CC BY
69ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2016. № 1(52). Т.1.
УДК 62
Д.Д. Гарапшин, Г.Ю. Федоров ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ
В данной статье рассматривается биологические фильтры для очистки сточных вод.
Ключевые слова: биофильтр, биологическая очистка сточных вод, капельные биофильтры, высоконагружаемые биофильтры.
Биологический фильтр - сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей:
1) фильтрующей загрузки, в качестве которой может использоваться, например шлак, гравий, керамзит, щебень, пластмассы, асбестоцемент и т.п., помещенной в резервуаре с водопроницаемыми или водонепроницаемыми стенками;
2) водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное с небольшими интервалами орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра;
3) дренажного устройства для удаления профильтрованной воды;
4) воздухораспределительного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух[1].
Биофильтры классифицируются по пропускной способности - на биофильтры малой пропускной способности (капельные) и большой пропускной способности (высоконагружаемые). Так же для капельных биофильтров используют естественную вентиляцию, а для высоконагружаемых - как естественную, так и искусственную вентиляцию. Во втором случае они часто носят название аэрофильтров.
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 тела 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 [2].
Капельный биофильтр может быть как с водонепроницаемыми, так и с водопроницаемыми стенками. Орошение поверхности биофильтра производится равномерно с небольшими промежутками, при этом вода подается в виде капель или струй. Обмен воздуха в биофильтре происходит путем естественной его вентиляции через открытую поверхность биофильтра и дрена.
Отличительной особенностью капельных фильтров являются небольшой диаметр фракций загрузочного материала, а также низкая нагрузка их по воде; обычно она колеблется в пределах 0,5-1 мм сточной воды на 1 м3 фильтра.
В отечественной практике капельные биофильтры рекомендуется применять при количестве сточных вод не более 1000 мЗ/сутки. Они предназначаются для полной (до БПК = 15 мг/л) биологической очистки сточной жидкости. Особенностью капельных биофильтров является почти полное окисление задержанных в них органических загрязнений.
Капельные биофильтры работают по следующей схеме. Сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, самотеком поступает в распределительные устройства, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через толщу биофильтра, попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники, назначением которых являются задержание выносимой пленки и отделение ее от очищенной сточной воды.
В начале текущего столетия появился новый тип биофильтров, которые получили название: в отечественной практике аэрофильтры, а в зарубежной практике биофильтры высокой нагрузки. Отличительной особенностью этих сооружений является более высокая, чем в обычных капельных биофильтрах, окислительная мощность. Обусловливается она незаиляемостью таких фильтров и лучшим обменом воздуха в них. Достигается это благодаря более крупному загрузочному материалу и повышенной в не-
© Гарапшин Д.Д., Федоров Г.Ю., 2016.
Вестник магистратуры. 2016. № 1(52). Т.1.
ISSN 2223-4047
сколько раз нагрузке по воде [3].
Увеличивающаяся при этих условиях скорость движения сточной жидкости в теле биофильтра обеспечивает постоянный вынос из него задержанных трудно окисляемых нерастворенных примесей и отмирающей биопленки. Таким образом, поступающий в тело фильтра кислород воздуха расходуется в основном на биохимическое окисление не всей массы органических загрязнений, выделенных из сточной жидкости, как это происходит в обычных капельных биофильтрах, а лишь на окисление части этих загрязнений, не вынесенных из тела фильтра. Вынесенные из высоко нагружаемых биофильтров примеси задерживаются во вторичных отстойниках [3].
Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижными разбрызгивателями или подвижными реактивными оросителями. Наибольшее распространение из неподвижных разбрызгивателей получили название спринклерные установки. Спринклерная система состоит из дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров. Спринклеры (спринклерные головки) специальные насадки, надетые на концы стояков, которые ответвляются от водораспределительных труб, уложенных на поверхности или в теле биофильтра. Отверстия спринклерных головок невелики обычно 19, 22 и 25 мм. Во избежание коррозии спринклеры изготовляют из бронзы или латуни. Достоинством этого типа головки является то, что опора, к которой прикреплен отражательный обратный конус, находится в стороне от движущейся струи и не мешает ее действию.
Для нормальной работы биофильтра необходима подача воздуха в достаточном количестве. В капельных биофильтрах обычно используется естественная вентиляция, создаваемая разностью температур наружного воздуха и тела биофильтра. В высоко нагружаемых биофильтрах воздух подается вентиляторами в пространство между дренажем и днищем.
В данной статье были рассмотрены биофильтры малой пропускной способности (капельные) и большой пропускной способности (высоконагружаемые), их характеристики и принципы работы. Таким образом, можно сделать вывод о том, что наиболее распространенными сооружениями биологической очистки бытовых и производственных сточных вод являются высоконагружаемые биофильтры. Отличительной особенностью этих сооружений является более высокая, чем в обычных капельных биофильтрах, окислительная мощность, что обусловлено незаиляемостью таких фильтров и лучшим обменом воздуха в них.
В последние годы в отечественной и зарубежной практике находят распространение биофильтры, с пластмассовой загрузкой. Они обеспечивают высокую эффективность очистки сточных вод [4].
Библиографический список
1.Бердникова М.С., Федоров Г.Ю. Усовершенствование работы механических фильтров в системе очистки сточных вод ТЭЦ от нефтепродуктов. Вестник магистратуры. 2014. № 6 (33) Том 1 .С.36-38.
2.Гумиров И.С., Голубев В.В. Биологическая очистка сточных вод методом биофильтрации. Вестник магистратуры. 2015. № 7(46)Том 6.С.13-14.
// mediana-eco.ru/information/stokibiological/ // ru.wikipedia.org/wiki/Очистка сточных вод.
ГАРАПШИН ДАМИР ДАНИСОВИЧ - магистрант, Казанский государственный энергетический университет, Россия.
ФЕДОРОВ ГЕОРГИЙ ЮРЬЕВИЧ - кандидат технических наук, доцент, Казанский государственный энергетический университет, Россия.
