біологічний фільтр - резервуар, в якому стоки фільтрується через завантажувальний матеріал, покритий біологічної плівкою, яка складається з колоній мікроорганізмів.
Мікрофлора, що мешкає в біоплівки, розкладає органічні речовини, застосовуючи їх як джерело живлення і отримання енергії. Омертвевшая біологічна плівка відшаровується, змивається протікає стічною водою і виноситься з біофільтра. Як завантаження використовуються матеріали з високою пористістю, малою щільністю, високою питомою поверхнею (щебінь, гравій, шлак, керамзит, метал і пластикові сітки, скорочення в рулони).
Оптимальний вміст вологи варьировало від 20% до 60%. Якщо вміст вологи в органічному матеріалі було занадто низьким, активність мікроорганізмів помітно знизилася. Але при високому вмісті вологи в ліжку з'явилися анаеробні зони, що призводило до зменшення кількості кисню, необхідного для біологічної активності.
Отримані результати показали, що в процесі дезодорації наш биофильтр зберіг середню вологість 50%. Як зазначає, що вміст вологи в біофільтрі має підтримуватися від 40% до 60% для підтримки біологічної активності, тому наші результати показали, що щільно упакований шар має хороші можливості для утримання води. Аналогічним чином зазначено, що компост або торф, що використовується в якості носія для биофильтрации, має велику площу поверхні з високим потенціалом збереження вологості і високим сорбційними потенціалом.
Біоплівка, в біофільтрах виконує ті ж функції, що і активний мул, вона адсорбує і переробляє біологічні речовини, що знаходяться в стічних водах.
Окислювальна потужність біофільтрів нижче аеротенків.
До складу біофільтра входять наступні складові частини:
а) фільтруюча завантаження (тіло фільтра), складається з щебеню, шлаку, керамзиту, гравію, пластика, азбестоцементу, вміщена зазвичай в резервуарі з водопроникними або водонепроникними стінками;
б) водорозподільному пристрій, забезпечує рівномірний зрошення стічними водами поверхні завантаження біологічного фільтра;
в) дренажний пристрій для видалення профільтрувалась води;
г) повітророзподільний пристрій, за допомогою якого надходить кисень, необхідний для окисного процесу.
Бактеріальна динаміка в системі біофільтра
РН також грав певну роль в роботі біофільтрів, як видно з малюнка 2. Найбільший спектр бактеріальної активності вимагає майже нейтрального рН. Однак окислюють сірку бактерії воліють кислотний рН. Профілі бактеріальних спільнот показані на малюнку 4.
Було встановлено, що розведення особливо важливо для биофильтрации сірководню. Відповідні значення показані на малюнку 5. Згідно фіг. 5, рН рідкої фази під час роботи знизився з 7 до 5. Протягом більш пізнього періоду експерименту рН середовища був досить кислотним через накопичення великої кількості сірчаної кислоти.
Принцип роботи біофільтра.
Стічні води, пройшовши первинну механічну очистку в відстійнику, де були видалені великі важкі фракції забруднюючих речовин, надходять на біологічне очищення. Очищення в біофільтрі здійснюється наступним чином. Забруднена вода, проходячи через фільтруючу завантаження, залишає в ній нерозчинені домішки, які не пішли в осад в первинному відстійнику, а також колоїдні і розчинені органічні речовини, сорбіруємості біологічної плівкою. Колонії мікроорганізмів, харчуючись речовинами органічного походження, отримують енергія для своєї життєдіяльності. Частина органічних речовин мікроорганізми використовують як матеріал для збільшення своєї чисельності. Таким чином, відбувається одночасно і очищення стічних вод і зростання колонії. Необхідний для біохімічного процесу кисень повітря надходить в товщу завантаження шляхом природної і штучної вентиляції фільтра.
Як можна бачити на фіг. 5, концентрація сульфату в перколяте змінювалася з значеннями рН. Отже, можна відзначити кореляцію між рН і концентрацією сульфату в рідини. Таким чином, тільки якщо концентрація сірки відносно висока, відповідна підкислення біофільтра. Аналогічним чином спостерігалося зниження рН рідкої фази зі зменшенням ефективності видалення.
Цей результат може бути викликаний більш низьку розчинність газів в рідкому плівці, коли він став більш кислотним. Тому Перколь слід лікувати, щоб його можна було відкинути без громадської загрози або використовувати в зрошенні. Він забезпечує багату поживними речовинами середовище для росту бактерій через хорошу водоутримуючої здатності і буферного ефекту. Ці зміни вплинули на характеристики біофільтра. Ця робота була частково підтримана Національним управлінням санітарії. Автори з вдячністю визнають пана Сумайа Абассі за допомогу і технічну підтримку.
На ефективність очищення стічних вод в біофільтрах впливають:
- БПК (біологічна потреба в кисні), очищується стічної води
- Природа забруднення речовин
- Швидкість окислення
- Інтенсивність дихання мікроорганізмів
- Товщина біоплівки
- Склад, що мешкають в ній мікроорганізмів
- Температура стічних вод в біофільтрі
Американська асоціація громадської охорони здоров'я, стандартний метод: дослідження води і стічних вод. Ізоляція та характеристика бактеріальної популяції, спрямованої на біофільтр, що обробляє відходи газів з ресторану. Технології для боротьби з сульфідними з'єднаннями з газових потоків порівняльний огляд. Видалення сірководню шляхом повного аеробного окислення при кислотної биофильтрации. Оцінка видалення газів і різноманітність бактеріальних спільнот в біофільтрі, розробленому для обробки компостування вихлопних газів. Біоотражающіе фільтри для контролю забруднення повітря. В: Бріттон Г. редактор. тому біодеградація сумішей парів кетона в біофільтрах для очищення відпрацьованого повітря, докторська дисертація технічних наук. Бактеріальний моніторинг за допомогою молекулярних інструментів безперервного реактора з мішалкою для обробки текстильних стічних вод. Експериментальний тест грунтового фільтра для лікування злоякісного газового пілота. Вплив роботи парофазного біореактора на накопичення, розподіл і активність біомаси: зв'язування властивостей біоплівки з характеристиками біореактора. Обробка запаху нафтохімічної стічної води шляхом биофильтрации. Реакція біофільтра на поступові і несподівані зміни умов експлуатації. . Біофільтр є одним з найбільш важливих процесів поділу, який може бути використаний для видалення органічних забруднювачів з повітря, води і стічних вод.
Біофільтри класифікують на:
1. Двоступінчаті біофільтри. Вони застосовуються для досягнення високого ступеня очищення, коли не можна збільшити висоту біофільтра.
2. Біофільтри з крапельної фільтрацією. Вони мають низьку продуктивність, але забезпечують повну очистку. Їх використовують для очищення вод, до 1000 м3 / добу, при БПК не більше 200 мг / л.
Незважаючи на те, що він використовувався вже понад століття, теоретично все ще складно теоретично пояснити всі біологічні процеси, що відбуваються в біофільтрі. У цій статті фундаментальні біологічні процеси, пов'язані з біофільтром, критично розглядаються разом з підходом до математичного моделювання. Важливі робочі та конструктивні параметри детально обговорюються з типовими значеннями, використовуваними для різних додатків. Найважливішим параметром, який регулює цей процес, є біомаса, пов'язана з середовищем.
Обговорюються відносні переваги різних методів, використовуваних при вимірюванні біомаси. Також представлені лабораторні та повномасштабні застосування біофільтра в воді і очищенню стічних вод. Виділено їх характеристики з точки зору конкретного видалення забруднюючих речовин.
Розрізняють очищення в природних і штучних умовах. До методів біологічної очистки стічних вод в природних умовах відносяться: грунтова очищення, біологічні ставки, біоплато. Методи біологічного очищення стічних вод в штучних умовах: біофільтри, аеротенки, оксітенкі, заглибні біофільтри, біотенках-біофільтри, анаеробні біофільтри.
Вільдер, Нью-Йорк, Уайлі. Біологічні процеси, пов'язані з процесами росту, обтічні фільтри біологічні фільтри гібридні паростки: метеор. Термін біологічні фільтри або біофільтри, які використовуються в очищенні стічних вод, включають всі процеси, які поєднують біологічне очищення за допомогою прикріпленого зростання з утримуванням зважених твердих речовин.
Цей метод застосовує тонкі біологічні плівки, які регулярно оновлюються шляхом промивання. Це забезпечує біомасу з концентрацією і, особливо, активність, яка вище, ніж для активного мулу. У порівнянні з активованим мулом цей метод має наступні основні переваги.
Методи біологічного очищення стічних вод в природних умовах
Споруди грунтової очищення стічних водпо потужності поділяють на малі (з розрахункової пропускною спроможністю 0,5-700 м3 / добу), середні (1400-80000 м3 / добу) і великі (100000-280000 м3 / добу). До таких споруд відносяться майданчики підземної фільтрації, фільтруючі колодязі, піщано-гравійні фільтри, фільтруючі траншеї з природним або штучним шаром грунту, а також комунальні поля зрошення, землеробські поля зрошення і поля наземної фільтрації. Застосовують кілька видів систем зрошення: суцільний затоку, заливши по борознах і смугах, дощування і підгрунтове зрошення. Вважають, що з усіх способів зрошення підгрунтове найбільш задовольняє епідеміологічним, санітарно-технічним, агроекономічна, естетичним і водогосподарським вимогам.
Завдяки компактній природі системи її конструкції можна більш легко покрити, контролюючи нюхові і шумові перешкоди і створюючи естетично прийнятні рослини. Немає небезпеки вилуговування, оскільки біомаса прикріплена до опори, яка використовується для адаптації до змін швидкості потоку. Відповідний для використання з розведеними стічними водами, оскільки швидкості води можуть бути дуже високими без несприятливого впливу на обробку.
- Економії простору, усуваючи стадію освітлення.
- Модульної конструкції і легко автоматизувати.
На жаль, зрошення стічними водами не дозволяє досить ефективно очищати їх від органічних речовин і не виключає можливість забруднення грунту і вирощуваних культур патогенними бактеріями і яйцями гельмінтів. У зв'язку з цим грунтова очищення за масштабами застосування значно поступається методам природного очищення в штучних спорудах і методам штучної біологічної очистки.
Обмеження цього процесу встановлюються максимальною кількістю кисню, що може бути розчинено. У разі обмежених поверхневих фільтрів можна управляти ними під тиском. На початку 80-х років це обмеження подачі повітря призвело до розробки реакторів, в яких кисень передавався всередині реактора. У цьому випадку надзвичайно важливі відповідні напрями потоку повітря і води. Практика, пов'язана з фільтрацією питної води, Привела до первісного підходу, коли реактори були сконструйовані з спадними потоками, що протікають проти повітряного потоку.
біологічні ставки - штучно створені водойми, в яких для очищення стічних вод використовуються природні процеси. Ці ставки можуть застосовуватися як для очищення, так і для глибокого очищення стічних вод, що пройшли біологічне очищення. Це останнє призначення біологічних ставків має переважне поширення.
Цей метод викликає ряд проблем. Це призводить до швидкого збільшення втрат в голівці зі зменшеною обробленої потужністю і більш короткими циклами. Усередині матеріалу утворюються повітряні кишені, що призводить до «повітряному зв'язування». Сирі стічні води будуть знайдені у верхній частині фільтру, де газове пузиріння викликає випаровування неприємних пахнуть продуктів.
- Поверхневе забруднення зваженими твердими речовинами.
- Збудливий потік повітря перешкоджає фільтрації і глибокому забрудненню.
- Зворотний потік води і повітря змушує бульбашки повітря зливатися.
Розрізняють ставки з природною і штучною аерацією. Аерація сприяє поліпшенню діяльності мікрофлори, а також прямому окисленню органіки за рахунок кисню повітря. Конструкція біологічного ставка зі штучною аерацією для очищення і доочищення стічних вод пропускною спроможністю 1400 м3 / добу приведена на рис. 61.
Ця властивість використовується для підтримки бактеріальної плівки, достатньої для дуже швидкого перезапуску біологічного процесу, навіть після інтенсивної гідропневматичною мийки. Окислення проводять шляхом дифузії повітря, званого технологічним повітрям, в основу фільтруючого середовища. Ряд взаємопов'язаних різноманіть забезпечує рівномірний розподіл.
Регулярні промивання використовуються для усунення будь-якого осаду, який накопичується в матеріалі за допомогою бактеріальної проліферації і утримування зважених твердих речовин. Ці повітряні і водяні зворотні промивання автоматично управляються і ініціюються або максимальної втратою потужності, або заданої максимальної тривалістю циклу. Брудну промивальну воду збирають в баку перед обробкою і реціркулірованіем.
Мал. 61. аеріруемие біологічні ставки для очищення і доочищення стічних вод пропускною спроможністю 1400 м3 / добу:
Потоки: І - стічна вода, яка надходить на першу ступінь очищення; П - то ж, що надходить на П і Ш ступеня очищення; Ш - стічна вода після біологічної очистки; ІУ - то ж, після доочистки; 1, 2, 3 - аерований біологічний ставок відповідно І, П, Ш ступеня; 4, 5 - біологічний ставок відповідно І і П ступеня з природною аерацією; 6 - контактна ємність; 7 - аератори.
Водовідвідну воду, що підлягає обробці, і забезпечений захисним фільтром, опорний підлогу гранульованого матеріалу з системою впорскування та розподілу рідин, два передніх водозливу для збору очищеної води і промивної води. Ці водозливи захищені запірним парканом, який усуває турбулентність і вивільняє бульбашки повітря, які потім можуть приєднуватися до біолітовим зернам. 
Фронтальний збірний лоток, специфічний для кожного фільтра, і частина каналу збору, спільно використовуваного фільтрує батареєю. На підлозі укладаються два проміжних опорних шару і приблизно від 4 до 4 м біолітового матеріалу.
Крім окисного дії мікрофлори і кисню повітря значну активність в очищенні приймає вища водна рослинність, яка своєю кореневою системою сорбує і поглинає органічні та неорганічні речовини-забруднювачі. Крім цього водна рослинність відіграє істотну роль в окислювальних процесах, а також сприяє зниженню концентрації біогенних елементів і регулює кисневий режим водойми.
Рідини, впорскують під підлогу фільтра, рівномірно розподіляються соплами того ж типу, що і в піщаних фільтрах, але спеціально пристосовані для очищення стічних вод. Технологічний повітря впорскується і рівномірно розподілений по всьому опорного шару за допомогою деформованих пружних мембранних дифузорів, встановлених зі швидкістю 25 або 50 одиниць на квадратний метр площі підлоги.
Щільність і гранулометрія біолітового матеріалу вибирають відповідно до його передбачуваним використанням. Два типу матеріалів зазвичай використовуються в аерованих Біофорою. Інші гранулометріі можуть використовуватися для індивідуальних застосувань. 
Просіяну сира вода вводиться в систему нижче статі реактора. Кількість фільтрів в обслуговуванні буде залежати або від пропускної здатності, що підлягає обробці, або від навантаження забруднення, що наноситься на батарею.
Методи біологічного очищення стічних вод в штучних умовах
Всю сукупність споруд біологічного очищення поділяють на три групи за ознакою розташування в них активної біомаси (або активного мулу): 1) коли активна біомаса закріплена на нерухомому матеріалі, а стічна вода тонким шаром ковзає по матеріалу завантаження;
2) коли активна біомаса знаходиться у воді у вільному (підвішеному стані);
3) коли поєднуються обидва варіанти розташування біомаси.
Першу групу споруд складають біофільтри, другу - аеротенки, циркуляційні окислювальні канали, оксітенкі, третю - заглибні біофільтри, біотенках, аеротенки з наповнювачами.
Біофільтри. Найважливішою складовою частиною біофільтра є завантажувальний матеріал (рис. 62). За його типу все біофільтри діляться на дві категорії: з об'ємною і плоскою завантаженням. Строго кажучи, плоска завантаження теж об'ємна, хоча займаний нею обсяг невеликий. Відсутня принципова різниця між біофільтрами, завантаженими шлаком, гравієм, керамзитом, пластмасовими матеріалами. Важливою складовою будь-якого біофільтра є створення умов для закріплення біомаси на його розгалуженою поверхні і утворення біоплівки, яка сприяє інтенсивному окислювання містяться в стічній воді органічних речовин.
|
|
|
Мал. 62. Типи завантаження біофільтрів:
а - кільця Рашига; б - кільця з перегородкою; в - кільця з хрестоподібної перегородкою; г - кільця пале; д - сідла Берля; е - сідла «Інталокс»; ж - порожнисті циліндри з отворами; з - жорстка блочна завантаження; і - м'яка завантаження.
Біофільтри класифікуються на краплинні (рис. 63) і з об'ємною завантаженням (рис. 64). Біофільтри з плоскою завантаженням діляться за категоріями на кшталт завантаження: з жорсткою засипної, жорсткої блокової і м'якою.
Мал. 63. Крапельний біофільтр:
1 - дозуючі баки стічної води; 2 - спринклери; 3 - залізобетонна стіна; 4 - завантаження біофільтра; 5 - подача стічної води; 6 - відвідний лоток.
Мал. 64. високонагружаемих біофільтр з реактивним зрошувачем.
Аеротенки. Їх можна класифікувати за такими ознаками.
За структурою потоку - аеротенки-витискувачі, аеротенки-змішувачі і аеротенки з розосередженим впусканням стічної рідини, так звані аеротенки проміжного типу.
За способом регенерації активного або - аеротенки з окремими регенераторами мулу, аеротенки, суміщені з регенераторами.
За навантаженням на активний мул - високонавантажувані, звичайні і нізконагружаемие.
За кількістю ступенів - одно-, дво- і багатоступінчасті.
За конструктивними ознаками - прямокутні, круглі, комбіновані, протиточні, шахтні, фільтротенкі, флототенкі і ін.
За типом систем аерації - з пневматичної, механічної, комбінованої гідродинамічної або пневмомеханічної.
Схема роботи аеротенків приведена на рис. 65.
Мал. 65. Схеми аеротенків:
а - витискувачі; б - змішувачі; в - з розосередженим випуском води; г - типу АНР (по К.Бойте); д - з регенераторами; е - пористого типу; І - стічна вода; П - активний мул; Ш - иловая суміш; 1 - аеротенк; 2 - вторинний відстійник; 3 - регенератор.
Період аерації в аеротенках, що працює за принципом змішувача, визначається за формулою:
t \u003d (L a - L t) / ρ a (1 - S), (92)
S - зольність або, частка одиниці.
Оксітенкі. Це споруди біологічної очистки, в яких замість повітря використовується технічний кисень або повітря, збагачене киснем. Конструктивно оксітенк виконаний у вигляді резервуара круглої в плані форми з циліндричної перегородкою, що відокремлює зону аерації від зони ілоотделенія (рис. 66). У середній частині циліндричної перегородки влаштовані вікна для перепуску мулової суміші з зони аерації в ілоотделітеля; в нижній частині - для надходження поворотного мулу в зону аерації. Ілоотделітеля працює зі зваженим шаром активного мулу, рівень якого стабілізується автоматично шляхом скидання надлишкового мулу через трубу.
Мал. 66. Конструкція оксітенка:
1 - продувний трубопровід; 2, 5 - засувки з електроприводом; 3 - електродвигун; 4 - турбоаератор; 6 - герметичне перекриття; 7 - трубопровід для подачі кисню; 8 - вертикальні стрижні; 9 - збірний лоток; 10 - трубопровід для скидання надлишкового мулу; 11 - резервуар; 12 - вікно для перепуску мулової суміші з зони аерації в ілоотделітеля; 13 - циліндрична перегородка; 14 - скребок; 15 - вікно для перепуску поворотного мулу в зону аерації; 16 - зона аерації; 17 - трубопровід для подачі стічної води в зону аерації; 18 - ілоотделітеля; 19 - трубопровід для випуску очищеної води.
Стічна вода надходить в зону аерації по трубі. Під впливом швидкісного напору, що розвивається турбоаератором, иловая суміш через вікна надходить в ілоотделітеля. Завдяки напрямних щитків рідина в ньому повільно рухається по колу. У поєднанні із пристроєм, що все це значно інтенсифікує процес відділення та ущільнення мулу. Очищена вода проходить крізь шар зваженого активного мулу, дочищают від зважених і розчинених органічних речовин, надходить в збірний лоток і відводиться по трубці. Зворотний активний мул опускається по спіралі вниз і через вікна надходить в камеру аерації. Оксітенк обладнується системою автоматики, що забезпечує подачу кисню в зону аерації відповідно до швидкості його споживання.
Розрахунок часу перебування стічної води в оксітенке (t) виконують за формулою, що враховує зниження питомої швидкості окислення при підвищенні концентрації мулу:
t \u003d (L a - L t) / ρ a k н (1 - S), (93)
де L a і L t - БПК відповідно надходить і очищеної стічної води;
а - кількість поворотного мулу, виражене в частках одиниці від витрати води;
ρ - швидкість окислення забруднень, мг БПК на 1 г беззольного речовини або в 1 ч;
S - зольність або, частка одиниці;
k н - коефіцієнт, що залежить від кількості поворотного мулу (при а \u003d 1 г / л
k н \u003d 1,8, при а \u003d 5 г / л k н \u003d 0,7, при а \u003d 10, k н \u003d 0,4, при а \u003d 15 г / л k н \u003d 0,3).
Занурювальні біофільтри складаються з обертового вала з насадженими на ньому дисками і резервуара зі стічною водою, в яку диски занурюються на 1 / 3-1 / 2 свого діаметра. Диски виготовляються їх легкого матеріалу і розташовуються на відстані 10-20 см одна від одної. Число пластин на валу від 20 до 200. Діаметр дисків 0,5-3 м. Частота обертання валу близько 1 обороту в хвилину. Стічна вода протікає по резервуару з різною швидкістю в залежності від необхідного ступеня очищення. На дисках наростає біоплівка товщиною до 4 мм. Поперемінно занурюючись у воду і виходячи з неї, біоплівка дістає забруднення і окисляє їх за допомогою кисню, який вона отримує безпосередньо з атмосфери. Відмерла частина біоплівки потрапляє в воду, виноситься нею у вторинний відстійник. Крім біоплівки в очищенні бере участь і активний мул, що розвивається в резервуарі через тривалого перебування рідини в ньому. Схема заглибного біофільтра приведена на рис. 67, а на рис. 68 приведена схема біотенках-біофільтра.
Мал. 67. Схема установки дисків в погружном біофільтрі:
1 - камера впуску стічних вод; 2 - лоток; 3 - біодіскі; 4 - мулопроводу; 5 - відстійник; 6 - камера випуску оброблених стічних вод; 7 - двигун-редуктор біодіска; 8 - трубопровід до мулової насосної станції.
Мал. 68. Схема біотенках:
1 - корпус; 2 - елементи завантаження.
