Применение дискового фильтра для очистки сточных вод

Ключевые слова: дисковый фильтр, активный ил, биологическая очистка, доочистка, илоразделение, реагент, микрофильтрование, фильтр-кассета. микрофильтр очистка сточный вода

При строительстве новых или реконструкции уже существующих очистных сооружений все чаще наблюдается тенденция отказа от традиционных схем обработки сточных вод и переход к новым с применением современного оборудования. Среди фильтровальных установок особую популярность приобретают дисковые микрофильтры. Они получили широкое применение за рубежом за счет своих очевидных преимуществ: высокой надежности, широкого диапазона рабочих характеристик, экономичности и низкого потребления промывной воды (1-3% от исходного объема обрабатываемой воды) [1,2]

Практическая применимость дисковых фильтров в схемах биологической очистки сточных вод определялась в промышленных условиях, на городской станции аэрации. Целью исследования стало определение эффективности применения микрофильтра DynaDisc^® (Nordic Water Products AB, Швеция) как для доочистки биологически очищенных сточных вод, так и для разделения иловой смеси непосредственно после аэротенка-нитрификатора.

Конструктивно фильтр DynaDisc® состоит из ряда дисков, присоединенных к барабану ротора. Каждый диск состоит из легко снимаемых фильтр-кассет, снабженных фильтрующей тканью с обеих сторон. Количество дисков в корпусе, а также размер пор фильтрующего материала зависят от производительности фильтра и его назначения.

Схема работы дискового микрофильтра DynaDisc^® представлена на рис.1. Исходная вода подается в ротор фильтрующего диска. Попадая в диски через отверстия в барабане ротора, вода проходит под действием силы тяжести через фильтрующие элементы дисков. Взвешенные твердые частицы отделяются и собираются на фильтрующей ткани внутри дисков.

Рис. 1 Принципиальная схема работы дискового фильтра DynaDisc^®: 1 - исходная вода, 2 - очищенная вода, 3 - промывная вода

Ротор изнутри заполняется водой приблизительно на 60% своей высоты, снаружи диск погружен на 50% в бак для сбора фильтрата. Движущей силой процесса фильтрования является разница уровней (ДР). При достижении уровня воды внутри ротора фильтра определенной отметки ротор начинает вращаться, и одновременно включается обратная промывка фильтрующего элемента. Она осуществляется частью фильтрата, который подается под высоким давлением в промывочную головку, а затем в разбрызгивающие сопла. При обратной промывке происходит удаление скопившихся твердых частиц с поверхности фильтрующего элемента в выпускной желоб, находящийся внутри фильтра. Вместе с промывной водой загрязняющие вещества выводятся через выпускную трубу [3,4].

Определение оптимальных параметров работы дискового микрофильтра производилось для двух режимов: на сточных водах после вторичных отстойников, т.е. прошедших полную биологическую очистку, и в иловой смеси после аэротенка-нитрификатора [5,6].

На первом этапе испытаний были установлены оптимальные размеры пор фильтровальной ткани и скорости фильтрования. Для режима доочистки были выбраны фильтр-кассеты с размером пор 10 и 20 мкм, для разделения иловой смеси - 20 и 30 мкм. Скорости фильтрования варьировались в диапазоне 6ч14 м/ч (табл.1, 2).

Таблица №1

Работа дискового микрофильтра в режиме доочистки сточных вод

Полученные результаты показывают, что в режиме доочистки применение дискового микрофильтрования позволяет значительно снизить содержание взвешенных веществ. Наибольшую эффективность по содержанию взвешенных частиц в фильтрате показал фильтровальный элемент с размером пор 10 мкм. Доля промывной воды при оптимальном режиме работы установки на стадии доочистки не превышает 1%.

Таблица №2

Работа дискового микрофильтра в режиме илоразделения

При работе дискового микрофильтра в режиме илоразделения отмечено, что фильтровальный элемент с размером пор 20 мкм демонстрирует наибольшую эффективность. Однако полученные результаты свидетельствуют и о том, что использование фильтров DynaDisc^® для илоразделения требует доочистки фильтрата в качестве обязательного условия. В этом случае возможно применение установок DynaDisc^® на второй ступени фильтрования.

На втором этапе испытаний была исследована эффективность применения дополнительной реагентной обработки для снижения концентрации как взвешенных веществ, так и фосфора [7].

В ходе исследования в сточную жидкость после вторичных отстойников вводился раствор сернокислого алюминия дозой 2,6 мг/л (по Al₂O₃), расход сточных вод - 34 м³/ч при соответствующей скорости фильтрования 12 м/ч. Было отмечено снижение концентрации фосфора фосфатов на 47% (с 1,50 мг/л в исходной воде до 0,79 мг/л в обработанной реагентом).

Параметры работы установки в режиме илоразделения, полученные по результатам первого этапа испытаний, следующие: расход сточных вод - 8,7 м³/ч при соответствующей скорости фильтрования 3 м/ч, размер пор фильтровального элемента - 20 мкм. В качестве реагента был выбран оксихлорид алюминия дозами 10,3 и 20,5 мг/л (по Al₂O₃). По результатам обработки отмечено, что доза реагента 10,3 мг/л (по Al₂O₃) является оптимальной, при которой происходит снижение содержания фосфора с 1,50 до 0,03 мг/л (на 98%). Увеличение дозы до 20,5 мг/л не приводит к повышению эффективности очистки. В результате реагентной обработки время промывки фильтра сокращается практически в 2 раза [7-10].

Положительные результаты исследований, полученные при илоразделении, позволяют рекомендовать применение двухступенчатого фильтрования иловой смеси на дисковом фильтре взамен традиционным вторичным отстойникам, имеющими значительно большие габариты. Также отмечено, что фильтры выступают в роли сгустителей, доза ила в промывной воде - 45 г/л, что по сравнению с традиционным осветлением во вторичных отстойниках дает возможность в несколько раз уменьшить физический объем (расход) возвратного и избыточного ила.

При обработке реагентом промывную воду рекомендуется отправлять не в «голову» сооружений, а подвергать очистке на второй ступени фильтрования на дисковых фильтрах, что позволит избежать нежелательного аккумулирования ионов металлов в аэротенке и угнетения активного ила.

Литература

1. Porter M. C. Handbook of industrial membrane technology. Westwood, New Jersey, U.S.A: Noyes publications, 1990. 912 p.

2. Sutherland Ken. Filters and filtration handbook. Oxford, Elsevier, 2008. 523 p.

3. Жужиков В.А. Теория и практика разделения суспензий. М.: Химик, 1971. 440 с.

4. Кузьмин Ю.В. Сетчатые установки систем водоснабжения. Справочное пособие. Ленинград: Стройиздат, 1976. 160 с.

5. Козлов М.Н., Дорофеев А.Г., Асеева В.Г. Микробиологический контроль активного ила биореакторов очистки сточных вод от биогенных элементов. М.: Наука, 2012. 80 с.

6. Серпокрылов Н.С., Вильсон Е.В., Гетманцев С.В., Марочкин А.А. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами. М.: АСВ, 2009. 264 с.

7. Гетманцев С.В., Нечаев И.А., Гандурина Л.В. Очистка промышленных сточных вод коагулянтами и флокулянтами. М.: АСВ, 2008. 272 с.

8. Серпокрылов Н.С., Петренко С.Е., Борисова В.Ю. Повышение эффективности и надежности очистки сточных вод на разных стадиях эксплуатации очистных сооружений канализации // Инженерный Вестник Дона, 2013, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2013/1602.

9. Паненко Н.Н. Энергосбережение при очистке сточных вод населённых мест / Н.Н. Паненко, А.Ю. Скрябин, К.К. Популиди, А.В. Денисова, В.В. Денисов // Инженерный Вестник Дона, 2014, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2339.

10. Борисова В.Ю., Скибина Е.В., Серпокрылов Н.С. Особенности протекания процессов очистки сточных вод в биосистемах аэротенка // Интернет-вестник ВолгГАСУ, электронный журнал, 2013, №1 URL: vestnik.vgasu.ru/?source=4&articleno=1173.

Размещено на Allbest.ru