Биохимический реактор: устройство, использование

Установка для очистки сточных вод состояла из нейтрализаторов, резервуара для разбавления и смешения, первичных биофильтров с рециркуляцией, вторичных отстойников и вторичных биофильтров. Сточные воды этого завода содержали жирные кислоты, глицерин, жиры, масла, синтетические детергенты, крезол, фенолы и другие примеси. Поступающие сточные воды имели БПК₅ = 5000-4-19000 мг/л и рН=1,5; очищенные сточные воды имели БПКб = 50 мг/л и рН = 7.

Биофильтры системы "Ингрем" применяют также для очистки сточных вод заводов целлюлозно-бумажной и пищевой промышленности, молочного и текстильного производства, птицеферм и других предприятий. При нагрузках по БПК₅ 7,5 и 2 кг/ (м³-сут) снижение БПК составляет соответственно 70 и 90;%

Джерманом было доказано, что применение биофильтров с пластмассовой загрузкой для очистки бытовых сточных вод экономически целесообразнее применения для этих целей биофильтров, загруженных гравием. Были запроектированы две установки для очистки бытовых сточных вод с расходом 38 тыс. м³/сут, имевших начальную БПК, равную 200 мг/л. Одна установка имела двухступенчатые биофильтры (по две в каждой ступени) диаметром 39,6 м и высотой 1,8 м с гравийной загрузкой; вторая- двухступенчатые биофильтры диаметром 11,4 м и высотой 3,2 м с гофрированной синтетической загрузкой типа "Сэфпак". БПК очищенных сточных вод составила 30 мг/л. Стоимость установки, имеющей в своем составе биофильтры с пластмассовой загрузкой, оказалась на 21% меньше стоимости установки с гравийными биофильтрами; затраты на их эксплуатацию были примерно одинаковыми.

По исследованиям Берриджа биофильтры с пластмассовой загрузкой могут быть использованы для очистки смеси иловой воды, образующейся при тепловой обработке осадка (БПК - 5000 мг/л, концентрация взвешенных веществ - 2000 мг/л) и бытовых сточных вод. В его опытах при кратности смешения 1:10 и гидравлической нагрузке 5,4 м³/(м³-сут) окислительная мощность по снятой БПК составляла 2-3 кг/(м³-сут). Берридж считает, что сточную воду после биофильтров можно подавать в головные сооружения станции биологической очистки сточных вод.

Чипперфильд приводит данные по очистке сточных вод ряда заводов на биофильтрах с загрузкой из гофрированных листов поливинилхлорида. Исследования проводились в полупроизводственных и производственных условиях на одно-, двух- и многоступенчатых установках со сточными водами, имеющими высокую БПК. Сточные воды спиртового завода с БПК 900- 1000 мг/л очищали на производственной двухступенчатой установке с высотой слоя загрузки биофильтров 5,4 м. Снижение БПК на I и II ступенях составило соответственно 69 и 78% при нагрузках по БПК 2,1 и 0,7 кг/(м³-сут); полное снижение БПК - 96,5%. Очистка сточных вод пивоваренного и дрожжевого заводов осуществлялась по трех- и двухступенчатым схемам. При БПК поступающих сточных вод 1100 и 4500 мг/л полное снижение БПК составляло соответственно 84 и 80%. При очистке бытовых сточных вод со значительной примесью производственных сточных вод текстильных предприятий (БПК смеси 500 мг/л) снижение БПК составляло 60-80%, что зависело от величины гидравлической и органической нагрузки. Во всех случаях аэрация была естественной; применялась рециркуляция; заболачиваемость загрузки отсутствовала даже при высоких гидравлических нагрузках. Чипперфильд рекомендует применять двух- и трехступенчатую схему биологических окислителей при высоте биофильтров до 6-9 м и нагрузке по БПК до 6 кг/(м³-сут).

При расширении станции биофильтрации в г. Сидар-Рапидсе (США) было экономически обосновано решение о применении биофильтров с пластмассовой загрузкой. Канализационная очистная станция принимала сточные воды г. Сидар-Рапидса (с населением ПО тыс. чел.) и, кроме того, производственные сточные воды предприятий по переработке мяса, зерновых и молочных продуктов, а также по обработке металлов, что эквивалентно расходу бытовых сточных вод от 580 тыс. чел. Сооружения были рассчитаны на прием сточных вод в количестве 107 тыс. м³/сут. В связи со значительным увеличением расхода производственных сточных вод потребовалось увеличить число сооружений. Еще до расширения станции были проведены исследования по сравнению эффективности работы биофильтров с двумя типами загрузки - из гравия и из пластмассы. Было установлено, что биофильтры с пластмассовой загрузкой (2 биофильтра диаметром 36,6 м и высотой 6,3 м) более экономичны, чем биофильтры с загрузкой из гравия (14 биофильтров диаметром 40,5 м и высотой 1,8 м). Применение биофильтров с пластмассовой загрузкой позволило сократить общий объем загрузки в 2,4 раза, а занимаемую под очистными сооружениями площадь - в 10 раз. При суточной нагрузке по БПК на биофильтр с пластмассовой загрузкой 2,52 кг/м³, а на биофильтр с гравийной загрузкой 0,8 кг/м³ степень очистки по БПК составила соответственно 78 и 66%.

Хемимг считает допустимым подавать сточные воды на биофильтры с пластмассовой загрузкой, не подвергая их первичному отстаиванию, поскольку поры биофильтров практически не заиливаются. Было отмечено, что при залповом поступлении токсичных примесей биопленка быстро восстанавливает свою работоспособность.

Пример повторного использования сточных вод, прошедших очистку на биофильтрах (в качестве которых использовались градирни), приводит Мохлер. Нефтесодержащие сточные воды в количестве 13 200 м³/сут, пройдя нефтеотделитель, смешивались со сточными водами, не загрязненными нефтью, и поступали в буферный пруд вместимостью 31 000 м³, из которого часть сточных вод подавалась насосами на вентиляторные градирни. Очищенные сточные воды использовались в качестве подпиточной воды в оборотной системе водоснабжения. Система успешно работала в течение И лет: снижение концентрации фенолов достигало 99,9%, нефти -84%, ХПК и БПК более 90%.

Мидлбрук описал опыты по очистке сточных вод химического завода на опытной установке с загрузкой типа "Сэфпак". В результате опытов было установлено, что биофильтры с синтетической загрузкой могут надежно снижать БПК сточных вод на 70%, концентрацию взвешенных веществ на 80% и нормально работают пои температуре сточных вод 45-50°С.

При очистке сточных вод крафт-целлюлозного и крахмального заводов на биофильтрах с загрузкой из поливинилхлоридных труб с продольными внутренними перегородками ( в поперечном сечении) типа "Клоузенил" (рис. 3) снижение БПК превышало 80%. При этом начальная БПК сточных вод крафт-целлюлозного завода составляла 1000- 3500 мг/л и крахмального завода - 3000 мг/л. Нагрузка по БПК колебалась от 0,5 до 1,5 кг/(м³-сут) при гидравлической нагрузке 2-12 м³/(м³Х сут). В условиях опыта длина труб составляла 2,5 м, диаметр 80 мм, толщина стенки труб 0,5 мм.

Рис. 3. Биофильтр с загрузкой из поливинилхлоридных труб типа 'Клоузенил' а - общий вид; б - загрузка с перегородками; в - то же, без перегородок

Шульцем были проведены исследования на биофильтре с загрузкой из металлической проволочной сетки. Биофильтр состоял из семи параллельных вертикальных сеточных секций, покрытых латексом. Размер каждой секции составлял 0,9 Х 1,8 м, расстояние между ними равнялось 50 мм; площадь биофильтра в плане 0,27 м², объем загрузки 0,5 м³. На биофильтр непрерывно подавалась смесь отстоенных бытовых сточных вод и молочной сыворотки в количестве 4,5 м³/(м²-суг) при нагрузке по БПК₅ 0,11 -1,23 кг/(м³-сут). Через 32 сут работы были обнаружены обрастания (толщиной до 16 мм), состоявшие из последовательных слоев серобактерий, зооглейных бактерий и грибов. Эффект очистки колебался от 66 до 95%. При подаче на биофильтр только бытовых сточных вод при гидравлической нагрузке 4,5-10 м³/(м²-сут) эффект очистки достигал 90%, обрастания были тонкими (1-2 мм) и не обнаруживалось ярко выраженных участков заиливания, свидетельствующих об анаэробных условиях. Эта конструкция позволяет регулировать толщину биообрастаний (до 2-3 мм), что необходимо для создания аэробных условий в толще обрастаний.

В качестве жестких засыпных загрузочных материалов для биофильтров могут быть применены различные пластмассовые, керамические и металлические изделия (со значительной удельной площадью поверхности, высокой степенью пористости и малой плотностью), которые применяются в массообменных колоннах и аппаратах (рис. 4). В настоящее время в США выпускаются различные виды насадок, изготовленных из полипропилена, полиэтилена, жесткого поливинилхлорида и полистирола, плотность которых составляет в среднем 80 кг/м³.

Рис. 4. Жесткие засыпные загрузочные изделия: а - кольца Рашига; б - кольца с перегородкой; в - кольца с крестообразной перегородкой; г-кольца Палля; д - седла Берля; е - седла 'Инталокс'

В Англии запатентована загрузка для биофильтров, которая изготовляется из пенопласта (полиуретана, полистирола, полиэтилена и др.) в форме кубов, колец, шаров, имеющих пористую поверхность. Плотность такой загрузки по сравнению с плотностью коксовой и гравийной загрузок меньше соответственно в 7 и 34 раза.

В качестве загрузки для вентилируемых биофильтров в Австрии используют пористые материалы в виде застывшей пены естественного происхождения, которые могут иметь форму пластин, листов или кусков.

Во Франции предложена загрузка для биофильтров, представляющая собой отрезки труб, заполненные гофрированными пластмассовыми элементами, которые создают полезную удельную площадь поверхности, примерно равную 120 м²/м³. Предлагается также загружать биофильтры каким-либо волокнистым материалом (натуральным или синтетическим), что значительно увеличивает площадь контакта со сточными водами и повышает пропускную способность сооружений.

В ФРГ для массообменных колонн и биофильтров используют загрузку в виде полых цилиндров с прорезанными в их боковой поверхности отверстиями, расположенными в шахматном порядке. Площадь отверстий занимает 30-60% боковой площади поверхности цилиндра. Круглые или многоугольные отверстия имеют площадь 3 мм², прямоугольные-6 мм².

В США для загрузки биофильтров применяют призматические шестигранные блоки из обожженной глины. Вдоль оси призмы блоки имеют отверстия диаметром 2,5 см, создающие развитую поверхность для образования биологической пленки. Блоки устанавливаются на ребрах треугольного сечения, обеспечивающих свободный доступ воздуха для естественной вентиляции. Очищенная сточная вода собирается в каналах, на которых лежат поддерживающие фильтр ребра. В США запатентована загрузка для биофильтров, состоящая из расположенных друг над другом горизонтальных решеток с воздушными прослойками между ними. Решетки образованы Т-образными элементами высотой 50 мм, шириной поверху б мм и толщиной 2,5 мм. Сточные воды, попадая на решетки, частично дробятся на капли, падающие на нижние ряды, а частично стекают по ним тонкой пленкой.

В качестве загрузки биофильтра предложено также использовать изогнутые в форме сот или полусот листы асбестовой бумаги, предварительно пропитанной водным раствором фосфата какого-либо металла (например, алюминия в количестве 10- 40% начального веса асбестовой бумаги) и высушенной в печи. Соты или полусоты образуются путем склеивания эпоксидными смолами соответствующим образом согнутых листов асбестовой бумаги. Обработка фосфатом металла необходима для придания жесткости загрузке, улучшения ее водоустойчивости и уменьшения эрозии. Преимуществами рекомендуемой загрузки являются образование на ней биопленки через б-7 ч после начала работы (вместо нескольких суток при обычной загрузке); сильно развитая поверхность; негорючесть; малая плотность (30-58 кг/м³ в зависимости от поперечного профиля); значительное количество биопленки на единицу массы (3,1 кг биопленки на 1 кг загрузки). Конструкция монтируется на 16 трубках (диаметром 1,9 см), расположенных по 4 трубки в каждом углу биофильтра и изготовленных из того же материала. Сточные воды подаются сверху, воздух поступает снизу.

Представляет интерес загрузка (рис. 5), состоящая из квадратных в плане секций, в каждую из которых входят 64 вертикально установленных, сваренных друг с другом пластмассовых трубки одинаковой длины, равной 300 мм (диаметр 38-40 мм). Загрузка по высоте состоит из четырех секций, отделенных друг от друга (на расстоянии 160 мм) четырьмя трубчатыми устройствами (по углам). Каждое устройство состоит из двух пластмассовых труб разного диаметра. Трубу меньшего диаметра и большей длины помещают в трубу большего диаметра таким образом, чтобы с обеих концов последней выступали одинаковые отрезки, образующие вставные элементы. При монтаже блока выступающие концы труб меньшего диаметра вводятся в отверстия соответствующих труб верхней и нижней секции.

Рис. 5. Блок из пластмассовых труб: а - секция из 64 труб; б - устройство для разделения секций

На кафедре канализации ЛИСИ предложена загрузка из винипласта в виде сотовых плит с четырехгранными ячейками, две грани которых наклонены к горизонтальной плоскости пол углом 45°. Сотовые плиты укладывают одна на другую таким образом, чтобы наклонные грани ячеек одной плиты были повернуты па 90° по отношению к наклонным граням ячеек другой плиты. Пористость загрузки составляет 80%, удельная площадь поверхности-190 м²/м³, плотность - 280 кг/м³.

Следует особо остановиться на пластмассовой загрузке типа "Флокор", выпускаемой английской фирмой "IСI". Специальной машиной путем вакуумной формовки в разогретом состоянии из рулонного поливинилхлорида толщиной 1 мм изготовляются более тонкие гофрированные в двух направлениях листы со стыковочными устройствами на гребнях гофра. Гофрированные листы прокладываются плоскими листами, имеющими отверстия, и соединяются в блоки размером 0,6X0,6X1,2 м (рис. 6). Изделия этой фирмы эксплуатируются в ряде европейских стран и США.

Той же фирмой разработан ряд конструктивных решений блоков типа "Фловик", которые могут быть использованы для загрузки массообменных колонн, градирен и биофильтров. Эти блоки выполнены из чередующихся пластмассовых плоских и гофрированных листов различной конфигурации (типы А, В, С). Блоки типа А имеют листы, гофрированные в одном направлении, а блоки типов В и С-в двух направлениях с различной длиной волны. Загрузка типа "Фловик" по своей конструкции сходна с загрузкой типа "Флокор" и отличается лишь длиной и высотой гофра.

В Японии в качестве мягкого загрузочного материала используют нейлоновую ткань.

В Англии и ФРГ предложена рулонная загрузка (рис. 7), образованная путем спиральной намотки двух поливинилхлоридных лент (плоской и гофрированной) толщиной 0,5 мм, скрепляемых между собой. Рулоны загрузки устанавливают вертикально, вплотную друг к другу.

Рис. 7. Спиральная рулонная загрузка: а - в рабочем состоянии; б - элемент спиральной загрузки

В табл. 1 приведены показатели основных видов загрузочных материалов из пластмасс, применяемых за рубежом.

Таблица 1. Основные типы блочных загрузочных материалов для биофильтров, применяемых в зарубежной практике

В качестве загрузочного материала может быть использована винипластовая пленка в виде рулонов или вертикально подвешенных изделий. В СССР выпускают гладкую винипластовую пленку, а также перфорированную и гофрированную. Толщина такой пленки 0,35-0,9 мм, ширина 0,4-0,8 м; площадь отверстий на перфорированной пленке составляет свыше 50% общей площади (диаметр отверстий 2,8 мм, высота гофра до 2,5 мм). Масса 1 м² перфорированной и гофрированной пленки составляет 280 г. Возможный температурный диапазон эксплуатации от -20 до +60°С. Перфорированно-гофрированная пленка (без учета отверстий, поскольку они быстро зарастают биопленкой) массой 1 т имеет площадь поверхности, равную 7140 м².

Таким образом, результаты проведенных исследований и данные эксплуатации биофильтров с плоскостной загрузкой указывают на широкий диапазон их применения для очистки бытовых и производственных сточных вод.

Наиболее индустриальной и перспективной является блочная загрузка, которая значительно ускоряет строительство биофильтров.

биохимический реактор биофильтр загрузочный

ГЛАВА 4. ПОГРУЖНЫЕ БИОФИЛЬТРЫ

Еще в 1917 г. в России была выдана "Привилегия на способ биологического очищения воды, отличающейся тем, что в бассейне с очищаемой водой повторно погружаются и поднимаются для предоставления действию воздуха железный каркас с натянутыми в нем проволоками, на которые насажены пластины из пробки, ваты или кусков ткани, или тела из легкого материала". Этот принцип работы биофильтров нашел свое техническое применение лишь в 60-х годах. Такие конструкции биофильтров получили название погружных (рис. 8).

Рис. 8. Погружные биофильтры: а - одноступенчатый погружной; б - пятиступенчатый погружной с промежуточным отстойником; 1 - подводящий лоток; 2 - резервуар; 3 - вал; 4 - диски; 5 - отводящий лоток; 6 - перепускной канал; 7 - отстойник

В ФРГ для погружных биофильтров были использованы диски диаметром от 0,65 до 3 м; при диаметре диска 3 м оптимальная частота вращения составляла 2-3 мин^-1. Большую роль играла степень погружения дисков: наибольший эффект достигался, когда их опускали в жидкость на 0,45 диаметра, т. е. оси валов находились несколько выше уровня сточных вод. При вращении валов развивающиеся на пластмассовых дисках микроорганизмы попеременно приходили в контакт с воздухом и со сточными водами, благодаря чему создавались хорошие условия жизнедеятельности биопленки. Предложена также конструкция агрегата, смонтированного на автоприцепе, что позволяет доставлять установку в любое место, быстро ее монтировать и демонтировать.

Хартман изучал работу погружных биофильтров для очистки различных производственных и бытовых сточных вод в Штутгарте и Цюрихе. В этих биофильтрах пакеты пластмассовых дисков (по 30-180 дисков в каждом пакете) укреплялись на валу на расстоянии 15 мм друг от друга. Диски до половины погружались в лоток, через который пропускались сточные воды. На дисках, вращающихся с частотой до 1,5 мин^-1, развивалась биопленка, аналогичная по составу пленке биофильтров. Такие биофильтры малочувствительны к колебаниям расхода и концентрации сточных вод, что позволяло достигать любой степени очистки. Кратковременные залповые поступления сточных вод незначительно ухудшали качество очистки.

По сравнению с аэротенками погружные биофильтры менее чувствительны к токсичным веществам, минеральным маслам и синтетическим детергентам. Пропускная способность этих биофильтров снижалась только при длительных перегрузках сооружений. Объем первичных отстойников рассчитывали на 0,5-1 ч пребывания сточных вод, а вторичных отстойников - на 1,5 ч. Целесообразно применение многоступенчатых установок.

Во Франции была предложена конструкция биофильтра, представляющего собой барабаны, вращающиеся вокруг горизонтальной оси и погруженные на 1/3 своего диаметра в лоток, по которому циркулируют обрабатываемые сточные воды. Барабан состоит из трех дисков, между которыми укреплены желоба со вставленными в них насадками типа щеток. На развитой поверхности насадок образуется биопленка.

Пепель исследовал работу погружного биофильтра, который состоял из пластмассовых дисков толщиной 15 мм и диаметром 3 м, смонтированных на общем валу на расстоянии друг от друга, равном 20 мм. Диски вращались в резервуаре, в который поступали предварительно очищенные сточные воды. Биопленка образовывалась через 2-3 сут после пуска установки. Очищенные сточные воды из резервуара поступали в осветлитель, осадок из которого обезвоживался и обрабатывался в перегнивателе. Работа погружных биофильтров была устойчивой при колебаниях концентрации загрязнений сточных вод. На погружных биофильтрах можно обрабатывать концентрированные производственные сточные воды от пивоваренных, молочных, консервных и других заводов. В сочетании с аэротенками, когда 60% загрязнений первоначально снимает погружной биофильтр, а остальное количество - аэротенк, возможно увеличение пропускной способности установки в 8 раз.

Марки исследовал очистку сточных вод Цюриха на четырехступенчатых погружных биофильтрах. При расходе сточных вод 4; 26 и 40 м³/сут концентрация кислорода в очищенных сточных водах составляла соответственно 4,7; 3,6 и 0,4 мг/л; эффект очистки по снятой БПК₅ достигал 85, 57 и 55%.

Блю описал станции очистки сточных вод, работавших с использованием погружных биофильтров, обслуживавших населенный пункт с числом жителей от 120 до 500 чел. Биологические диски, изготовленные из пластмасс, имели диаметр 2-3 м и толщину 10 мм; расстояние между ними составляло 20 мм; частота вращения вала 2-3 мин^-1.

В ГДР в комплексы очистных сооружений, предназначенных для очистки малых и средних расходов сточных вод, включают двух- и трехступенчатые погружные биофильтры. Преимуществом этих биофильтров является меньшее потребление электроэнергии для насыщения сточных вод кислородом (в 5-6 раз меньше, чем в аэротенках). Погружные биофильтры рекомендуется устанавливать для очистки сточных вод санаториев, домов отдыха, небольших и средних "поселков.

Бригманом описаны результаты исследований по эффективному разложению нефтепродуктов (керосин, реактивное, дизельное и котельное топливо, масла, сырая нефть) различными бактериями на модели дискового погружного биофильтра.

Конструкция жесткого дискового пакета для погружных биофильтров из пластмассового перфорированного материала, имеющего рифленую поверхность, предложена в ГДР и Австрии.

В США испытана конструкция вращающегося биологического контактора для биологической очистки сточных вод непосредственно в канализационных коллекторах. Контактор представляет собой вставку большего, чем коллектор, размера. Вставка имеет вид лотка с поперечным валом, на котором закрепляются диски диаметром 1-3 м, приводимые во вращение электродвигателем с переменной частотой вращения. Перед дисками устанавливается комминутор и грубая сетка. Частота вращения дисков 5- 50 мин^-1. Биологический контактор можно устанавливать непосредственно после источника образования сточных вод, на промежуточных участках коллектора или перед очистными сооружениями.

Для малых количеств сточных вод в ФРГ предложена интересная конструкция погружного биофильтра, состоящего из поддона со сточными водами и вращающегося на горизонтальной оси барабана со спиральной навивкой из пластмассовых труб. Сточные воды забираются открытым концом навивки и при вращении барабана перемещаются по ней к выходному концу. Трубы с целью увеличения поверхности для образования биопленки в сечении могут иметь перегородки в виде пчелиных сот.

Изучение опыта работы компактных установок по очистке сточных вод в Великобритании, обслуживающих населенные пункты с числом жителей от 50 до 12 000 чел., показало преимущества и экономическую целесообразность применения дисковых погружных биофильтров.

Строительство таких биофильтров наиболее целесообразно при высоком уровне грунтовых вод. В период работы в биофильтре не происходит отложения осадка, а толщина биопленки на дисках зависит от поступления питательных веществ и потребления кислорода. Окислительная мощность биофильтра определяется количеством поступающих органических веществ и не зависит от концентрации сточных вод. Следовательно, степень очистки сточных вод зависит от числа ступеней биофильтра и определяется продолжительностью пребывания сточных вод в погружном биофильтре. Поверхностная нагрузка по ВПК не должна превышать 100 г/(м²-сут), минимальная ВПК очищенных сточных вод 10 мг/л.

Эффект работы биофильтра повышается при хорошей механической очистке сточных вод. Зависимость работы погружного биофильтра от температуры такая же, как и других сооружений биологической очистки. Наличие нерастворимых жиров в стоках нежелательно, так как они заиливают поверхность дисков и способствуют прекращению доступа кислорода к биопленке. Применение погружных биофильтров также эффективно при очистке иловой жидкости из метантенков.

Велч проводил исследования по очистке высококонцентрированных сточных вод на двухступенчатой установке с пакетами дисков диаметром 1,5 м. Неочищенные сточные воды, содержащие молочную сыворотку, имели начальную ХПК 500- 4000 мг/л; гидравлическая нагрузка составляла 0,76-30 м³/(м³-ч); частота вращения дисков изменялась от 5 до 40 мин^-1. Сточные воды проходили последовательно I и II ступени погружных биофильтров с промежуточным и вторичным отстойниками. Образование большого количества биомассы на дисках обеспечивало оптимальный контакт и ассимиляцию примесей микроорганизмами. Изменением частоты вращения дисков контролировалось не только перемешивание биомассы в сточной воде, но и концентрация растворенного кислорода. Оптимальное снижение ХПК было достигнуто при концентрации растворенного кислород-1,5 мг/л. При концентрации ХПК неочищенных сточных во" 500, 1300 и 4000 мг/л, частоте вращения дисков 20 мин^-1 и продолжительности пребывания сточных вод в резервуаре биофильтров I ступени 30 мин снижение ХПК составляло соответственно 70, 45 и 30%.

Рональд рекомендует применять погружные биофильтры для очистки производственных сточных вод в качестве II ступени. Эти биофильтры характеризуются гибкостью в работе, низкой эксплуатационной стоимостью и высоким эффектом изъятия органических загрязнений.

Рональд и Аскен, систематизируя опыт применения погружных биофильтров на 400 установках в ФРГ, Швейцарии и Франции для очистки производственных и бытовых сточных вод, а также сточных вод от сельскохозяйственных ферм, пришли к выводу о перспективности и экономической целесообразности применения таких конструкций биофильтров. Они провели исследования на производственной установке, обеспечивающей очистку сточных вод населенного пункта с числом жителей 4000 чел. В составе этой установки имелись первичные и вторичные отстойники, а также аэробный сбраживатель. Диаметр пластмассовых дисков погружного биофильтра составлял 1,8-3 м. При продолжительности пребывания сточных вод в биофильтре 60 мин снижение БПК достигало 90%.

Читенден и Уэлс изучали возможность очистки и дезодорации предварительно очищенных в анаэробных лагунах сточных вод от предприятий мясоперерабатывающей промышленности. Установка состояла из трех каналов, разделенных водосливами, в каждом канале было установлено 50 дисков диаметром 1,2 м и толщиной 1,3 см, закрепленных на вращающемся валу, который расположен на высоте 1,5 см над уровнем воды в канале Зазор между дном канала и диском составлял 1,3 см. Гидравлическая нагрузка на диски при максимальной пропускной способности установки 38 м³/сут составляла 0,3 м³/(м²-сут). При вращении всех дисков с частотой 3 мин^-1 и расходе сточной воды 38 м³/сут снижение БПК в первом канале составило 43%, а в трех каналах - 50%. При вращении дисков в первом канале с частотой 6 мин^-1 при той же нагрузке на диски снижение БПК составляло 53%, в трех каналах - 65%. Снижение нагрузки в 2 раза обеспечивало снижение БПК в первом канале на 80, а общее на 83%. Санитарно-химические анализы показали практическое отсутствие в первом и втором каналах растворенного кислорода, а в третьем канале его содержание не превышало 0,9-1,5 мг/л.

Полупроизводственные испытания, проведенные Райнером на установке с диаметром дисков 0,36 м и длиной пакета 3 м, показали, что при начальной величине БПК₅, равной 125-190 мг/л, и нагрузке по БПК₅, равной 0,9-1,4 кг/(м³-сут), эффект снижения БПК составил 81-88%.

Швейцарской фирмой "Мекана" разработаны семь типоразмеров комплексов очистных сооружений, включающих погружной биофильтр "Биоспираль" и рассчитанных на обслуживание отдельно стоящих зданий й населенных пунктов с числом жителей от 10 до 6000 чел.

Корпус установки выполняется из железобетона, а диски Диаметром 1,75 м - из пластмассы. Число дисков составляет 14-180. Биофильтры рассчитаны на очистку сточных вод, проведших отстаивание в первичных отстойниках или в септиках, очищенная в биофильтрах вода осветляется во вторичных отбойниках. По данным фирмы, на дисковых биофильтрах эффект очистки достигает 85-90% при продолжительности пребывания сточной воды в биофильтре 2,6 ч и в отстойнике 1,6 ч.

Опыт эксплуатации более 700 установок показал их несомненные преимущества при значительных колебаниях расходов сточных вод; установки потребляют мало электроэнергии и мо гут быть полностью автоматизированы.

Библиографический список

1. Охрана окружающей среды: Учебник для вузов / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьянов и др.: Под. ред. С.В. Белова. М.: Высш. школа, 1991. 192 с.

2. Родионов А.И. и др., Техника защиты окружающей среды / А.И. Родионов, В.Н. Клушин, Н.С. Торошечников. М.: Химия, 1989. - 512 с.

3. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для вузов / С.В. Яковлев, Я.И. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов; Под. ред. С.В. Яковлева. М.: Стройиздат, 1985. - 336 с.

4. Глинка Н.Л. Общая химия: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.И. Ермакова М.: Интеграл-Пресс, 2000. - 728 с.

5. Роев Г.А. Очистные сооружения газоперекачивающих станций и нефтебаз: Учебник для вузов / М. Недра, 1981. - 240 с.

6. Справочник по очистке природных и сточных вод / Л.Л. Паль, Я.Я. Кару, Х.А. Мельдер, Б.Н. Репин. М.: Высш. шк., 1994. - 336 с.

7. Куклев Ю.И. Физическая экология: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 2001. - 358 с.

8. Лившиц А.Б. Современная практика управления твердыми бытовыми отходами // Чистый город. 1999. № 1(5). С. 2-12.

9. Калыгин В.Г., Попов Ю.П. Порошковые технологии: экологическая безопасность и ресурсосбережение. М.: Изд-во МГАХМ, 1996. - 212 с.

10. Экология, охрана природы и экологическая безопасность / Под ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: Изд-во МНЭПУ, 1997. - 744 с.

11. Мазур И.И. и др. Инженерная экология. Общий курс. Справ. пособие. Т.2 / И.И. Мазур, О.И. Молдованов; Под. ред. И. И. Мазура. М.: Высш. школа, 1996. - 638 с.

Размещено на Allbest.ru