Очищення стічної води за допомогою біоплівки

Біоплівка — головний дійовий гідробіоценоз таких очисних споруд, як

біофільтри та обертові біоконтактори.

Типовий, "класичний" біофільтр — це кругла, багатогранна чи прямокутна в плані залізобетонна ємкість 6 (РИСУНОК 3) з несправжнім дном 7, в яку вміщено (насипано) завантаження 3.

На цій поверхні розвиваються найрізноманітніші гідробіонти, що власне і становлять біоплівку. Стічна вода 4, що надходить на очищення, розбризкується тим чи іншим пристроєм 5 по всій поверхні завантаження біофільтра, стікає, омиваючи біоплівку, вниз і збирається у піддоні 9, звідки насосом рециркулюється крізь біофільтр для повторного її очищення. Для забезпечення біоплівки, що обростає за вантаження в усьому тілі біофільтра киснем повітря, в нижній частині біофільтра передбачено вентиляційні вікна 2. Для запобігання замерзанню води в біофільтрах їх споруджують у приміщеннях або укомплектовують вентиляційними системами з калориферами. На період роботи вентиляторів і підігрівання повітря (взимку) вентиляційні вікна 2 герметизують.

Сучасні невеликі біофільтри, призначені для локального очищення стічних вод окремих будинків, вкопують у землю або обваловують, зверху герметизують кришками, в яких монтують маленькі вентилятори, що подають повітря крізь завантаження біофільтра згори вниз. Виходить повітря з біофільтра по тій самій трубі, по якій витікає очищена вода.

За типом завантаження біофільтри поділяють на дві категорії:

· біофільтри з об'ємним завантаженням;

· біофільтри з плоским завантаженням.

У разі об'ємного, як правило насипного, завантаження застосовують гравій, керамзит, шлак, кільця Рашига, Полля, сідла Берля, “інталькс", пластмасові вироби різноманітних конфігурацій та розмірів. Питома поверхня об'ємного завантаження становить від 70 до 300 м^г/м³.

Плоске завантаження — це переважно блокові виробиз шиферу, пластмас, тканин, ниток, волокон (виготовлених, наприклад, у вигляді "йоржів" чи "вій") тощо. Питома поверхня їх може досягати 10000 м²/м³.

Біофільтри не потребують особливих затрат на аерацію. Однак вважається, що біофільтр не може нормально функціонувати без рециркулювання рідини, яку очищають, бо основна маса води проходить крізь біофільтр дуже швидко, і за цей короткий проміжок часу весь бруд не встигає осісти на біоплівці, що міститься на насадці. Однак рециркулювання має свої недоліки, пов'язані не лише зі значними витратами електроенергії на перекачування води, а й зі збільшенням об'ємів відстійників, підвищенням навантаження на біофільтр за забрудненнями, схильністю до кольматації завантаження, а найголовніше — з вирівнюванням якісного складу біоценозів біоплівки по всій висоті біофільтра. Доречно зазначити, що біоплівка на зернах піску виконує чи не найважливішу роль в очищенні питної води від розчинених органічних сполук під час пропускання її крізь шар піску, особливо в так званих повільних фільтрах.

Своєрідним різновидом біофільтра можна вважати відносно новий тип очисних споруд, що набуває всезростаючої популярності в США, Великій Британії, Нідерландах та інших країнах, а саме мочари (wetlands). Мочари- це інженерна споруда в землі, "лежачий біофільтр" (рисунок 4) з гравійним завантаженням 2, розміщеним невеликою товщиною (до 1 м) на надійній гідроізоляції 1 з синтетичної плівки.Стічна вода 4 після ретельного механічного очищення розподіляється по ширині мочари перфорованою трубою 3 і дуже повільно просочується впродовж тривалого часу (1-3 доби) крізь обросле біоплівкою завантаження 2, на якій, крім того, щільно ростуть водяні рослини 5 — рогіз, комиш, водяний перець, череда, аїр тощо, які сприяють аерації води, що очищається, вилучають з неї біогенні елементи, зокрема фосфор, калій, азот, а також важкі метали, і завдяки своїй розгалуженій кореневій системі збільшують поверхню обростання біоплівкою. Природно очищена вода збирається перфорованою трубою 6 і відводиться в найближчий потік. Така очисна споруда не потребує жодних енергетичних затрат на аерацію, переміщення води, вона проста в обслуговуванні, екологічно бездоганна і повинна зайняти гідне місце в системі очищення стічних вод в Україні.

Біоплівка є основою функціонування ще одного типу очисних споруд, об'єднаних загальною назвою обертові біоконтактори. Це напівзанурені у стічну воду металеві або пластмасові диски, барабани з різноманітних синтетичних матеріалів у вигляді склеєних між собою під різними кутами листів шиферу, волоконних йоржів, "вій", що інтенсивно обростають біоплівкою. Ці диски чи барабани прикріплені до вала, що повільно (1-4 оберти за хвилину) обертається, і біоплівка, яка наростає на розвиненій поверхні біоконтакторів, постійно то занурюється у стічну воду, перемішуючи її та сорбуючи й адгезуючи з неї розчинені та завислі органічні речовини, то підіймається у повітря, де добре аерується й окиснює (розкладає, мінералізує) зазначені забруднення. Частина біомаси зривається водою, суспендується в ній і теж бере участь в її очищенні. Надлишкова біомаса виноситься з очищеною водою у вторинний відстійник, де й осідає. Біоконтактори використовують, як правило, на біологічних очисних спорудах невеликої потужності, їх розміщують в обвалованих ґрунтом приміщеннях. Біоплівка має низку незаперечних достоїнств. Вона дуже стійка проти будь-яких змін у складі та кількості стічної води, не боїться залпових скидів, витримує короткочасну негативну дію токсичних речовин, швидко відновлює свої очисні функції після зняття збурювальних чинників.

3.2. Особливості очищення стічної води з використанням аеротенків

"Класичний" аеротенк 4 (РИСУНОК 5) — це залізобетонний канал завглибшки 4-5 м, завширшки 3-11 м (залежно від потужності), завдовжки 50-150 м (залежно від ступеня забрудненості стічних вод). Стічну воду 2 подають з одного або декількох місць, вона контактує з регенерованим активним мулом, переміщується й аерується повітрям 3, що подається в розміщений на дні аеротенка пристрій 5 для розпилення повітря. Після біологічного очищення, яке триває 4-48 год, вода перетікає у відстійник 10,. вякому активний мул 9 осідає, й основну його кількість — так званий "зворотний мул" — за допомогою ерліфта чи насоса б подають "в голову" аеротенка, в ту його частину, що зветься "регенератором", де за інтенсивної аерації відбувається відновлення якості активного мулу: він перетравлює сорбовані раніше зі стічних вод органічні сполуки, особливо ті, що розкладаються повільно, "голодніє" і готується до інтенсивного очищення нової порції свіжої стічної води 2. Надлишок активного мулу, що так і зветься "надлишковим мулом" 8, подають на стабілізацію, ущільнення, зневоднення, складування, а в міру можливості й на подальше використання, наприклад, для одержання біогазу, добрив тощо.

Взагалі осади, що утворюються під час очищення стічних вод, у тім числі й надлишковий активний мул, є дуже непростою проблемою, над розв'язанням якої працює вже не одне покоління науковців в усьому світі.

Створено багато найрізноманітніших конструктивних модифікацій аеротенків. Класифікують аеротенки за численними ознаками:

· конструктивними: прямокутні, круглі, овальні, комбіновані, баштові, шахтні, фільтротенки, флототенки та ін.;

· структурою потоку: витискувачі, змішувачі, комірчаного, проміжного типу із розосередженим випусканням рідини, яку очищають, з нерівномірно розподіленим подаванням стоку;

· способом відокремлення активного мулу та його регенерації: аеротенки з відстійниками та регенераторами, розміщеними окремо, сумісні з відстійниками та регенераторами:

· навантаженням на мул: з великим, звичайним і низьким навантаженням;

· кількістю ступенів: одно-, дво- та багатоступінчасті;

· типом системи аерації: зпневматичною, механічною, поверхневою, заглибною, пневмомеханічною, комбінованою, гідродинамічною системами;

· типом аерації: звичайні аеротенки (з аерацією повітрям) та окситенки (з аерацією киснем або повітрям, збагаченим киснем).

Аеротенки мають незаперечні позитивні якості, що особливо виявляються під час очищення побутових стічних вод:

· конструктивна простота;

· надійність у роботі (коли очищаються стабільні, нетоксичні і помірно концентровані за забрудненням стічні води);

· відносна дешевизна обробки води тощо.

Однак така велика різноманітність аеротенків викликає сумнів щодо високої досконалості цих споруд. Труднощі, з якими стикаються виробничники під час експлуатації аеротенків для очищення промислових стічних вод у разі потрапляння в стічні води токсичних речовин (ксенобіотиків, йонів важких металів), залпових скидань тощо, які часто супроводжують очищення стічних вод, стимулюють пошуки нових рішень. Найбільша технологічна цінність активного мулу полягає в його здатності утворювати великі і досить важкі конгломерати - флокули, які відносно легко І швидко (протягом 1,5-2 год) осідають у звичайних гравітаційних відстійниках, відокремлюються від очищеної ними води. Вода стає прозорою і чистою. Частину активного мулу можна спрямовувати на початок аеротенка і тим самим забезпечувати потрібну концентрацію (засів, "закваску") активного мулу в стічній воді, що надходить на очищення. Однак технологічно привабливе рішення із зворотним активним мулом не витримує критики з біологічного погляду. Адже в цьому разі біоценоз аеробних гідробіонтів, які живуть у відносно чистій воді в кінці аеротенка, після не менш ніж півторагодинного витримування в безаераційних умовах вторинного відстійника переміщують у забруднену стічну воду на початок цього аеротенка. І цей біоценоз потрапляє у шкідливу або й токсичну для переважної більшості гідробіонтів активного мулу рідину, що аж ніяк не сприяє нормальній їхній життєдіяльності, а отже, й очищенню води. Тому виникає парадокс: що краще, до більш високих кондицій очистять гідробіонти активного мулу стічну воду, то в гіршу ситуацію вони потраплять, коли їх перенесуть з цієї чистої води у початкову стічну воду. Багато гідробіонтів загине, а інші довго адаптуватимуться до цих складних і несприятливих умов існування. Тому в аеротенку відбувається своєрідне саморегулювання поганого очищення.

Отже, навіть найкращий активний мул за найсприятливіших, ідеальних умов, на жаль, не може забезпечити бажану і навіть стандартизовану у нас глибину очищення стічних вод до концентрації органічних сполук 3-4 мг/дм³. Однак про більш-менш сприятливі умови в такій справі, як очищення стічних вод, годі й мріяти. У стічні води, навіть у звичайні, побутові, нерідко, якщо не сказати постійно, потрапляють токсичні синтетичні речовини — ксенобіотики, яких раніше просто не було в природі, синтетичні поверхнево-активні речовини (СПАР), штучні барвники, йони важких металів, зокрема хромати, різноманітні органічні розчинники, а також нафтопродукти, стічні води з підвищеним вмістом солей тощо. Залпове скидання таких речовин призводить до розпадання флокул активного мулу, його спучування і відповідно масового винесення з вторинних відстійників іноді з такою інтенсивністю і в такій кількості, що щезає можливість забезпечення споруди зворотним мулом. Аеротенк перестає функціонувати як біологічна очисна споруда і перетворюється на звичайний транзитний канал стічних вод. Для відновлення роботи аеротенка після такої аварії необхідно заво­зити з інших очисних споруд значну кількість активного мулу як посівного матеріалу, поступово нарощувати біомасу активного мулу, адаптувати його до даних стічних вод, що іноді вимагає 2—3 місяці часу.

Поиск по сайту: