2. Биофильтры с мягкой загрузкой

Исследования по очистке бытовых сточных вод проводились на полупроизводственной установке биофильтра со следующими конструктивными размерами: внутренний диаметр 0,8 м, высота слоя загрузки 3,5 м. Сточная вода по поверхности биофильтра распределялась реактивным оросителем. Объем загрузочного материала в установке составлял 1,76 м³.

Пластмассовая загрузка представляла собой ряд вертикальных полотен из гофрированной и перфорированной поливинилхлоридной пленки, подвешенных на стальной решетке с расстоянием между ними 40 мм (рис. 28). Толщина пленки 0,4 мм, высота гофра 2,5 мм, диаметр отверстий 2,8 мм. Общая площадь отверстий занимала 60% всей поверхности пленки. В нижней части биофильтра полотна были укреплены с поворотом, на 30° в плане для образования винтовой поверхности, чем предотвращалась возможность "проскока" неочищенной сточной воды. Плотность загрузочного материала из винипластовой пленки составляла 6 кг/м³, при этом пористость загрузки превышала 99%, а удельная площадь поверхности составляла 40 м²/м³.

Рис. 28. Биофильтр с загрузкой из поливинилхлоридной гофрированной и перфорированной пленки

Исследования проводили на бытовых сточных водах при гидравлических нагрузках 4, 10 и 16 м³(м³-сут). Результаты исследований и технологические показатели работы этого биофильтра приведены в табл. 18 и 19.

Таблица 18. Результаты очистки бытовых сточных вод на полупроизводственной установке биофильтра с мягкой пластмассовой загрузкой

Таблица 19. Технологические показатели работы полупроизводственной установки биофильтра с мягкой пластмассовой загрузкой при очистке бытовых сточных вод

Поскольку бытовая сточная вода была слабоконцентрированной (БПК_полн не превышало 150 мг/л), одновременно были проведены лабораторные исследования биофильтра с загрузкой из винипластовой пленки на бытовых сточных водах с добавлением этилацетата в качестве дополнительного органического загрязнителя.

Лабораторная модель биофильтра имела высоту слоя загрузки 1,6 м. Гидравлическая нагрузка в период исследований составляла 3 м³/(м³-сут). При добавлении этилацетата концентрация загрязнений поступающих вод повысилась, в результате чего БПК_полн достигла 350 мг/л, а ХПК - 520 мг/л. Снижение БПК_полн составило в среднем 92%, а ХПК - 90%. Абсолютные величины БПК_полн и ХПК в очищенных сточных водах были соответственно 26 и 54 мг/л, а окислительная мощность по снятой БПК_полн составила 0,97 кг/(м³-сут) при нагрузке 1,05 кг/(м³-сут). Этил ацетат в очищенных водах обнаружен не был. Эти исследования показали, что биофильтр с загрузкой из винипластовой пленки эффективен для очистки концентрированных сточных вод. На рис. 29 показана зависимость снижения органических загрязнений от нагрузки по БПК₅.

Рис. 29. Зависимость снижения БПКsub5/sub от органической нагрузки при очистке бытовых сточных вод на биофильтре с мягкой пластмассовой загрузкой

В процессе исследований систематически осуществлялся микробиологический контроль и определялся прирост биомассы по высоте установки. В начальный период винипластовая пленка равномерно обрастала биопленкой, перекрывающей отверстия перфорации. При первые наблюдениях встречались в основном жгутиковые и только единичные виды ресничных инфузорий. При дальнейших осмотрах число жгутиковых уменьшилось, а число инфузорий и коловраток увеличилось, соответственно наблюдалось и повышение активности простейших.

Прирост биопленки фиксировался путем среза винипластовой пленки с глубины 0,7 и 2,7 м. Наблюдения показали, что в нижней части биофильтра количество биомассы в 1,5 раза больше, чем в верхней. Отмечено также, что при увеличении гидравлической нагрузки от 4 до 10 м³/(м³-сут) масса биопленки возрастает вверху биофильтра с 48 до 153 г/м², а внизу с 77 до 250 г/м². При переходе на гидравлическую нагрузку 16 м³/(м³-сут) концентрация биомассы понизилась в верхней и нижней частях биофильтра соответственно до 80 и 160 г/м². Очевидно, это нашло отражение и в снижении эффекта очистки сточных вод при высокой нагрузке по органическим загрязнениям.

Таким образом, в результате исследований по очистке сточных вод на биофильтре с мягкой плоскостной загрузкой из винипластовой пленки была установлена высокая окислительная мощность, равная 1 кг по БПК_полн на 1 м³ загрузки в сутки при нагрузке по БПК_полн до 1,3 кг/(м³-сут). Производительность 1 м² площади поверхности загрузочного материала оказалась выше, чем при применении любой из жестких загрузок, и достигала по БПК₅ 29-35 г/(м²-сут).

Исследования по очистке бытовых сточных вод на биофильтре с загрузкой из тонкой и гладкой полиэтиленовой пленки проводили на очистных сооружениях г. Орджоникидзеабада. Установка имела размеры в плане 1,4 Х 1,4 м, высота полиэтиленовой пленки равнялась 3 м, а ее толщина - 0,2 мм; расстояние между полотнищами пленки 20 мм. Удельная площадь поверхности загрузки 100 м²/м³; пористость 99%; плотность 10 кг/м³. На установку подавали в сутки 90-100 м³ сточных вод с начальной БПК₅ 90-120 Мг/л. Через месяц после пуска установки эффект снижения органических загрязнений достигал 90-95 %.

При очистке высококонцентрированных стоков гидролизного завода в качестве загрузки применялась гладкая полиэтиленовая Пленка толщиной 0,5 мм. Конструктивные размеры установки аналогичны приведенным на рис. 21. Загрузка собиралась из отдельных полотнищ пленки, которые подвешивались на расстоянии 20 мм друг от друга к стержням в верхней части установки. Удельная поверхность загрузки 100 м²/м³; пористость 97,5%; плотность 24 кг/м³. На установку подавалось 30-36 м³ сточных вод в сутки при начальной БПК₅ 130-1400 мг/л. Величина БПК₅ в обработанных сточных вода" была 20-700 мг/л.

Рис. 30. Зависимость снижения БПК₅ (а) и окислительной мощности загрузочного материала (б) от органической нагрузки при очистке производственных сточных вод

1 - гравийная загрузка; 2 - асбестоцементные блоки; 3 - полиэтиленовая пленка

На рис. 30 приведена зависимость снижения БПК₅ и окислительной мощности биофильтров с различными видами загрузочных материалов от нагрузки по БПК₅.

Опыты по наращиванию биопленки на тканевых материалах (нейлоне, капроне) показали возможность применения этих материалов в качестве загрузочного материала для биофильтров. Такой загрузочный материал имеет чрезвычайно высокую пористость (более 99%) и незначительную плотность (до 6-10 кг/м³).

На основании исследований разработаны каркасные блоки с использованием тканевых и сеточных материалов.