Біологічна очистка стічних вод з використанням капронових ниток типу "вія" і пінопласту

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Одеська державна академія будівництва та архітектури, м. Одеса

Біологічна очистка стічних вод з використанням капронових ниток типу "вія" і пінопласту

Хоружий В.П., д.т.н., професор, Недашковський І.П. , асистент,

Ніколова Р.А., пр. доцент, Ісмаілова Н.П., асистент

Анотація

Розроблена лабораторна установка, яка дозволяє провести наукові дослідження в області біологічного очищення стічних вод на фільтрах з волокнисто - пінопластовим завантаженням.

Annotatіon

The laboratory setting, which allows conducting scientific researches in the region of the biological cleaning of sewer water, is developed on filters from fibred - by a foam plastic load.

Однією з основних задач наукових досліджень в галузі водного господарства є розробка економічних і ефективних способів очистки стічної води, тому що в наш час дуже актуальною є проблема охорони природних вод від забруднень. Зростання населення, розширення старих і виникнення нових міст значно збільшили надходження побутових стоків у внутрішні водоймища. Ці стоки стали джерелом забруднення річок і озер хвороботворними бактеріями і гельмінтами. У ще більшому ступені забруднюють водоймища миючі синтетичні засоби, широко використовувані в побуті. Вони знаходять широке застосування також в промисловості і сільському господарстві. Хімічні речовини, що містяться в них, поступаючи із стічними водами в річки і озера, роблять значний вплив на біологічний і фізичний режим водоймищ. В результаті знижується здібність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, які мінералізують органічні речовини. Найбільш раціональним, ефективним і завдає найменше шкоди навколишньому середовищу - використання біологічних методів очистки стічних вод. В усьому світі приділяється велика увага біологічним методам очищення, тому, що стічні води мають органічний характер забруднень. Біологічні методи очищення стічних вод засновані на життєдіяльності мікроорганізмів - бактерій, простих, ряду вищих організмів, які мінералізують розчинені органічні сполуки, що є для мікроорганізмів джерелами живлення, при використанні, якого вони отримують все необхідне для їх життя - енергію і матеріал для конструктивного обміну (відновлення речовин клітки, що розпадаються, приросту біомаси). Біологічне очищення стічних вод може мати три стадії: анаеробну, аеробну та фільтрування. На закріпленому тонковолокнистому фільтрувальному завантаженні іммобілізація мікроорганізмів дає змогу використовувати анаеробні процеси на початкових етапах очищення, які економічні аеробних процесів і екологічно чистіші. Використання біологічних методів очистки частково вирішує проблему технічного водопостачання, для полива теплиць та присадибних ділянок. Зважаючи на особливу специфіку очистки малих кількостей стічних вод в умовах високої нерівномірності гідравлічних і органічних навантажень, змін складу і властивостей стічних вод, які надходять, стоїть задача, перш за все, на забезпечення високої якості очищеної води, безперебійної роботи установки при невеликих капіталовкладеннях і енерговитратах [1], [2], [3].

Нами запропоновано після первинного відстоювання біологічну очистку стічних вод здійснювати на установках з використанням волокнистого і пінопластового завантаження, основними спорудами в яких є два біореактора (БР) і контактний освітлювальний фільтр (КОФ). В біореакторі завдяки прикріпленим до волокнистого завантаження спеціальним мікроорганізмам здійснюється біологічне окислення домішок, що знаходяться у вхідній воді (органічні сполуки, тощо) і їх мінералізація з утворенням пластівців, що здатні випадати в осад та затримуватись в контактно-освітлювальному фільтрі. В контактному освітлювальному фільтрі відбуваються процеси освітлення і знебарвлення води при її висхідному русі через шари стиснутого в відфільтрованому просторі осаду і плаваючого пінопластового фільтрувального завантаження. При цьому відбувається очищення стічних вод без додавання, яких-небудь реагентів [4], [5], [6].

У даній установці контактно освітлюючий фільтр грає роль доочистки стічних вод біологічно очищених в анаеробному (4) і аеробному (6) біореакторах. Виконаний аналіз наукових робіт показав, що для доочищення стічних вод необхідно використовувати такі фільтраційні споруди і установки, які не вимагають для своєї роботи великого тиску. Вибір цих споруд виконується в залежності від вимог до якості очищеної води, надійності роботи споруд та техніко-економічних показників.

Провідна роль в доочистці стічних вод належить процесу фільтрації через зернисті і інші типи завантажень.

За останній час поширення набув біосорбційний метод доочищення стічних вод, при якому забезпечується одночасне протікання двох процесів: сорбції забруднень переважно на завантаженні з активованого вугілля та їх наступного біоокислення органічної частини мікроорганізмами біоплівки, що утворюється і закріплюється на поверхні гранул вугілля.

Рис.1 Схема лабораторної установці біологічного очищення стичної води на фільтрах з волокнисто - пінопластовим завантаженням.1 - подача початкової води; 2 - ємність постійного рівня; 3 - подача води в анаеробний біореактор; 4 - анаеробний біореактор; 5 - подача води в аеробний біореактор; 6 - аеробний біореактор; 7 - подача води в контактний освітлюючий фільтр (КОФ); 8 - контактний освітлюючий фільтр (КОФ); 9 - відведення очищеної води; 10 - пристрій поплавця для включення і відключення подачі води в ємність при відповідно мінімальному і максимальному рівнях; 11 - спорожнення ємності; 12 - відведення промивної води і осаду з анаеробного біофільтру; 13 - газовіддільник; 14 - волокнисте завантаження з капронових ниток типу «Вія»; 15 - подача повітря від компресора; 16 - повітророзподільна система; 17 - відведення промивної води і осаду з аеробного біофільтру; 18 - сітка утримує завантаження при роботі фільтру; 19 - сітка утримує завантаження при промивці фільтру; 20 - завантаження кульки пінопласті; 21 - відведення промивної води і осаду з КОФ; 22-23 - ревізії; 24 - подача повітря від компресора при промивці;. 25 - подача води на промивку; 26-40 - вентиля

стічний пінопластовий водоочисний біологічний

Великий внесок у розробку і застосування біосорбційного методу для очищення стічних вод, технологічне моделювання біосорбційних процесів та розробку конструкцій водоочисних споруд зробили вчені: Болоховець В.Г., Олійник О.Я., Гвоздяк П.І., Таварткіладзе І.М., Глоба Л.І., Морозова К.М., Захарова О.Е., Петрова Л.А., Славінський А.С., Абрамов А.В., Шмельов І.П., Гапенкова З.А., Швецов В.Н., Хабіров Р.С., Яковлєв С.В., Кириченко О.Г., Друшляк О.Г. та інші. Лабораторна установка змонтована аспірантом Недашковським І. П. на станції біологічного очищення стічних вод «Північна» в м. Одесі, на якій очищаються переважно господарсько-побутові стічні води.

Лабораторна установка складається з основних елементів: ємність постійного рівня (2), анаеробний біореактор (4), аеробний біореактор (6), контактно освітлюючий фільтр (8), волокнисте завантаження з капронових ниток типу «Вія» (14), завантаження кульки пінопласті (20), компресор, сполучні трубопроводи і затворна арматура.

Корпус ємності постійного рівня (2) виготовлен з пластмаси, місткістю 150 літрів. Ємність обладнана пристроєм поплавця, який контролює максимальний і мінімальний рівень води, включаючи і вимикаючи відповідно насос, падаючий стічну воду в ємність, що запобігає переливанню або повному спорожненню ємності, отже, на установку безперервно поступає витрата води, відрегульована вентилем № 28.

Корпуси біореакторів (4) і (6) виготовлені з пластмасової труби діаметром 200 мм і завдовжки 4 м. У них на відстані 1 м від верху труби встановлено волокнисте завантаження (14), прикріплене внизу і вгорі до колосникових решіток. Волокнисте завантаження типу «ВІЯ» складається з капронових ниток завдовжки 2 м, відстань між якими дорівнюється 4 мм в анаеробному біореакторі (4) і 7 мм в аеробному біореакторі (6).

Корпус КОФ виготовлений з металу і скла заввишки 2 м, прямокутної форми в плані із сторонами прямокутника 150 мм і 300 мм. КОФ був завантажений кульками пінопластів.

Анаеробний біореактор (4) і аеробний біореактор (6) обладнані контрольними п'єзометрами і кранами для відбору проб води.

Контрольні п'єзометри дозволяють контролювати рівень води в анаеробному біореакторі (4) і аеробному біореакторі (6). Підвищення рівня води в п'єзометрах в процесі роботи пов'язаного з поступовим збільшенням втрат натиску в біореакторах. На певній відмітці п'єзометри показують про необхідність виконати промивку відповідного біореактора і контактно освітлюючого фільтру (8).

Крани для відбору проб води розташовані до і після анаеробного біореактора (4), аеробного біореактора (6) і контактно освітлюючого фільтру (8). Крани дозволяють робити відбір проб для визначення за показниками, що цікавлять, ступінь очищення: анаеробного біореактора (4), аеробного біореактора (6) , контактно освітлюючого фільтру (8).

Дана установка проста в конструкції і не вимагає особливих зусиль при експлуатації. Матеріал, використаний як завантаження фільтрів, не міняє своїх властивостей під впливом стічних вод.

В процесі роботи установки, вентиль № 28 регулює подачу води, вентиль № 31 регулює подачу кисню від компресора, вентиль № 27 відкритий для випуску газу, вентиля № 26, 29, 30, 34, 36 - повністю відкриті, всі інші вентиля закриті.

Після запуску установки, на капронових нитках типу «ВІЯ» в анаеробному біореакторі (4) і аеробном біореакторі (6) поступово збільшується об'єм біомаси мікроорганізмів, що містяться в стічній воді. При збільшенні об'єму біомаси збільшуватиметься ефект очищення до певного значення. Після того, як ефект очищення досягне максимального значення можна вважати, що установка вже працює в заданому режимі.

Початкова вода поступає по трубі (1) в ємність постійного рівня (2), звідки вона поступає по трубі (3) в анаеробний біореактор (4) з постійною швидкістю (V = const), величина якої регулюється вентилем (28). З анаеробного біофільтру (4) по трубі (5) вода перетікає в аеробний біофільтр (6), звідки по трубі (7) вода поступає в КОФ. З КОФ очищена вода по трубі (9) може поступати на повторне використання в технічних потребах.

Рух води в анаеробному біореакторі (4) організований таким чином, що стічна вода піднімається від низу до верху з постійною швидкістю, проходячи через вертикально розташовані капронові нитки типу «ВІЯ». Очищення аеробне слідує за анаеробною стадією в аеробному біореакторі (6), де рух води організований таким чином, що стічна вода рухається вгорі вниз з постійною швидкістю, проходячи через вертикально розташовані капронові нитки типу «ВІЯ» і назустріч потоку від низу до верху відбувається насичення стічної води киснем. На капронові нитки типу «ВІЯ» в анаеробному біореакторі (4) і аеробному біореакторі (6) прикріплені спеціальні мікроорганізми, що здійснюють біологічне окислення домішок і їх мінералізація з утворенням пластівців, які здатні випадати в осад і затримуватися в контактно-освітлювальному фільтрі.

Рух води в контактному освітлюючий фільтрі організований таким чином, що стічна вода піднімається від низу до верху з постійною швидкістю, проходячи через шари стиснутого в відфільтрованому просторі осаду і плаваючого пінопластового фільтрувального завантаження, де протікають процеси біологічного окислення органічних забруднень, затримання зважених речовин, унаслідок чого відбувається освітлювання і знебарвлення води.

Під час промивки, початок якої визначає контрольний п'єзометр, необхідно закрити вентиль № 28 і по черзі промивати основні елементи установки.

При промивці і видаленні осаду ємності постійного рівня, необхідно закрити вентиль № 28, вентиль № 26 відкритий, наповнити ємність стічною водою і відкрити вентиль № 38 і по трубопроводу № 11 направити стічну воду і осад в каналізацію або в голову очисних споруд.

При промивці і видаленні осаду анаеробного біореактора (4), необхідно закрити вентиль № 28, вентиль № 26 відкритий, відкрити вентиля № 30 і № 40 і по трубопроводу № 25 поступить вода на промивку. Всі інші вентиля закрити. Наповнити біофільтр і відкрити повністю вентиль № 39 і по трубопроводу № 12 направити стічну воду і осад в каналізацію або в голову очисних споруд. Процедуру промивки повторити необхідну кількість разів, закриваючи і відкриваючи вентиль № 39, наповнюючи і зливаючи воду з біофільтру.

При промивці і видаленні осаду аеробного біореактора (6), необхідно закрити вентиль № 28, вентиль № 26 відкритий, відкрити вентиля № 29 і № 40 і по трубопроводу № 25 поступить вода на промивку. Повністю відкрити вентиль № 31 і по трубопроводу № 15 поступатиме максимальна витрата кисню від компресора. Всі інші вентиля закрити. Наповнити біофільтр і відкрити повністю вентиль № 32 і по трубопроводу № 17 направити стічну воду і осад в каналізацію або в голову очисних споруд. Процедуру водоповітряної промивки повторити необхідну кількість разів, закриваючи і відкриваючи вентиль № 32, наповнюючи і зливаючи воду з біофільтру.

При промивці і видаленні осаду контактно висвітлюючого фільтру (8), необхідно закрити вентиль № 28, вентиль № 26 відкритий, відкрити вентиля № 37 і № 40 і по трубопроводу № 25 поступить вода на промивку. Повністю відкрити вентиль № 35 і по трубопроводу № 24 поступатиме максимальна витрата кисню від компресора. Всі інші вентиля закрити. Наповнити КОФ і відкрити повністю вентиль № 33 і по трубопроводу № 21 направити стічну воду і осад в каналізацію або в голову очисних споруд. Процедуру водоповітряної промивки повторити необхідну кількість разів, закриваючи і відкриваючи вентиль № 33, наповнюючи і зливаючи воду з КОФ.

Водоповітряна промивка контактно освітлюючего фільтру (8), а також аеробного біофільтру (6) ефективніша, чим водяна промивка, оскільки при водоповітряній промивці зменшується час промивки і зменшується витрата води, що йде на промивку.

У випадку якщо заб'ється сітка № 18 або № 19 їх можна прочистити через ревізії № 22, 23 попередньо спорожнивши КОФ. А так само при необхідності через ревізії, можливо, проводити зменшення або збільшення слою пінопластового завантаження або повну її заміну.

Дана установка знайде широке застосування при очищенні господарсько-побутових стічних вод очисних станцій малої продуктивності.

Література

1. Гвоздяк П.І., Глоба Л.І. Наукове обґрунтування, розробка і впровадження в практику нових біотехнологій очищення води. - Хімія і технологія води. - 1998. - т.20 №1 - с.61 - 67.

2. Хоружій П.Д., Чорнокозінський А.В., Хоружій В.П. Доочистка стічних вод для підгрунтового зрошення на біофільтрах з плаваючим завантаженням // Водне господарство України, 2000 № 1-2. - с.25 -26.

3. Хоружий В.П. Кінетика висхідного фільтрування води на установках з волокнисто-пінополістирольним завантаженням // Вісник інженерної академії України № 2, 2004. - с.82-87.

4. Хоружий В.П., Хамад Іхаб Ахмад., Доочистка стічних вод на фільтрах з волокнисто-пенополістирольним завантаженням. // - К.: Товариство „Знання” України. - 2004. - з. 77 - 81.

5. Хоружий В.П., Хамад Іхаб Ахмад. Доочищення стічних вод на установці з волокнистим і пінополістирольним фільтрувальними завантаженнями // Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки: Науково-технічний збірник. Випуск 3 / Головній редактор О.Я.Олійник. - К.: КНУБА, 2004. - с.69 - 77.

6. Хамад Іхаб Ахмад, Хоружий В.П., Ніколова Р.А. Доочистка стічних вод на фільтрах з волокнисто-пенополістирольним завантаженням // Вісник ОДАБА. - Одеса, 2004, вип.13. - с.210-214.

Размещено на Allbest.ru