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