Сооружения для биологической очистки в естественных условиях . Сооружения биологической очистки
Глава27. Сооружения биологической очистки сточных вод § 109. Биологические фильтры
Биологические фильтры относятся к сооружениям биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях.
По производительности биофильтры подразделяют на капельные и высоконагружаемые.
По способу подачи воздуха различают биофильтры с естественной и искусственной вентиляцией. Для капельных биофильтров используют естественную вентиляцию, для высоконагружаемых — как естественную, так и искусственную вентиляцию.В последнем случае биофильтры называют аэрофильтрами.
Капельные биофильтры. Капельные биофильтры состоят из следующих основных элементов: водонепроницаемого основания, дренажа, стенок (воздухонепроницаемых или воздухопроницаемых), фильтрующей загрузки и распределительного устройства. В плане капельные биофильтры могут иметь прямоугольную или круглую форму.
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 (рис. III.43). 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.
1— дозирующий бак; 2 — распределительная сеть; 3—фильтрующая загрузка; 4 — дренаж;5 — сборный лоток
Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 1000 м3/сут.
Расчет капельного биофильтра заключается в определении объема загрузки, площади в плане, числа секций, размеров распределительных устройств и лотков для сбора очищенной жидкости.
Рабочая высота биофильтра равна 1,5—2 м.
Высоконагружаемые биофильтры. Эти фильтры отличаются от капельных особенностями конструктивного и эксплуатационного характера. К особенностям конструктивного характера относятся увеличение крупности зерен загрузки, изменение конструкции днища и дренажа, увеличение высоты загрузки. Особенности эксплуатационного характера состоят в уменьшении перерывов в подаче жидкости и повышении гидравлической нагрузки на 1 м2 площади фильтра, что способствует вымыванию отмершей биологической пленки, в разбавлении в необходимых случаях поступающего стока очищенными сточными водами, т. е. в применении рециркуляции для снижения БПК-
По принципу действия различают высоконагружаемые биофильтры, работающие на полную и неполную очистку.
По режиму работы высоконагружаемые биофильтры делят на работающие с рециркуляцией и без рециркуляции. Снижая БПК поступающих на биофильтры сточных вод, рециркуляция обеспечивает устойчивую работу фильтров.
По способу очистки высоконагружаемые биофильтры могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми. В первой ступени проводится частичная очистка воды, а во второй—полная.
По способу подачи воздуха различают высоконагружаемые биофильтры с естественной и искусственной вентиляцией.
По высоте высоконагружаемые фильтры делят на низкие (до 2 м) и высокие (2 м и выше).
По виду загрузки высоконагружаемые фильтры могут быть с объемной загрузкой (гравий, щебень, керамзит и пр.) и с плоскостной загрузкой (кольца или обрезки из керамических или пластмассовых засыпных элементов, жесткая загрузка в виде решеток или блоков из плоских или гофрированных листов и пр.).
Расчет высоконагружаемых биофильтров проводят в такой последовательности.
1. Определяют коэффициент
K = La/Lt (III.25)
где La и Lt — БПК20 сточной жидкости, поступающей на биофильтр, в БПК2о очищенной сточной жидкости, мг/л.
2. По среднезимней температуре сточной жидкости и найденному значению К, используя табл. 39 СНиП 11-32-74, которая здесь не приводится, определяют рабочую высоту биофильтра Н, гидравлическую нагрузку q и количество подаваемого воздуха В.Рабочая высота биофильтра колеблется в пределах 2—4 м, гидравлическая нагрузка — 10—30 м3/м2 в сутки, количество подаваемого воздуха — 8—12 м3 на 1 м3 сточной жидкости.
La сточной жидкости должно быть не более 300 мг/л. При L,, более 300 мг/л необходима рециркуляция.
3. Определяют LCM — БПК20 смеси сточной жидкости для биофильтров рециркуляцией и п — коэффициент рециркуляции:
(III.26)
(III.27)
4.Определяют площадь биофильтров, по формулам: в случае их работы без рециркуляции
F = Q/q (III.28)
в случае их работы с рециркуляцией
F=Q(n + 1)/q, (III.29)
где Q — расчетный расход сточных вод, м/сут.
Конструктивные особенности биофильтров. В качестве загрузочного материала для фильтров используют щебень и гальку прочных пород, а также керамзит и пластмассы. Крупность загрузочного материала для высоконагружаемых фильтров принимается равной 40—60 мм по всей высоте загрузки. Крупность материала нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м составляет 60—100 мм. Крупность загрузочного материала для капельных биофильтров принимается равной 30—50 мм с постепенным увеличением по глубине.
Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижными разбрызгивателями или подвижными реактивными оросителями. Наибольшее распространение из неподвижных разбрызгивателей получили спринклерные установки. Спринклерная установка состоит из дозирующего бака, распределительных труб и спринклеров. Спринклерные головки-насадки, установленные на вертикальных отростках, соединены с распределительными трубами, уложенными в теле биофильтра.
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 высоконагружаемых биофильтрах воздух подается вентиляторами в пространство между дренажем и днищем.
В последние годы в отечественной и зарубежной практике находят распространение биофильтры,с пластмассовой загрузкой. Они имеют высокую производительности обеспечивают хорошую очистку. Высоту таких биофильтров принимают равной 3—4 м. В качестве загрузочного материала возможно применение блоков из поливинилхлорида, полистирола и других жестких, пластмасс.
studfiles.net
Сооружения биологической очистки в естественных условиях
В практике очистки городских сточных вод применяют биологические пруды окислительного типа, не допуская накопления осадка на дне и создания там анаэробных условий. Система анаэробно-аэробных прудов рациональна в случае поступления высококонцентрированных сточных вод от перерабатывающих предприятий агропрома,
Окислительные пруды могут включать частично либо полностью осуществленную трофическую схему. В полной схеме трансформация загрязнений проходит цикл: гетеротрофное окисление загрязнений — автотрофное воспроизводство вторичной биомассы — потребление биомассы простейшими организмами, рачками — разведение рыбы на основе данной кормовой базы. Очистка воды достигает уровня, характерного для загрязненных природных водоемов (БПК = 6ч-8 мг/л). В неполной схеме цепочка разрывается по окончании окислительных либо автотрофных процессов, и в этом случае очищенная вода характеризуется значением БПК г- 15 мг/л, повышенным содержанием взвешенных веществ — 20—30 мг/л, представленных бактериальной массой, значительным фоном соединений азота — 10— 20 мг/л.
В секционированных прудах движение воды приближается к вытеснительному режиму, все стадии схемы протекают последовательно и достаточно четко разграничены Пруды-смесители (одноступенчатые, круглой либо квадратной формы) характеризуются значительной диффузией, все процессы протекают параллельно, разграничение их затруднительно.
Перегрузка биопрудов и несоблюдение режимных параметров приводят в конечном итоге к образованию донных отложений, появлению анаэробных зон, вторичному загрязнению воды. Избыток органических загрязнений вызывает интенсивный рост гетеротрофной биомассы и постепенное накопление ее вследствие осаждения. Такой же эффект возникает при недостатке кислорода, когда процессы роста микроорганизмов превалируют над окислительными и основная часть загрязнений трансформируется в биомассу. В донные отложения попадает масса планктона в осенний период вследствие сезонных изменений и отмирания светолюбивых культур.
Ввиду сложности управления таким разнородным сообществом микроорганизмов целесообразно провести ряд профилактических мероприятий по сбору и удалению донного ила. К ним можно отнести: организацию направленной циркуляции воды в прудах с целью выноса влекомых и оседающих примесей к местам их сбора (приямкам) с последующей откачкой стационарными либо передвижными насосными установками; устройство приспособлений для опорожнения прудов и удаления донных отложений; организацию аэрации и перемешивания в первой ступени (секции) прудов с выносом образованной биомассы в промежуточный отстойник, устраиваемый в виде глубокой выемки с приямком для накопления ила и т. п. Небольшие отложения ила обычно перерабатываются личинками насекомых и не оказывают существенного влияния на качество очищенной воды, тем не менее отдельные частицы всплывающего ила должны быть задержаны до выпуска очищенной воды.
Следует обратить внимание на определение Б ПК и концентрации растворенного кислорода в прудовой воде. Вследствие фотосинтеза в дневное время может наблюдаться повышенное содержание кислорода в воде, в связи с чем действительное значение этой величины будет искажено
В зимнее время в прудах преобладают процессы осаждения дисперсных примесей и окисления растворенной части загрязнений; фотосинтетическая активность биоценоза выражена весьма слабо. Наблюдение за кислородным режимом работы прудов должно быть усилено.
studfiles.net
Сооружения для биологической очистки в естественных условиях .
Биологическая очистка в естественных условиях осуществляется за счет самоочищающейся способности почвы .
Сооружения : поля орошения и поля фильтрации , биологические пруды.
Поля орошения предназначены для очистки сточных вод и для выращивания на них сельскохозяйственных культур (коммунальные , сельскохозяйственные ) .
Поля фильтрации используются только для очистки сточных вод.
Сущность процесса : при фильтрации сточных вод в верхних слоях почвы задерживаются загрязнения , образующие пленку густозаселенную микроорганизмами . Эти микроорганизмы , используя кислород , проникающий из атмосферы переводят органические вещества в минеральные соединения . Верхние слои почвы относительно кислорода находятся в более благоприятных условиях . По мере углубления в почву , количество кислорода уменьшается и наступает момент когда кислорода совсем нет - зона анаэробиоза . Окисление органических веществ здесь происходит за счет процесса денитрификации т.к. попадающие в эту зону сточные воды содержат большое количество нитритов .
В зимнее время степень очистки значительно снижается . Поля в этот период работают как накопители .
Так как сточные воды содержат большое количество микроорганизмов (патогенных ) и яиц гельминтов , необходимо соблюдать санитарные требования .
При выращивании овощей , не употреблять их в пищу в сыром виде , нельзя орошать поля неочищенными сточными водами ( сточные воды должны быть предварительно отстоянные) .
Коммунальные поля орошения и поля фильтрации состоят из карт , спланированных горизонтально или с незначительным уклоном ( 0,02 ) и разделенных земляными оградительными валиками .
Распределение сточной воды по картам осуществляется оросительной сетью , отвод - осуши-тельной . Поля орошения и фильтрации должны располагаться ниже по течению грунтовых вод от водозаборных сооружений в зависимости от грунтов на расстоянии 200...500 м .
Располагаться должны с подветренной стороны от населенных пунктов на расстоянии в зависимости от расхода сточных вод от 300 м до 1 км . По контуру полей высаживают влаголюбивые деревья (ива) . Уровень грунтовых вод должен быть не < 1,5 м от поверхности иначе необходимо устройство дренажа .Межполивной период 5...10 дней .
Площадь полей определяется в зависимости от гидравлической нагрузки сточных вод на 1 га за определенный промежуток времени .
Нагрузка в зависимости от среднегодовой t воздуха , характера грунтов , уровня грунтовых вод и вида выращиваемых культур приводится в справочной литературе (СНиП т. 47 ) .
При определении площади полей орошения различают следующие нормы нагрузок м3/га:
среднесуточная норма - объем сточных вод , приходящийся на 1 га орошаемой площади в среднем за сутки в течении какого-то периода (обычно за год ) .
оросительная норма - объем воды , требуемый для выращивания данной культуры за весь вегетационный период .
поливная норма - объем воды , который подается за один полив .
удобрительная норма - объем воды , который требуется для выращивания культуры исходя из удобрительных свойств сточной воды .
норма зимнего орошения .
Таким образом нагрузка на поля орошения должна быть установлена с учетом всех факторов . Руководящими являются санитарно-гигиенические требования .
При определении площадей учитывается также фильтрационная способность грунтов и климатические условия .
Общая площадь полей орошения и фильтрации :
F = ;
fПОЛ - полезная площадь полей ;
, га ;
fР - резервная площадь полей ;
;
- коэффициент зависящий от среднегодовой температуры воздуха , tВОЗД .
: до 50С , = 1.
до 100С , = 0,75.
до 150С , = 0,5 .
- фактическая норма нагрузки на резервные участки .
, при = 0,5 ,= 15% ;
0,5 , при = 1 ,= 50% .
В зимний период необходимо учитывать намораживание .
- коэффициент , учитывающий увеличение площади за счет вспомогательных сооружений .
= 0,15...0,25 ( при fПОЛ1000 га ) , 0,35 приfПОЛ1000 га .
Карты имеют площадь 1,5 га , соотношение сторон 1: 2...1: 4 . Общее число карт должно быть не менее 3-х . Длина карт 300...1500 м , ширина 100...200 м при двустороннем напуске . Сточные воды подаются на карты оросительной сетью .
Осушительную сеть устраивают при неблагоприятных грунтовых условиях . Она состоит из дренажа , сборной сети , отводящих линий и выпусков .
Устройство дренажа обязательно при уровне грунтовых вод 1,5 м от поверхности карт .
studfiles.net
4.7.2 Сооружения биологической очистки сточных вод
Метод биологической очистки сточных вод основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе жизнедеятельности. Таким образом, искусственно культивируемые микроорганизмы освобождают воду от загрязнений. Биологическую очистку называют полной, если БПКполн очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПКполн более 20мг/л.
К сооружениям биологической очистки относят биофильтры и аэротенки.
4.7.2.1.Биофильтры
Биологический фильтр – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической плёнкой, образованной колониями микроорганизмов.
В зависимости от требуемой величины очищенных вод по БПКопределяют критериальный комплекс. Значение БПКв воде после биофильтров принимают 10мг/л (что соответствует Бпк=15мг/л). Значение критериального комплекса для бытовых сточных вод принимают по табл.12.5 [27]=3,3.
По заданной величине среднезимней теипературы сточных вод определяют значение Кпо формуле
К=
Или принимают интерполяцией по таблице:
| Т, С | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
| К | 0,115 | 0,12 | 0,126 | 0,132 | 0,138 | 0,145 | 0,151 | 0,158 | 0,166 | 0,174 | 0,183 | 0,19 | 0,2 |
При Т=14,6С принимаем К=0,156.
Назначается высота слоя загрузки Н, которая принимается 3-4м. Принимаем 4м.
Определяется величина пористости загрузки Р, исходя из конструктивных оазмеров по паспорту завода-изготовителя. Так по Табл.12.1 для загрузки «Тракпор» Р=94%, а удельная поверхность S=187 м/м. Плотность=48кг/м.
Значение удельной массы органических загрязнений по БПКпоступающей в сутки на еденицу поверхности загрузочного материала биофильтра М, г/м*сут, определяем по формуле:
Мг/м*сут.
Значение величины удельной допустимой гидравлической нагрузки определяется по формуле:
=
где - допустимая концентрация органических загрязнений по БПКв сточной воде, поступающей на биофильтры. По СНиП п.6.137 эта величина по БПКдолжна быть не более 250 мг/л.
здесь - коэффициент пересчета из БПКв БПК,=0,875.
мг/л
.
7.Объём загрузки определяется по формуле
где - коэффициент рециркуляции, определяемый по формуле:
где Lmin – допустимая на биофильтры концентрация сточных вод по БПК20, равная 250 мг/л;
Lex– концентрация по БПК20 в сточных водах после биофильтра, равная 15 мг/л;
Len– средняя концентрация сточных вод по БПК20, которая в нашем случае равна 192,03 мг/л, что меньше Lmin= 250 мг/л. Вследствие этого коэффициент рециркуляции = 0.
Объем загрузки определяется по формуле:
Число фильтров определяется по формуле:
где F1 – площадь биофильтра 12*18 м2, принимаем по [17] табл. 1.
Рассчитываем спринклерную систему биофильтра . При площади одного биофильтра f1 >150 м2 принимаем 1 распределительный бак на 1 секцию.
Приток сточной воды qприт= = 0 ,44/2 = 0,22 м3/с = 220 л/с
Минимальный расход qmin бака:
qmin=1.5·qприт=1,5 ∙220 = 330 л/с= 19800 л/мин.
Принимаем диаметр спрыска dспр=23,5 мм.
При минимальном напоре Hmin=0,5 м минимальный расход спрыска qmin спр =53 л/мин.
При максимальном напоре Hmax = 1.5 м максимальный расход спрыска qmax спр=94 л/мин
Определяем средний расход воды qср спр,л/мин ,из спринклера:
qср спр = 1,1 (qmax спр+qmin спр)/2 =1,1(94+53)/2 = 1,35 л/с.
Рассчитываем число спренклерных головок nспр,шт:
nспр=qmin/qminспр=19800/53=374шт. Время опорожнения бака должно быть 1-5 минут.
Принимаем tоп=3 мин ,тогда емкость бака Wб,м
Wб=(qср спр ·nспр-qприт)∙tоп∙60=(1,35 ∙ 255 - 150) ∙3∙60 = 34965 л = 34,965м3
Время наполнения бака tнап, мин, рассчитываем по формуле:
Tнап=4 мин.
Продолжительность цикла tцикл , мин , составит
tцикл = tоп+tнап=3+4=7 мин.
4.7.2.2. ВТОРИЧНЫЕ ОТСТОЙНИКИ
Вторичные отстойники служат для задерживания биологической плёнки, поступающей вместе с очищенной сточной водой из биофильтров. Вторичные отстойники бывают вертикальные (для небольшой производительности), горизонтальные и радиальные – для станций большой и средней производительности.
studfiles.net
Сооружения для биологической очистки сточных вод
Сооружения биологической очистки
9.3.1.1Сооружения аэробной биологической очистки (незатопленные и затопленные биофильтры, аэротенки, реакторы периодического действия, биореакторы других типов, биологические пруды, пруды-испарители, испарительные площадки) следует применять как основные для очистки сточных вод от органических загрязнений, поддающихся биохимическому разложению, соединений азота. Также рекомендуется использовать их для удаления фосфора.
9.3.1.2 Для сточных вод, высококонцентрированных по органическим загрязнениям, а также содержащих высокие концентрации сульфатов, допускается при обосновании использовать сооружения анаэробной биологической очистки.
9.3.1.3 Для эффективной аэробной биологической очистки загрязненных биоразлагаемыми органическими соединениями производственных сточных вод, либо их смеси с хозяйственно-бытовыми сточными водами, следует обеспечивать содержание биогенных элементов не менее 5,0 мг/л азота N и 1,0 мг/л фосфора Р на каждые 100 мг/л БПКполн.
При меньшем содержании биогенных элементов следует обеспечить их добавление в виде солевых растворов, либо других материалов (отходов), содержащих их в большом количестве.
9.3.1.4 Температура в сооружениях аэробной биологической очистки не должна быть ниже 60С и выше 400С. При наличии меньших и больших значений при обосновании допускается корректировка температуры (подогрев, либо охлаждение).
Преаэраторы и биокоагуляторы
9.3.2.1 Преаэраторы и биокоагуляторы следует применять:
- для снижения содержания загрязняющих веществ в отстоенных сточных водах сверх обеспечиваемого первичными отстойниками;
- для извлечения (за счет сорбции) ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ, неблагоприятно влияющих на процесс биологической очистки.
9.3.2.2 Необходимо предусматривать:
- преаэраторы перед первичными отстойниками в виде отдельных пристроенных или встроенных сооружений;
- биокоагуляторы - в виде сооружений, совмещенных с вертикальными отстойниками.
9.3.2.3 Преаэраторы следует применять на станциях очистки с аэротенками, биокоагуляторы - на станциях очистки как с аэротенками, так и с биологическими фильтрами.
9.3.2.4 При проектировании преаэраторов и биокоагуляторов необходимо принимать:
- число секций отдельно стоящих преаэраторов - не менее двух, причем все рабочие;
- продолжительность аэрации сточной воды с избыточным активным илом не менее 20 мин;
- количество подаваемого ила от 50% до 100% от избыточного;
- биологической пленки 100%;
- удельный расход воздуха не менее 5,0 м3 на 1,0 м3 сточных вод;
- увеличение эффективности задержания загрязняющих веществ (по БПКполн и взвешенным веществам) в первичных отстойниках от 20% до 25%;
- гидравлическую нагрузку на зону отстаивания биокоагуляторов не более 3,0 м3/(м2×час).
ПРИМЕЧАНИЕ 1 В преаэратор надлежит подавать илпосле регенераторов. При отсутствии регенераторов необходимо предусматривать возможность регенерации активного ила в преаэраторах; вместимость отделений для регенерации следует принимать равной от 0,25 до 0,30 их общего объема.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Для биологической пленки, подаваемой в биокоагуляторы, надлежит предусматривать специальные регенераторы с продолжительностью аэрации 24 часов.
Биологические фильтры.
9.3.3.1 Биологические фильтры допускается применять как основные сооружения биологической очистки от органических загрязнений при одноступенчатой схеме или в качестве одной или нескольких ступеней для очистки от органических загрязнений и/или аммонийного азота при многоступенчатой схеме очистки.
9.3.3.2 Биологические фильтры (капельные и высоконагружаемые) надлежит применять для биологической очистки сточных вод в случаях, если сточные воды содержат высокие концентрации органики. При этом наиболее перспективным методом очистки стоков является анаэробный метод. Преимущество данного метода очистки заключается в меньших эксплуатационных расходах.
9.3.3.3 Биологические фильтры следует проектировать в виде резервуаров со сплошными стенками и двойным дном:
- нижним – сплошным;
- верхним - решетчатым (колосниковая решетка) для поддержания загрузки.
При этом необходимо принимать:
- высоту междудонного пространства необходимо принимать не менее 0,6 м;
- уклон нижнего днища к сборным лоткам необходимо принимать не менее 0,01;
- продольный уклон сборных лотков - по конструктивным соображениям, но не менее 0,005.
9.3.3.4 Капельные биофильтры следует устраивать с естественной аэрацией, высоконагружаемые - как с естественной, так и с искусственной аэрацией (аэрофильтры).
Естественную аэрацию биофильтров надлежит предусматривать через окна, располагаемые равномерно по их периметру в пределах междудонного пространства и оборудуемые устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон должна составлять от 1% до 5% площади биофильтра.
В аэрофильтрах необходимо предусматривать подачу воздуха в междудонное пространство вентиляторами с давлением у ввода 980 Па. На отводных трубопроводах аэрофильтров необходимо предусматривать устройство гидравлических затворов высотой 200 мм.
9.3.3.5 В качестве загрузочного материала для биофильтров следует применить щебень или гальку прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдержать температуру от 6°С до 30°С без потери прочности.
Все применяемые для загрузки естественные и искусственные материалы, за исключением пластмасс, должны выдерживать:
- давление не менее 0,1 МПа при насыпной плотности до 1000 кг/м3;
- не менее чем пятикратную пропитку насыщенным раствором сернокислого натрия;
- не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость;
- кипячение в течение 1 часа в 5%-ном растворе соляной кислоты, масса которой должна превышать массу испытуемого материала в 3 раза.
После испытаний загрузочный материал не должен иметь заметных повреждений и его масса не должна уменьшаться более чем на 10% первоначальной. Требования к пластмассовой загрузке биофильтров следует принимать согласно 9.3.6.2.
9.3.3.6 Загрузка фильтров по высоте должна быть выполнена из материала одинаковой крупности с устройством нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м, крупностью от 70,0 мм до 100,0 мм. Крупность загрузочного материала для биофильтров следует принимать по Таблице 9.12.
9.3.3.7 По рекомендациям научно-исследовательских организаций и компаний-производителей загрузочных материалов на фильтрах необходимо предусматривать рециркуляцию очищенных сточных вод. Коэффициент рециркуляции надлежит определять исходя из получения концентрации смеси, подаваемой на фильтр в пределах указанных ограничений. В случае возможного прекращения притока сточных вод на биофильтр необходимо предусматривать рециркуляцию во избежание высыхания поверхности загрузки.
Распределение сточных вод по поверхности биофильтров надлежит осуществлять с помощью устройств различной конструкции, в том числе качающихся желобов, разбрызгивателей, реактивных оросителей и т. п. Возможно применение баков - дозаторов для периодической подачи очищаемых сточных вод.
Расчет распределительной и отводящей сетей биофильтров должен производиться по максимальному расходу воды с учетом рециркуляционного расхода, определяемого согласно 9.3.5.1.
9.3.3.8 Определение расчетных параметров биофильтров надлежит выполнять в зависимости от состава и расчетного расхода сточных вод, требуемой степени очистки.
При расчете следует определять необходимое количество загрузочного материала, расход рециркуляции, подаваемого воздуха (для аэрофильтров), прирост избыточной биопленки.
9.3.3.9 При проектировании разбрызгивателей следует принимать:
- начальный свободный напор около 1,5 м;
- конечный не менее 0,5 м;
- диаметр отверстий от 13 мм до 40 мм;
- высоту расположения головки над поверхностью загрузочного материала от 0,15 м до 0,2 м;
- продолжительность орошения на капельных биофильтрах при максимальном притоке воды от 5 мин до 6 мин.
При проектировании реактивных оросителей следует принимать:
- число и диаметр распределительных труб по расчету при условии движения жидкости в начале труб со скоростью от 0,5 м/сек до 1,0 м/сек;
- число отверстий в распределительных трубах по расчету при условии, что истечении жидкости из отверстий со скоростью не менее 0,5 м/сек;
- диаметры отверстий не менее 10,0 мм;
- напор у оросителя по расчету, но не менее 0,5 м;
- расположение распределительных труб выше поверхности загрузочного материала на 0,2 м.
Таблица 9.12 - Значение крупности загрузочного материала для биофильтров
| Биофильтры (загружаемый материал) | Крупность материала загрузки, мм | Количество материала, % (по весу), остающегося на контрольных ситах с отверстиями диаметром, мм | |||||
| Высоконагружаемые (щебень) | от 40 до 70 | до 5 | от 40 до 70 | от 95 до 100 | - | - | - |
| Капельные (щебень) | от 25 до 40 | - | - | до 5 | от 40 до 70 | от 90до 100 | - |
| Капельные (керамзит) | от 20 до 40 | -- | - | до 8 | не нормируется | - | от 90 до100 |
| ПРИМЕЧАНИЕ Содержание кусков пластинчатой формы в загрузке не должно быть свыше 5%. |
9.3.3.10 Число секций или биофильтров должно быть не менее двух и не более восьми, причем все они должны быть рабочими.
9.3.3.11 В конструкции оборудования фильтров должны быть предусмотрены устройства для опорожнения на случай кратковременного прекращения подачи сточной воды зимой, а также устройства для промывки днища биофильтров.
9.3.3.12 В зависимости от климатических условий района строительства, производительности очистных сооружений, режима притока сточных вод, их температуры биофильтры надлежит размещать либо в помещениях (отапливаемых или неотапливаемых), либо на открытом воздухе. Возможность размещения биофильтров вне помещения или в неотапливаемом помещении должна быть обоснована теплотехническим расчетом, при этом необходимо учитывать опыт эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях.
infopedia.su
СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД
Преаэраторы и биокоагуляторы
6.113. Преаэраторы и биокоагуляторы следует применять:
для снижения содержания загрязняющих веществ в отстоенных сточных водах сверх обеспечиваемого первичными отстойниками;
для извлечения (за счет сорбции) ионов тяжелых металлов и других загрязняющих веществ, неблагоприятно влияющих на процесс биологической очистки.
6.114. Преаэраторы надлежит предусматривать перед первичными отстойниками в виде отдельных пристроенных или встроенных сооружений, биокоагуляторы — в виде сооружений, совмещенных с вертикальными отстойниками.
6.115. Преаэраторы следует применять на станциях очистки с аэротенками, биокоагуляторы — на станциях очистки как с аэротенками, так и с биологическими фильтрами.
6.116. При проектировании преаэраторов и биокоагуляторов необходимо принимать:
число секций отдельно стоящих преаэраторов — не менее двух, причем все рабочие;
продолжительность аэрации сточной воды с избыточным активным илом — 20 мин;
количество подаваемого ила — 50—100 % избыточного, биологической пленки — 100 %;
удельный расход воздуха — 5 м на 1 м3 сточных вод;
увеличение эффективности задержания загрязняющих веществ (по БПКполн и взвешенным веществам) в первичных отстойниках — на 20—25 %;
гидравлическую нагрузку на зону отстаивания биокоагуляторов — не более 3 м3/(м2×ч).
Примечания: 1. В преаэратор надлежит подавать илпосле регенераторов. При отсутствии регенераторов необходимо предусматривать возможность регенерации активного ила в преаэраторах; вместимость отделений для регенерации следует принимать равной 0,25—0,3 их общего объема.
2. Для биологической пленки, подаваемой в биокоагуляторы, надлежит предусматривать специальные регенераторы с продолжительностью аэрации 24 ч.
Биологические фильтры
Общие указания
6.117. Биологические фильтры (капельные и высоконагружаемые) надлежит применять для биологической очистки сточных вод.
6.118. Биологические фильтры для очистки производственных сточных вод допускается применять как основные сооружения при одноступенчатой схеме очистки или в качестве сооружений первой или второй ступени при двухступенчатой схеме биологической очистки.
6.119. Биологические фильтры следует проектировать в виде резервуаров со сплошными стенками и двойным дном: нижним — сплошным, а верхним — решетчатым (колосниковая решетка) для поддержания загрузки. При этом необходимо принимать: высоту междудонного пространства — не менее 0,6 м; уклон нижнего днища к сборным лоткам — не менее 0,01; продольный уклон сборных лотков — по конструктивным соображениям, но не менее 0,005.
6.120. Капельные биофильтры следует устраивать с естественной аэрацией, высоконагружаемые — как с естественной, так и с искусственной аэрацией (аэрофильтры).
Естественную аэрацию биофильтров надлежит предусматривать через окна, располагаемые равномерно по их периметру в пределах междудонного пространства и оборудуемые устройствами, позволяющими закрывать их наглухо. Площадь окон должна составлять 1 —5 % площади биофильтра.
В аэрофильтрах необходимо предусматривать подачу воздуха в междудонное пространство вентиляторами с давлением у ввода 980 Па (100 мм вод. ст.). На отводных трубопроводах аэрофильтров необходимо предусматривать устройство гидравлических затворов высотой 200 мм.
6.121. В качестве загрузочного материала для биофильтров следует применить щебень или гальку прочных горных пород, керамзит, а также пластмассы, способные выдержать температуру от 6 до 30 ° С без потери прочности. Все применяемые для загрузки естественные и искусственные материалы, за исключением пластмасс, должны выдерживать:
давление не менее 0,1 МПа (1 кгс/см2) при насыпной плотности до 1000 кг/м3;
не менее чем пятикратную пропитку насыщенным раствором сернокислого натрия;
не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость;
кипячение в течение 1 ч в 5 %-ном растворе соляной кислоты, масса которой должна превышать массу испытуемого материала в 3 раза.
После испытаний загрузочный материал не должен иметь заметных повреждений и его масса не должна уменьшаться более чем на 10 % первоначальной.
Требования к пластмассовой загрузке биофильтров следует принимать согласно п. 6.138.
6.122. Загрузка фильтров по высоте должна быть выполнена из материала одинаковой крупности с устройством нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м, крупностью 70—100 мм.
Крупность загрузочного материала для биофильтров следует принимать по табл. 36.
6.123. Распределение сточных вод по поверхности биофильтров надлежит осуществлять с помощью устройств различной конструкции.
При проектировании разбрызгивателей следует принимать:
начальный свободный напор — около 1,5 м, конечный — не менее 0,5 м;
диаметр отверстий — 13—40 мм;
высоту расположения головки над поверхностью загрузочного материала — 0,15—0,2 м;
продолжительность орошения на капельных биофильтрах при максимальном притоке воды — 5—6 мин.
При проектировании реактивных оросителей следует принимать:
число и диаметр распределительных труб — по расчету при условии движения жидкости в начале труб со скоростью 0,5—1 м/с;
число и диаметр отверстий в распределительных трубах — по расчету при условии истечении жидкости из отверстий со скоростью не менее 0,5 м/с, диаметры отверстий — не менее 10 мм;
напор у оросителя — по расчету, но не менее 0,5 м;
расположение распределительных труб — выше поверхности загрузочного материала на 0,2 м.
6.124. Число секций или биофильтров должно быть не менее двух и не более восьми, причем все они должны быть рабочими.
6.125. Расчет распределительной и отводящей сетей биофильтров должен производиться по максимальному расходу воды с учетом рециркуляционного расхода, определяемого согласно п. 6.132.
6.126.В конструкции оборудования фильтров должны быть предусмотрены устройства для опорожнения на случай кратковременного прекращения подачи сточной воды зимой, а также устройства для промывки днища биофильтров.
6.127.В зависимости от климатических условий района строительства, производительности очистных сооружений, режима притока сточных вод, их температуры биофильтры надлежит размещать либо в помещениях (отапливаемых или неотапливаемых), либо на открытом воздухе.
Возможность размещения биофильтров вне помещения или в неотапливаемом помещении должна быть обоснована теплотехническим расчетом, при
Таблица 36
| Биофильтры (загружаемый материал) | Крупность материала загрузки, мм | Количество материала, % (по весу), остающегося на контрольных ситах с отверстиями диаметром, мм | |||||
| Высоконагружаемые (щебень) | 40–70 | 0–5 | 40–70 | 95–100 | – | – | – |
| Капельные (щебень) | 25–40 | – | – | 0–5 | 40–70 | 90–100 | – |
| Капельные (керамзит) | 20–40 | -– | – | 0–8 | Не нормируется | – | 90–100 |
Примечание. Содержание кусков пластинчатой формы в загрузке не должно быть свыше 5 %.
этом необходимо учитывать опыт эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях.
Похожие статьи:
poznayka.org
4.5.4 Способы и сооружения биологической очистки
В работе сооружений биологической очистки ответственным является пусковой период. В это время происходит образование на поверхности загрузочного материала бактериальной пленки, происходит развитие и поэтапная смена качественного и количественного состава биоценоза биопленки. Это период длится 10-25 суток. Его продолжительность зависит от температуры воды, рН и концентрации кислорода. Оптимальной является температура воды 250С, рН 6,5-7,5 и концентрация кислорода - 7 мг/л. Постепенное увеличение подачи воды в сооружениях биологической очистки с 30 до 100% от общего расхода обеспечивает требуемое количество оборотной воды, подаваемой в бассейны на протяжении всего пускового периода.
4.5.5 Биофильтры
Биофильтры в самое последнее время получили наиболее широкое применение в системах биологической очистки. Они представляют собой емкости, заполненные загрузкой различного типа: объемный (как в аэротенках), пленочной (в виде отдельных листов или кассет), сотовой и трубчатой. Объемная и пленочная листовая загрузки применяются достаточно редко в промышленных установках. Чаще используют регенерирующуюся загрузку из полиэтиленовых гранул, а также кассетную и сотовые загрузки. По сравнению с аэротенками и интеграторами биофильтры имеют удельную производительность в 8-10 раз выше. Однако и стоимость их в 5-10 раз больше. Соотношение объема рыбоводных емкостей и биофильтров от 1:0,5 до 1:4.
Применение биологических фильтров более экономически выгодно, чем применение аэротенков. Это обусловлено прежде всего низкой концентрацией загрязнений, поступающих из бассейнов с рыбой на очистку, и, следовательно, затруднениями с созданием высокой концентрации активного ила в аэротенках. В биофильтрах же благодаря прикрепленным к субстрату биоценозам процесс очистки ведется при более высокой концентрации микроорганизмов, что позволяет сократить объем сооружений и снизить затраты на их строительство и эксплуатацию.
Характерная особенность биофильтров - наличие бактерий, прикрепленных в виде биопленки к твердой подложке. Биопленка представляет собой плотный слой, состоящий из клеток бактерий, способных прикрепляться к твердой поверхности и образовывать фиксированную полимерную пленку, которая препятствует их выносу.
Процесс изъятия загрязнений из воды биологической пленкой подчиняются основным законам массообмена. На первом этапе изъятие загрязнений происходит путем прилипания частиц загрязнения и их сорбция (поглощение) биопленкой. Интенсивность этих процессов тем выше, чем больше поверхность контакта воды и биопленки, чем выше концентрация загрязнений и чем сильнее турбулентность движения воды относительно биопленки. Турбулентность движения воды относительно бипленки активно сменяет слои воды, из которых изъято загрязнение, на слои воды, еще не вступившие в контакт с биопленкой [10].
Когда частицы загрязнений попадают в контакт с биопленкой, начинается процесс аммонификации нерастворенных органических соединений с выделением аммония. Аммоний, поступивший вместе с водой и полученный в результате аммонификации нерастворенной органики, утилизируется группами бактерий Nitrosomonas, осуществляющими первый этап нитрификации – окисление аммония до нитритов. Нитриты окисляются бактериями группы Nitrobacter до нитратов. Так как нитраты – относительно малотоксичный продукт для рыб, то их концентрация может быть значительной без ущерба для результатов рыбоводства. Это обстоятельство позволило строить биофильтры для очистки рыбоводных стоков без блока денитрификации.
Жизнь биопленки имеет свои закономерности. Потребляя для своего питания азотные загрязнения их воды, биопленка растет по толще и стареет. Биомасса пленки накапливается. Если в биофильтре не решены проблемы удаления стареющей пленки, то последняя, с свою очередь, отмирает, разлагается и загрязняет воду. Проблема обновления биопленки – одна из самых главных. Эта проблема решается главным образом за счет создания таких гидродинамических нагрузок на субстрат, при которых рыхлые слои старой пленки отрываются и уносятся с током воды. В дальнейшем мигрирующие кусочки биопленки выделяются из воды и выносятся из системы. В местах отрыва старой биопленки остается тонкий активный слой биопленки, который продолжает процесс изъятия и переработки загрязнений. Субстрат, используемый в данной работе, изображён на рисунке 3.
Рисунок 3 - Загрузка для биологического фильтра – BioElements
Рыбоводная
ёмкость
Насос
О2
Механический фильтр
Биологический фильтр
УФ
Рисунок 4 - Схема размещения основных элементов очистки воды в установке с замкнутым циклом водоснабжения
Расчет биологического фильтра:
Для получения 3,5 тонн стерляди навеской 1 г необходимо иметь 1 модуль УЗВ: модуль инкубации и подращивания личинки до 1 г.
Произведем расчет биологического фильтра для модуля инкубации и подращивания личинок до 1 г. Для кормления будут использоваться корма Aller Futura 54/15. Согласно кормовой таблицы общее выделение азота при использовании данного корма при воздействии на окружающую среду составляет 31 кг на 1000 кг корма в сутки. Исходя из наших предыдущих расчетов, общее ежесуточное потребление кормов 1 граммовой молодью составит 101,5 кг, поэтому общее ежесуточное выделение азота составит 3,15 кг в сутки (31*101,5 / 1000). Принимая во внимание, что производительность биологической ступени при нормальных условиях составляет 1 грамм азота / сут. на 1 квадратный метр субстрата (загрузки) фильтра, получим требуемую площадь субстрата: 3150 / 1 = 3150 метров квадратных.
При использовании в качестве загрузки биофильтра BI0-Elements 3 , доступная поверхность которой составляет 770 м2/м3 (таблица 8), потребность ее составит 4,1 м3 (3150/770). Общий объем биофильтра составит: 4,1*2 = 8,2 м3.
Таблица 8 - Технические спецификации BioElements
| Тип | BioElements 1 | BioElements 2 | BioElements 3 | BioElements 4 |
| Доступная поверхность м2/м3 | 720 | 750 | 770 | 800 |
| Количество биоэлементов шт/м3 | 250 000 | |||
studfiles.net
