Очистка сточных вод в аэротенках

 

Биотенк (Б.)– аэротенк с насадкой, изготовляемой в виде кассет или блоков из жестких элементов или гибких рулонных материалов. Кассеты или блоки заполняют кольцами, кусками пеноматериалов (пемза, пеностекло, и т.п.), гофрированными листами или сетками из пластмассы или волокнистых материалов. Насадка позволяет увеличить концентрацию ила в Б. за счет закрепления микроорганизмов на ней. С увеличением концентрации ила возрастает пропускная способность Б., которая в обычных условиях лимитируется работой вторичных отстойников, не способных разделить иловые смеси при концентрации свыше 4—6 г/л. При использовании в качестве насадки насыпных и волокнистых материалов (например, в виде ершей) необходима их периодическая регенерация от чрезмерного накопления биомассы путем интенсивной аэрации.

Установки БТ (БТФ) предназначены для очистки бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод объемом 25-3000 м3/сутки от органических веществ, взвешенных веществ, азота, фосфора и ряда других примесей с УФ-обеззараживанием очищенных стоков.

Установки БТ работают по принципу биотенка-отстойника в режиме денитрификации и биологической детофосфотации с усреднением расхода стоков за счет специальной конструкции лотка осветленной воды. Предварительная механическая очистка сточных вод, уплотнение и стабилизация осадка совмещены в одной зоне из которой избыточный ил периодически откачивается эрлифтом.

Одним из наиболее распространенных биоокислителей для очистки производственных сточных вод является аэротенк. Небольшие предприятия пищевой промышленности часто используют в качестве биоокислителя очистную компактную биоустановку КУ-200 производительностью до 200 м3 в сутки с пневмоподачей сжатого воздуха. Установка состоит из трёх частей: аэротенка, где происходит деструкция органических загрязнений, отстойной части, где осветляется очищенный промсток и оседает активный ил, и стабилизатора избыточного активного ила.

Наличие биоконтактных элементов в биотенке позволяет снизить потребность в сжатом воздухе и, следовательно, электроэнергии втрое, а также значительно уменьшить период аэрации сточных вод в аэротенке.

Особенность биотенков нового типа позволяет рекомендовать их для очистки концентрированных по органическим загрязнениям промстоков различных пищевых производств и агропромышленных комплексов. Они могут быть использованы также для интенсификации работы существующих очистных сооружений.

В первой зоне происходит механическая очистка стоков от песка и грубодисперсных взвешенных веществ, анаэробная предотчистка от органических веществ, а также уплотнение и сбраживание осадка в анаэробно-аэробном режиме. Первая зона оборудована эрлифтом избыточного ила.

Во второй зоне, оборудованной системой мелкопузырчатой аэрации и блоками плоскостной загрузки, протекают процессы аэробно-аноксидного окисления органических веществ, нитрификации, денитрификации и биологической дефосфотации. Вторая зона имеет несколько последовательно соединенных отделений.

В третьей зоне происходит отстаивание активного ила, который перекачивается в первую зону установки. Третья зона оборудована блоком тонкослойного отстаивания, одним или двумя эрлифтами активного ила и лотками осветленной воды.

 

 

Биофильтры, виды, работа, основные параметры расчета.

Биофильтры

 

В этих сооружениях биоразлагаемые органические вещества жидких отходов сорбируются и окисляются в аэробных условиях популяций гетеротрофных факультативных бактерий, образующих биологическую пленку на поверхности насадки (загрузочного материала, субстрата). Для орошения насадки вода с загрязнениями периодически или непрерывно подается в верхнюю часть сооружения через неподвижные разбрызгиватели (спринклеры) или реактивные вращающиеся водораспределители. Активная часть биопленки распространяется на глубину 70…100 мкм. В слоях пленки, прилегающих к насадке, создаются анаэробные условия, образуются органические кислоты (и газы СН₄ и H₂S), величина рН снижается, происходит частичное отмирание клеток. Под воздействием гидравлической нагрузки такие части пленки отрываются от субстрата и выносятся с водой.

Пропускная способность биофильтра определяется площадью поверхности, занятой биопленкой, и возможностью свободного доступа кислорода воздуха к ней. Чем больше площадь поверхности биопленки (при одинаковой массе) и чем легче к ней доступ кислорода, тем выше пропускная способность биофильтра.

Важнейшая составная часть биофильтра — загрузочный материал. По типу загрузочного материала все биофильтры делят на две категории: с объемной и плоскостной загрузкой.

Биофильтры с объемной загрузкой подразделяются на капельные с малой пропускной способностью 0, 9…9 м³/(м^2.сут) (рис. 5.7), высоконагружаемые с большой пропускной способностью 9…40 м³/(м^2.сут) (рис. 5.8) и башенные.

 

 

Рис. 5.7. Капельный биофильтр:

1 — дозирующие баки сточной воды; 2 — спринклеры: 3 — железобетонная стенка; 4— загрузка биофильтра; 5 — подача сточной воды; 6 — отводящий лоток.

 

Рис. 5.8. Высоконагружаемый биофильтр с реактивным оросителем.

Биофильтры с плоскостной загрузкой делятся на категории по типу загрузки: с жесткой засыпной, жесткой блочной и мягкой (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Биофильтр с пластмассовой загрузкой производительностью 1400 м³/сут:

I — корпус из стеклопластика по металлическому каркасу; II — пластмассовая загрузка; III — решетка; IV — бетонные столбовые опоры; V — подводящий трубопровод; VI— реактивный ороситель; VII — отводящие лотки; а и б — раскладка блоков соответственно в четных и нечетных рядах.

Анаэробные биофильтры . Эта новая разновидность биофильтров представляет собой закрытые резервуары с загрузкой, сквозь которую вода профильтровывается восходящим потоком, без доступа в нее кислорода воздуха. Анаэробные биофильтры по принципу работы занимают промежуточное положение между обычными биофильтрами и метантенками. Биопленка в них закреплена на материале загрузки; процессы окисления сопровождаются метанообразованием. Анаэробные биофильтры можно применять для очистки высококонцентрированных сточных вод, не содержащих взвешенных веществ или содержащих их в незначительном количестве.

Расчет биофильтров. В основу расчета капельных и высоконагружаемых биофильтров положено представление о том, что снижение концентрации загрязнений, описываемых величиной БПК, может быть принято по типу уравнения реакции первого порядка:

где L_τ и L_a — БПК соответственно очищенной и поступающей сточной воды; k ' — константа скорости реакции; т — продолжительность процесса.

Если применить это уравнение для расчета снижения БПК в биофильтре, то, приняв во внимание соотношения: т = V/Q, V = F H; Q = qF; т = H/q (где V — объем биофильтра; F — его площадь; Q — расход воды; Н — глубина; q — гидравлическая нагрузка), несложно получить:

где k = 0, 434^. k'.

Выражение в правой части этого уравнения, названное критериальным комплексом Ф, получило вид:

где k_T — константа окисления.

Биофильтры представляют собой системы для биологической обработки воды в условиях замедленного роста клеток или стационарного их состояния. Поэтому скорость биохимического окисления в биопленке невелика и обычно является лимитирующей стадией массопередачи загрязнений из фазы очищаемой воды в биопленку.

В биопленке должен соблюдаться баланс массы загрязнений, переданных в эту пленку в результате молекулярной диффузии и израсходованных в биохимической реакции

где D_L — коэффициент диффузии в биопленке (< 10-⁵…10-⁶ см²/с); у — координата, нормальная к поверхности, через которую осуществляется транспорт массы; r_L = dL_б/dτ — скорость переработки загрязнений в результате биохимической реакции.

Для обеспечения надежности результатов проектирования требуются нормированные методы расчета объема загрузки насадки в фильтр. В таких методах обычно используются экспериментальные значения окислительной мощности ОМ. Объем загрузки V_ф для очистки 1 м³ сточной воды определяется по выражению

При расчете биофильтров определяют L_н /L_τ = K; зная коэффициент K и заданную температуру сточной воды, по таблицам опытных данных выбирают основные параметры биофильтра: рабочую высоту загрузки H (в м) и удельную гидравлическую нагрузку на сооружение q [в м³/(м²сут)].

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: