Высокая пропускная способность биофильтров с плоскостной загрузкой объясняется, в частности, значительным содержанием активной биомассы на единицу объема сооружения. Исследованиями МИСИ им. В. В. Куйбышева подтверждается, что средняя влажность биопленки 82,5%, а плотность по сухому веществу 1,4 т/м3. Отсюда количество биомассы по сухому веществу на 1 м2 площади поверхности загрузочного материала при толщине биопленки 1 мм будет равна 0,245 кг. Толщина биопленки может достигать 3 и даже 3,8 мм. Таким образом, на загрузочном материале с площадью удельной поверхности 220 м2/м3 при толщине биопленки всего 1 мм развивается биомасса, доза которой по сухому веществу составляет 53,9 кг/м3. Необходимо также отметить, что биоценоз биопленки разнообразнее биоценоза активного ила аэротенков, что способствует более полному изъятию многокомпонентного субстрата загрязнений из сточных вод.
Биофильтры с плоскостным загрузочным материалом работают в широком диапазоне нагрузок по органическим загрязнениям. При нагрузках до 27 кг/(м3-сут) по БПКБ происходит неполная биологическая очистка сточных вод, однако при этом случаев заиления биофильтров не наблюдается. Благодаря этому обстоятельству биофильтр с плоскостным загрузочным материалом становится незаменимым при неполной очистке высококонцентрированных сточных вод. Использование биофильтров с плоскостной загрузкой при нагрузках по загрязнениям менее 0,6 кг БПКб/(м3-сут) нерационально.
Очистка концентрированных сточных вод на биофильтрах с плоскостным загрузочным материалом целесообразна в несколько ступеней (обычно две-три). Такая схема очистки позволяет удалить 91—98% загрязнений по БПКб при очистке сточных вод различных отраслей промышленности, имеющих концентрацию загрязнений свыше 4000 мг/л. Во всех, исследованных случаях ступенчатой обработки сточной жидкости на биофильтрах с плоскостной загрузкой не отмечалось трудностей, связанных с накоплением в очищаемой сточной жидкости трудноокисляемых продуктов.
В одной схеме биологической очистки возможно сочетание биофильтров с плоскостной загрузкой и аэротенков. В этом случае биофильтры целесообразно применять в качестве первой ступени очистки. При этом будет происходить предварительное кондиционирование сточных вод перед их поступлением в аэро-тенк, что стабилизирует его работу и уменьшает опасность «вспухания» активного ила. Перспективно использовать биофильтры с плоскостным загрузочным материалом для расширения перегруженных станций аэрации. Возможна установка биофильтра с плоскостной загрузкой непосредственно над коридором аэротен-ка.
Установлено, что эффективность очистки сточных вод на биофильтрах зависит от нагрузок по органическим загрязнениям на единицу объема биофильтра. Кривая, описывающая зависимость эффекта очистки от нагрузки, имеет характерный вид. Сначала происходит сравнительно резкое снижение эффекта очистки при увеличении нагрузки, затем при нагрузках 5—7 кг БПКб/(м3-сут) и более эффект очистки остается постоянным и равным примерно 50%, при этом кривая превращается в асимптоту или показывает весьма незначительное снижение эффекта очистки по мере увеличения нагрузок. Ввиду того что площадь удельной поверхности плоскостных загрузочных материалов изменяется в широких пределах (45—450 м2/м3), целесообразно вместо объемных нагрузок по органическим загрязнениям, кг БПКБ/ (м3-сут), рассматривать удельные нагрузки на единицу поверхности загрузочного материала, г БПК.5/(м3-сут).
Зависимость эффекта очистки сточных вод на биофильтрах с плоскостной загрузкой от удельной нагрузки по загрязнениям (по БПКэ) на единицу поверхности загрузочного материала, построенная по данным очистки хозяйственно-бытовых и различных производственных сточных вод. При этом исследовались сточные воды химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, пищевой, микробиологической, сельскохозяйственной, фармацевтической и других отраслей промышленности.
Плоскостные загрузочные материалы биофильтров, появившиеся в 50-х годах, позволили значительно повысить пропускную способность и эффективность работы этих сооружений. Конструктивные особенности плоскостных загрузок достаточно полно описаны в отечественной специальной литературе.
Плотность плоскостных загрузочных материалов (12,5—140 кг/м3) значительно меньше плотности традиционных из гравия или щебня (1350—1500 кг/м3), что позволяет значительно упростить конструкцию сооружения. Пористость плоскостных загрузочных материалов (87—99%); значительно выше, чем у объемных (40—50%), что позволяет отказаться от принудительной вентиляции. Площадь удельной поверхности плоскостных загрузочных материалов также значительно больше, чем у объемных.
Перспективным направлением является применение пневмомеханической аэрации, использующей одновременно механическую энергию вращающегося ротора и подачу сжатого воздуха. Степень использования кислорода в таких системах достигает 20—25%, что в 2—2,5 раза выше, чем при пневматической аэрации. Наиболее известными конструкциями пневмомеханических аэраторов являются разработки фирм США — «Инфилко», «Дорр-Оливер» и «Пермутит». В России исследование и разработку пневмомеханических аэраторов осуществляют ЛИСИ и ЛенНИИхиммаш.
Система струйной аэрации в практике очистки сточных вод в нашей стране применяется крайне редко. Наибольшее развитие эта система получила в ГДР. По данным Г. С. Попковича и Б. Н. Репина (1986 г.), эффективность струйной аэрации большинства известных конструкций • невелика и составляет 1 кг 02/(кВт-ч), в то время как для пневматических и механических аэраторов этот показатель находится соответственно в диапазонах 1,4—3,3 и 2,5—3 кг Ог/(кВт-ч). Вместе с тем исследования шахтного аэратора струйного типа, проведенные в полупроизводственных условиях во ВНИИ ВОДГЕО, показали, что энергозатраты на струйную аэрацию с учетом перемешивания на 20% меньше, чем на механическую. По мнению исследователей ВНИИ ВОДГЕО, струйная аэрация может найти широкое применение в прёаэраторах, аэротенках, стабилизаторах! активного ила, а также в сооружениях, работающих на чистом кислороде.
Во ВНИИ ВОДГЕО разработан эрлифтный аэратор, позволяющий” повысить, эффективность аэрации на 10—15%. Это достигается созданием противотока воды и воздуха, диспергированием пузырьков газа в обтекаемых лопастях конструкции, а также аэрированием воды при гидравлическом прыжке. Этот аэратор не имеет движущихся частей, что обусловливает его более высокую надежность по сравнению с механическими.
Таким образом, из изложенного выше видно, что работу аэ-ротенков можно интенсифицировать в результате повышения концентрации активной биомассы в зоне аэрации, а также совершенствования конструкции всего сооружения в целом и отдельных его элементов. Повысить окислительную мощность аэро-тенков можно, применяя различные реагенты или управляя качественным составом биоценоза активного ила.
Интенсификация работы биологических фильтров | Гл. инженер 28 Декабрь 2009 | 
Отзывов (0)