из следующих основных элементов: водонепроницаемого основания, дренажа, стенок (воздухонепроницаемых или воздухопроницаемых), фильтрующей загрузки и распределительного устройства. В плане капельные биофильтры могут иметь прямоугольную или круглую форму.

Рис. К-33. Капельный биофильтр

1 - дозирующий бак; 2 - распределительная сеть; 3 - фильтрующая загрузка; 4 – дренаж; 5 - сборный лоток

Сущность процессов, протекающих в биофильтре, такова.

На поверхности зерен загрузки фильтра сорбируются нерастворенные и коллоидные загрязнения, образуя биологическую пленку, заселенную микроорганизмами. Попадая на эту пленку, растворенные загрязнения сточных вод окисляются микроорганизмами. Отмершая пленка смывается сточной жидкостью и выносится из биофильтра.

Осветленная в первичных отстойниках сточная жидкость периодически через специальное устройство равномерно распределяется по площади биофильтра. Пройдя через слой загрузки и дренаж, жидкость собирается системой лотков и отводится по ним во вторичный отстойник. Назначение вторичного отстойника состоит в задержании отмершей биологической пленки, выносимой из биофильтра.

Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 1000 м³/сут. Рабочая высота биофильтра равна 1,5-2 м.

В качестве загрузочного материала для этих фильтров используют щебень и гальку прочных пород, а также керамзит и пластмассы. Крупность загрузочного материала для высоконагружаемых фильтров принимается равной 40-60 мм по всей высоте загрузки. Крупность материала нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м составляет 80-100 мм. Крупность загрузочного материала для капельных биофильтров принимается равной 30-50 мм, с постепенным увеличением по глубине. Высота загрузки принимается от 1,5 до 4,0 м.

Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижными разбрызгивателями или подвижными реактивными оросителями. Наибольшее распространение из неподвижных разбрызгивателей получили спринклерные установки. Спринклерная установка состоит из дозирующего блока, распределительных труб и спринклеров. Спринклерные головки-насадки, установленные на вертикальных отростках, соединены с распределительными трубами, уложенными в теле биофильтра.

Аэротенки относятся к сооружениям биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях. Обычно их выполняют в виде длинных железобетонных резервуаров (коридоров) глубиной 3-6 м и шириной 6-10 м, Поступающая в аэротенк осветленная жидкость смешивается с активным илом. Активный ил – это скопление микроорганизмов, способных сорбировать на своей поверхности органические загрязнения и окислять их в присутствии кислорода воздуха. Смесь осветленной сточной жидкости и активного ила по всей длине аэротенка продувается воздухом.

Рис.К-34. Схема работы аэротенка

1 - циркулирующий активный ил; 2 - избыточный активный ил; 3- насосная станция; 4 - вторичный отстойник; 5 – аэротенк; 6 - первичный отстойник

Из аэротенка смесь сточных вод с активным илом направляется во вторичный отстойник, где активный ил осаждается и затем возвращается в аэротенки. Этот ил носит название циркулирующего активного ила.

В результате роста микроорганизмов и сорбции органических загрязнений масса ила в аэротенках непрерывно возрастает. С увеличением его концентрации в аэротенках увеличивается вынос активного ила из вторичных отстойников и снижается качество очищенной воды. Для предотвращения этого часть активного ила (избыточный активный ил) не возвращается в аэротенки, а направляется на илоуплотнители.

Процесс разложения органического вещества в аэротенке протекает в три фазы. В первой происходят сорбция органических загрязнений на хлопьях активного ила и окисление легкоокисляющихся органических веществ. При этом БПК сточной жидкости резко снижается. Во второй фазе окисляются трудно окисляющиеся органические вещества, и происходит регенерация активного ила, т. е. восстановление его сорбирующей способности. В третьей фазе происходит нитрификация аммонийных солей.

Различают аэротенки с продувкой сточной жидкости сжатым воздухом и аэротенки с механической аэрацией. Первые получили большее распространение. Воздух в аэротенки подается воздуходувками по системе воздуховодов. Распределение воздуха в аэротенке производится через пористые керамические материалы (фильтросные пластины, керамические трубы, синтетические ткани).

Рис.К-35. Распределение воздуха в аэротенках

а - перфорированными трубами; б - фильтросными пластинами; 1-воздуховод; 2 - стояк; 3 - перфорированная труба; 4 - фильтросная пластина: 5 - воздушный канал