25. Биофильтры, аэротенки, окситенки.

Биофильтры

Биологические фильтры достаточно широко применяются очистки бытовых и производственных сточных вод при их объемном расходе до 30 тыс. м3/сут.

По типу загрузочного материала все биофильтры можно разделить на устройства с объемной и плоскостной загрузкой.

Объемный загрузочный материал состоит из гравия, керамзита, шлака с крупностью отдельных фракций 15 – 80 мм, а плоскостной материал – из пластмасс, керамики, металла, тканей и др. Биофильтры с объемной загрузкой делят на капельные (рис. 6.1), высоконагруженные (рис. 6.2) и башенные. Биофильтры с плоскостной загрузкой делятся на категории по типу загрузки: с жесткой засыпной, жесткой блочной и мягкой. Типы загрузки плоскостных биофильтров представлены на рис. 6.3.

Биофильтры с объемной загрузкой используют для полной биологической очистки. Их производительность по органическим загрязнениям лежит в пределах 200 – 800 г БПКполн на 1 м3 объема загрузочного материала в сутки. Биофильтры с плоскостной загрузкой применяются для тех же целей, однако их производительность более высокая: она достигает 2 кг БПКполн /м3·сут.

Аэротенки

Существуют различные классификации аэротенков: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным выпуском сточной жидкости (аэротенки промежуточного типа).

Аэротенки используют для полной или частичной очистки многих видов производственных сточных вод. Основные схемы аэротенков представлены на рис. 6.4.

В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Эти сооружения имеют один – четыре коридора. Сточная вода и ил в аэротенках-смесителях подводятся и отводятся равномерно вдоль длинных сторон сооружения. В аэротенках промежуточного типа можно рассредоточено подать либо воду (обычно применяется на практике), либо ил с отводом смеси сосредоточенно в конце аэротенка.

Очистка сточной воды в аэротенках осуществляется следующим образом. Вода после механической очистки смешивается с циркулирующим активным илом и, пройдя через аэротенк, поступает во вторичный отстойник. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается (окисляется) активным илом. Важнейшим конструктивным элементом каждого аэротенка является система аэрации, насыщающая обрабатываемую воду кислородом, поддерживающая активный ил во взвешенном состоянии и обеспечивающая постоянное перемешивание сточной воды с илом.

Различают три системы аэрации: пневматическая (воздух нагнетается в аэротенк под давлением), механическая (воздух поступает в аэротенк при вращении в нем жидкости мешалкой - эратором) и комбинированные.

Обычно продолжительность обработки сточной воды в аэротенке составляет 6 – 12 ч в зависимости от состава загрязнений. При проведении очистки в аэротенках биомасса активного ила увеличивается за счет протекания процессов синтеза клеток и других процессов.

Аэротенки-вытеснители коридорного типа применяют при начальной БПК не более 500 мг/л. На рис 6.5 представлена общая технологическая схема работы аэротенка-вытеснителя, а на рис. 6.6 конструкция указанного устройства, предназначенного для очистки сточных промышленных предприятий.

В конструкции аэротенка-вытеснителя для обработки химико-фармацевтических сточных вод использованы фильтросные трубы. Площадь аэрируемой зоны составляет ~ 50 % общей площади аэротенка.

Конструктивные размеры рассматриваемого устройства следующие: рабочая глубина – 5 м, ширина коридора – 6 м, число коридоров – 3, длина аэротенка – 36 – 66 м.

Аэротенки-смесители применяют для сточных вод с высокой начальной БПК, а также при резких колебаниях концентрации загрязняющих веществ в сточной воде.

Аэротенк двухкоридорный. Длина коридора – 135 м, ширина – 9 м, рабочая глубина – 5м. Сточная вода подается в коридор аэротенка рассредоточено через отверстия в распределительном лотке, расположенные на расстоянии 40 м друг от друга.

Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, где происходит их разделение. Осевший на дно отстойника ил отводится в специальный резервуар, а очищенная сточная вода поступает на дальнейшую доочистку или дезинфицируется.

Следует указать, что концентрация иловой массы в аэротенках составляет 2 – 5 г/л, расход воздуха 5 – 15 м3/м3 сточной воды. Производительность аэротенков лежит в широких пределах: от нескольких десятков кубометров сточных вод в сутки до 2 – 3 млн м3/сут.

Для очистки небольших количеств бытовых и производственных сточных вод (до ~700 м3/сут) используют циркуляционные окислительные каналы, представляющие собой в плане замкнутые кольцевые каналы, в которых устанавливают аэраторы.

Окситенки

Окситенки – это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.

Основным отличием окситенка от аэротенка, работающего на атмосферном воздухе, является повышенная концентрация ила. Это связано с увеличенным массообменном кислорода между газовой и жидкой фазами.

Рекомендуемая концентрация ила в окситенках составляет 6 – 8 г/л. Возможна работа данного устройства и при более высоких концентрациях активного ила.

Он представляет собой резервуар, круглой в плане формы с цилиндрической перегородкой, которая отделяет зону аэрации от зоны илоотделения.

В средней части цилиндрической перегородки прорезаны окна для перемещения иловой смеси из зоны аэрации в илоотделитель, в нижней части – для поступления возвратного ила в зону аэрации. В зону аэрации с помощью турбоаэратора подается кислород.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубе. Под воздействием скоростного напора, развиваемого турбоаэратором, иловая смесь через окна поступает в илоотделитель, в котором жидкость движется по окружности; при этом происходит интенсивное отделение и уплотнения ила. Очищенная вода проходит через слой взвешенного активного ила, доочищается от различных загрязнений, поступает в сборный лоток и отводится по трубке. Возвратный активный ил опускается по спирали вниз и через окна поступает в камеру аэрации.

Кроме рассмотренных сооружений биологической очистки для этих же целей могут быть использованы погружные биофильтры, аэротенки с заполнителями, анаэробные биофильтры. В этих сооружениях активный ил частично находится во взвешенном состоянии, а частично – в прикрепленном к материалу загрузки, т.е. они занимают промежуточное положение между аэротенками и биофильтрами.