Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 9
1.1 Фильтрование как метод доочистки 9
1.1.1 Скорые песчаные фильтры 9
1.1.2 Многослойные фильтры 13
1.1.3 Крупнозернистые фильтры 15
1.1.4 Фильтры с полимерной загрузкой
1.2 Доочистка сточных вод на биореакторах 18
1.3 Загрузочные материалы, используемые в биореакторах 30
1.4 Постановка задач исследований 36
2 Аппаратура и методика исследований 38
2.1 Лабораторная установка 38
2.2 Полупромышленная установка 40
2.3 Лабораторный и приборный контроль 43
3 Экспериментальная часть 46
3.1 Исследование работы биореактора с аэрацией 46
3.1.1 Влияние продолжительности пребывания сточной воды в сооружении 46
3.1.2 Кинетика биохимических процессов в биореакторе 49
3.1.3 Изучение микробиологического состава биопленки и поступающей на доочистку воды 54
3.1.4 Работа биореактора в полупромышленных условиях 54
3.2 Исследование работы биореактора без аэрации 57
3.2.1 Определение оптимальной скорости фильтрации 57
3.2.2 Работа реактора в полупромышленных условиях без аэрации...63
4 Теоретическая часть и обработка экспериментальных данных 71
4.1 Описание кинетики процессов в биопленке з
4.2 Изучение гидродинамических свойств потоков в биореакторе 88
5 Рекомендации по проектированию биореакторов доочистки 101
6 Разработка технологии третичной очистки сточных вод на основе биореакторов с пластиковой загрузкой
6.1 Технологическая схема третичной очистки 105
6.2 Технико-экономические показатели 108
Выводы 111
Литература
- Многослойные фильтры
- Загрузочные материалы, используемые в биореакторах
- Работа биореактора в полупромышленных условиях
- Рекомендации по проектированию биореакторов доочистки
Введение к работе
з
Актуальность проблемы. Одним из наиболее перспективных способов повышения степени очистки сточных вод является введение дополнительной ступени их обработки-третичной очистки или доочистки.
Ha сегодняшний день, в подавляющем большинстве случаев, для целей третичной очистки хозяйственно-бытовых сточных вод используются скорые фильтры, аналогичные применяемым для водоподготовки. Данные сооружения просты и надежны в эксплуатации, однако имеют следующие недостатки: быстрое заиливание, невозможность удаления из сточной воды остаточных органических загрязнений и биогенных элементов. Для решения данной проблемы отечественными и зарубежными исследователями предложено использовать фильтры-«биореакторы» или биореакторы доочистки, использующие иммобилизировашгую биомассу для глубокого удаления органических загрязнений и соединений азота.
Как показал опыт, главной проблемой, сдерживающей широкое внедрение биореакторов доочистки, является несовершенство конструкций элементов известных типов загрузок. В работе, с целью повышения эффективности третичной очистки сточных вод, предложено использовать специально разработанную, усовершенствованную плавающую пластиковую загрузку, которая, в отличие от известных, обладает высокой удельной поверхностью, долговечностью и дешевизной, что подтверждает актуальность представляемой работы.
Данная работа выполнена в соответствии с задачами, обозначенными в постановлении Правительства г. Москвы №176 от 14 марта 2006 г «О развитии систем водоснабжения и канализации города Москвы на период до 2020 года» и федеральной Водной стратегией до 2020 года, разрабатываемой Министерством природных ресурсов и экологии РФ.
Цель работы - разработка технологии третичной очистки (доочистки) городских сточных вод на основе биореакторов со специальной плавающей загрузкой.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
- исследование работы биореакторов с аэрацией в лабораторных и
полупромышленных условиях;
исследование работы биореакторов без аэрации в лабораторных и полупромышленных условиях;
обоснование использования прикрепленной биомассы для процессов доочистки сточных вод;
получение на основании экспериментальных данных и последующей их математической обработки основных параметров процессов, протекающих в биореакторе доочистки;
разработка технологии третичной очистки городских сточных вод на основе биореактора со специальной плавающей загрузкой, а также рекомендаций по проектированию полномасштабных промышленных сооружений и реконструкции существующих фильтров доочистки сточных вод под биореакторы.
Достоверность разработанных положений, выводов и рекомендаций подтверждена практикой конструирования и испытаниями в полупромышленных условиях.
Научная новизна работы:
получены аналитические зависимости, адекватно описывающие процессы биохимического окисления остаточных органических загрязнений и аммонийного азота в биореакторах доочистки со специальной загрузкой;
- определено влияние различных факторов (объема загрузки в сооружении,
времени пребывания сточной воды в биореакторе, аэрации) на эффективность
процессов третичной очистки;
получены гидродинамические характеристики биореактора доочистки, определяющие математическую модель для описания массообменных процессов в данном сооружении;
разработана методика расчета биореакторов доочистки с плавающей загрузкой.
Практическое значение работы:
проведены полупромышленные испытания пластиковой загрузки в биореакторе с целью использования в процессах биологического окисления остаточных загрязнений и в качестве альтернативы зернистой загрузки в скорых фильтрах;
разработан ряд конструктивно-технологический решений и рекомендаций по проектированию и реконструкции сооружений доочистки городских сточных вод;
разработана технология третичной очистки городских сточных вод на основе биореактора доочистки с плавающей загрузкой.
Реализация результатов работы:
- разработанные в диссертационной работе рекомендации использованы
Проектно-конструкторским бюро (ПКБ) ООО «РОСЭКОСТРОИ» (г. Москва)
при проведении проектно-конструкторских работ по капитальному ремонту
станции биологической очистки хозяйствешго-бытовых сточных вод.
На защиту выносятся:
результаты лабораторных и полупромышленных исследований процессов доочистки сточных вод на биореакторе с модифицированной пластиковой загрузкой при режимах работы с подачей воздуха и без нее;
математическое описание процессов окисления остаточных загрязнений в биореакторе доочистки;
технологическая схема третичной очистки сточных вод на основе биореакторов с плавающей загрузкой предложенной формы;
рекомендации по расчету и проектированию биореакторов доочистки, основные показатели экономической эффективности работы предложенной технологической схемы третичной очистки сточных вод.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на IV Международном конгрессе по управлению отходами ВэйстТэк-2005 (Москва, 2005); Международной научно-практической конференции «Наука и Инновация - 2005» (Днепропетровск, 2005); II Научно-технической конференции «Региональные технологические и экономико-социальные проблемы развития строительного комплекса Волгоградской области. Наука. Практика. Образование» (Волгоград, 2005); Конференция «Водоснабжение, водоотведение, охрана водных ресурсов, гидрогеоэкология», приуроченная ко дню рождения академика Яковлева СВ. (Москва, 2006); VII Международной выставке и конгрессе «Вода: экология и технология ЭКВАТЕК-2006» (Москва, 2006); VIII Международной выставке и конгрессе «Вода: экология и технология ЭКВАТЕК-2008» (Москва, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ и 1 патент
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, литературы, приложения. Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, включает 15 таблиц, 61 рисунок, список литературы из 129 наименований.
Многослойные фильтры
Крупные фракции загрузки, например гранитный щебень с диаметром частиц 1,5...3 мм, менее чувствительны к заиливанию, что положительно сказывается на пропускной способности фильтра и продолжительности фильтро-цикла по сравнению с мелкозернистыми фракциями. По исследованиям «Мос-водоканалниипроекта» [78,79] загрузка фильтров высотой 1,2 м из гранитного щебня с размером зерен 1,6...3 мм обеспечивает максимальную скорость фильтрования 16 м/ч при достижении эффективности глубокой очистки по взвешенным веществам до 75%, БПКП0ЛН - 50% и ХПК - 35%.
Данная конструкция была использована при строительстве фильтров цеха доочистки сточных (ЦДВ) вод Курьяновских очистных сооружений [40]. Всего в цехе 50 фильтров, площадь каждого составляет 113,5 м , средняя скорость фильтрации - 15 м/час. Подача воды осуществляется сверху вниз. Биологически очищенная сточная вода, после вторичных отстойников перед ее сбросом в р. Москву, направляется на 34 фильтра, в которых достигается снижение концентрации взвешенных веществ до 6,5 мг/л. Продолжительность фильтро-цикла составляет 12 часов. Остальные 16 фильтров работают на систему промышленного водоснабжения и ориентированы на содержание взвешенных веществ в фильтрате до 3 мг/л. Продолжительность фильтроцикла составляет 6 часов.
Рабочая загрузка фильтров ЦДВ состоит из гранитного щебня фракции 2...5 мм, имеет высоту 1,2 м и располагается на поддерживающем слое. Поддерживающий слой сформирован следующим образом (от дна вверх): 0,2 м фракции 20...40 мм и 0,2 м фракции 5...20 мм.
Дренажная система выполнена из полиэтиленовых дырчатых труб диаметром 150 мм с отверстиями диаметром 9 мм. Фильтры оборудованы водо-воздушной системой промывки. Промывка осуществляется в три последовательных этапа: воздух; воздух + вода; вода. Продолжительность промывки фильтра зависит от степени его загрязненности и находится в переделах 15...20 мин. Распределение воздуха по площади фильтра обеспечивается дырчатыми полиэтиленовыми трубами диаметром 50 мм с отверстиями диаметром 3 мм.
Мотыгиной Н.К. были проведены исследования по фильтрованию БОМСВ на крупнозернистом фильтре, с использованием в качестве фильтрующего материала гранитного щебня крупностью 7.. 15 мм и направлением фильтрации сверху вниз [68, 69]. Использование в качестве загрузки крупных фракций позволило получить менее чувствительный к заиливанию фильтр, чем обычный песчаный, и более простой и дешевый в эксплуатации, чем многослойный. Это позволило увеличить пропускную способность и грязеемкость фильтра [112]. Кроме того, были достигнуты эффекты очистки по взвешенным веществам - 65% , по БПК5 - 50%. Недостатками данного типа загрузки являются низкая эффективность работы по взвешенным веществам и высокий (до 15% от производительности фильтра) расход промывных вод на регенерацию загрузки.
Использовать пенополистирол в качестве загрузочного материала было предложено в 1964 году профессором Ильиным В.Г. По его мнению, замена тяжелых загрузок для фильтров на плавающие позволит существенно улучшить технологию фильтрования воды [30, 31]. За последние 30 лет для доочистки сточных вод было предложено несколько конструкций фильтров с полимерной загрузкой из гранул пенополистирола и пенополиуретана. Полистирольный бисер выпускают диаметром от 0,3 до 10 мм, а пенополиуретан — гранулами размером 4...6 мм. Фильтрация воды на фильтрах с полистирольной загрузкой ведется сверху вниз, а пенополиуретановой - снизу вверх [11]. Экспериментальные исследования по третичной очистке БОМСВ на фильтрах с гранулированной пенополиуретановой загрузкой были проведены Лавриненко К.И. [58] в 1973 - 1977 гг. По результатам исследований были установлены следующие оптимальные параметры данных сооружений: D размер гранул загрузки - 4...6 мм; D скорость фильтрования - 10 м/ч; D продолжительность фильтроцикла — 50...60 часов; D потери напора к концу фильтроцикла- 1,5 м.
Эффект очистки по взвешенным веществам составлял 92...95%, по БПК2о -50...60%.
Эксперименты, проведенные с использованием пенополистирольных гранул в качестве загрузочного материала [29, 31], показали более высокую грязе-емкость такой загрузки, по сравнению с традиционной песчаной. Фильтры с плавающей загрузкой имеют различные конструкции, отличающиеся разнообразием конструктивных элементов и условиями размещения загрузки. На Люберецкой станции аэрации [103] были проведены полупромышленные исследования по доочистке БОМСВ на фильтрах типа ФПЗ-1 с пенополистирольной загрузкой крупностью 2, 3 и 5 мм, с подачей исходной воды снизу вверх. Эффект очистки по взвешенным веществам составил 70...80%, по БГЖ5- 65...75% при продолжительности фильтроцикла 24 часа и скорости фильтрования 5...6 м/ч.
Для исследований использовался полистирольный бисер диаметром от 0,3 до 10 мм, объемным весом 0,01...0,1 кг/м3, его гранулы химически стойкие к действию кислотных и щелочных растворов, а также к действию микроорганизмов. Кроме того, гранулы полистирола имеют высокую механическую прочность по отношению к истиранию и измельчению. Поскольку полистирол имеет плотность гораздо меньшую чем вода, то для поддержания загрузки в затопленном состоянии в верхней части фильтра устанавливается сетка, под которой загрузка самопроизвольно сортируется по убывающей крупности зерен сверху вниз. Журбой М.Г. и его сотрудниками также были проведены испытания фильтров с полистирольной загрузкой для третичной очистки сточных вод [31]. По результатам более 150 фильтроциклов эффект по взвешенным веществам составил 80%. При этом было установлено, что при продолжительности фильтроцикла более 72 часов процесс отмывки гранул пенополистирола сильно усложнялся вследствие чрезмерного уплотнения загрязнений на их поверхности.
К положительным сторонам фильтров с полимерной загрузкой можно отнести отсутствие сложной дренажной системы, пескового хозяйства, долговечность загрузки, ее дешевизна, а также способность к самостоятельной гидравлической сортировке во время промывки характеризует пенополистирол и пенополиуретан как перспективные фильтрующие материалы.
Недостатками же данных сооружений являются сложная конструкция устройства по удержанию плавающих загрузок, особенно для фильтров большой площади. Кроме того, данная конструкция фильтров подвержена заиливанию [55].
Таким образом, согласно литературному анализу методов доочистки, использование фильтров, аналогичных применимым для водоподготовки, позволяет добиться снижения концентрации взвешенных веществ и БПКП0Л„ до 3...7 мг/л, в зависимости от конструкции и типа загрузки. Кроме того, данные сооружения имеют простую конструкцию, надежны в эксплуатации. Однако их существенными недостатками является невозможность снижения в доочищае-мой сточной воде концентраций биогенных элементов, высокие энергозатраты на регенерацию загрузки.
Загрузочные материалы, используемые в биореакторах
Для исследований процессов доочистки сточных вод была разработана и собрана лабораторная установка, состоящая из трех фильтрационных колонн, моделирующих работу биореакторов. Колонны были выполнены из оргстекла и имели следующие характеристики:
Конусные основания колонн имели штуцера, диаметром 20 мм, для отвода отфильтрованной воды и подачи водо-воздушной смеси на промывку. Для отбора проб, каждая колонна в цилиндрической части оборудована штуцерами, врезанными с шагом с 0,25 м.
Общий вид лабораторной установки доочистки сточных вод На рис. 2.2 показана технологическая схема лабораторной установки глубокой доочистки биологически очищенных сточных вод.
Исследования проводились по следующей схеме: исходная сточная вода после вторичных отстойников подавалась в бак-усреднитель 2 объемом 50 л, затем оттуда самотеком — в биореактор 1, загруженный пластиковой загрузкой 6. Отбор проб производился через штуцера 4. Воздух подавался через диффузор 7.
После окончания очередного режима исследований, осуществлялась промывка установки. С этой целью подача сточной воды прекращалась, установка полностью опорожнялась по трубопроводу 8, затем через трубопровод промывной воды биореактор заполнялся водопроводной водой и одновременно с этим начиналась подача воздуха с интенсивностью 3..5 м /(м -ч), и через 30 минут установка опорожнялась по трубопроводу 8. 1 -биореактор; 2 -бак-усреднитель; 3 -расходомер; 4 - штуцера пробоотборников; 5 — гидравлический регулятор уровня; 6 -пластиковая загрузка; 7 -диффузор; 8- трубопровод опорожнения биореактора, 9—кран-воздушник Экспериментальная работа на установке была разбита на два этапа. На первом этапе целью исследования являлось изучение процессов биологической доочистки сточных вод. Для этого, в биореактор через мелкопузырчатый диф-фузор 7 подавался воздух с интенсивностью 1.. .2 м /(м /ч). Данная величина интенсивности аэрации получена эмпирически и является необходимой для обеспечения подачи кислорода воздуха для протекания процессов биологической нитрификации и окисления остаточных органических загрязнений. С увеличением интенсивности аэрации, начинал происходить отрыв части биопленки от загрузочного материала. При достижении значения интенсивности подачи воздуха в 3...5 м /(м /ч) наблюдалось практически полное очищение загрузочного материала от биопленки. В ходе испытаний было отработано 3 режима работы биореактора доочистки с различными значениями времени пребывания сточной воды в сооружении (1; 0,5 и 0,33 часа соответственно). Объем загрузки составлял 30% от общего объема биореактора [25, 26, 27].
Целью второго этапа исследований являлось изучение адгезионной способности загрузочного материла. На данном этапе лабораторная установка работала в периодическом режиме. Было отработано три различных скоростных режима фильтрования биологически очищенной сточной воды (5, 10 и 15 м/ч) при высоте загрузки 6 в биореакторе 1, 1,5 и 2 метра. Процесс регенерации загрузки 6 биореактора 1 производился по следующей технологии: 1 .Продувка воздухом в течении 5 минут через диффузор 7 (интенсивность З...5м3/(м2-ч); 2.Полное опорожнение через трубопровод 8. 2.2 Полупромышленная установка Для исследования работы биореактора доочистки в условиях максимально приближенных к натурным, был смонтирован полупромышленный биореактор (ПБ), технологическая схема которого приведена на рис.2.3. В приложении 2 даны чертежи конструкции полупромышленного биореактора. Вода на очистку в полупромышленный биореактор (рис.2.4 и рис.2.5 ) подается из подводящего канала фильтров цеха доочистки сточных вод (ЦДВ) Курьяновских очистных сооружений (КОС) с помощью погружного насоса (производитель-ностью от 10...25 м/час). По трубопроводу вода поступает в камеру грубой очистки 3, с решеткой 4 где происходит отделение плавающего мусора. Затем вода по трубопроводу поступает в камеру измерения расхода 5 в который установлен водослив с тонкой стенкой. Далее сточная вода направляется в биофильтрацию через загрузку 1, а затем отводится по трубопроводам обратно в подводящий канал. По трубопроводу 7 в биореактор подается воздух для аэрации или для продувки загрузки при промывке.
Работа биореактора в полупромышленных условиях
Главной особенностью биореактора доочистки является наличие им-мобилизированных бактерий на твердой подложке в виде биопленки. Проникновение органического субстрата, аммонийного азота и кислорода, необходимых для жизнедеятельности клеток бактерий, происходит под действием их диффузии внутрь биопленки. Основные реакции в биопленке представлены на рисунке 4.1.
Скорость суммарного роста биопленки определяется скоростью диффузии и глубиной проникновения субстратов и кислорода в биопленку [87]. В процессе работы биореактора происходит непрерывное накопление (прирост) и отмирание (отторжение) части биологической пленки. Причем "новая" биомасса вырастает на поверхности "старой" [88]. Однако рост биопленки не может происходить бесконечно, со временем ее толщина увеличивается настолько, что в наиболее удаленных от поверхности раздела фаз «вода-субстрат-биопленка» слоях (прежде всего это слой, находящийся непосредственно на твердой подложке) концентрация субстрата и кислорода стремиться к нулю, и, как следствие, образуются анаэробные и аноксидные условия. Это приводит к отмиранию и вымыванию аэробных микроорганизмов биопленки из тела биореактора (рис.4.2)
На месте отторгнутой биопленки формируется новая и процесс роста продолжаются снова. Более поздние исследования, проведенные СВ. Яковлевым и Ю.В.Вороновым [109] в нашей стране, а также Jansen J. la Cour, Har-remoes P., Henze M. [100,115] и другими показали, что в толще биопленки происходит образование трех зон: аэробной, аноксидной и анаэробной (рис.4.3).
Внешний слой биопленки, соприкасающийся с толщей вводы, насыщенной кислородом, является аэробной зоной благодаря диффузии кислорода в биопленку. В этой зоне происходит окисление органических загрязнений и процессы нитрификации. Также, в этой зоне ведется окисление веществ, диффундировавших не только из толщи воды, но и продукты аноксидной деструкции из внутренних слоев биопленки.
Продукты нитрификации, образующиеся в аэробной зоне, через некоторое время диффундируют дальше в бескислородную (аноксидную) зону, где происходит денитрификация. В анаэробной зоне происходит деструкция органического вещества биопленки до диоксида углерода и метана. Часть метана диффундирует в бескислородную и аэробную зону, где происходит его окисление. Основная часть метана накапливается на внутренней поверхности биопленки, что приводит к перенасыщению и образованию пузырьков газа и, в конечном итоге, является одной из причин отрыва биопленки от подложки.
Транспорт субстрата из толщи воды внутрь биопленки происходит под действием сил молекулярной диффузии и описывается коэффициентом молекулярной диффузии D в биопленке. В практических расчетах значение этого коэффициента принимается равным коэффициенту молекулярной диффузии в чистой воде с поправочным коэффициентом 0,8 [100, 115, 125]. Следует также учесть, что на значение коэффициента диффузии может оказывать влияние ряд факторов, например, структура биопленки [100].
Процесс диффузии каждого субстрата внутрь биопленки описывается уравнением Фика. JO J,=-D— -, 0 x L i = NH;,02,NO ,NO;,C02, (4 1) dx где J І - поток z-ro дифундируемого вещества (г/(м Осут)), Д - коэффициент молекулярной диффузии z -го вещества в био пленке (м /сут), Sxi - концентрация z-ro дифундируемого вещества на расстоянии х от границы раздела фаз «вода-биопленка»(г/м ), L — толщина биопленки (м). Изменение потока дифундируемого вещества на бесконечно малом отрезке dx можно представить в виде: где rv;--скорость реакции потребления субстрата в биопленке; Тогда, подставив (4.2) в (4.1) получим зависимость изменения скорости реакции для z-ro вещества от его концентрации по длине биопленки: r-=D4lf 4J
Анализ данного уравнения показывает, что вторая производная концентрации z-ro вещества описывает скорость потребления данного вещества микроорганизмами биопленки и, соответственно, определяет вид кривой распределения концентрации субстрата по толщине биопленки. К примеру, если реакция не происходит, то распределение концентрации вещества имеет вид прямой, как при диффузии в водной фазе (рис.4.4). Если в результате реакции рассматриваемое вещество удаляется, то кривая распределения ее концентрации по толщине биопленки стремится вниз (например, концентрация азота аммонийного в аэробной зоне), если же наоборот, в ходе реакции про 75 исходит образование вещества (нитриты в аэробной зоне), то кривая распределения концентрации данного вещества по толщине биопленки стремится вверх.
Рекомендации по проектированию биореакторов доочистки
скорости реакции в уравнении первого порядка. Принимается для расчетов объема Целью расчета биореактора является определение необходимого объема сооружения, исходя из максимальночасовой производительности станции. Количество биореакторов принимается не менее двух, объем биореактора может быть вычислен (5.1): „ б-(С,-С2) к-С2 К } где Q - суточный расход воды на один биореактор, м3/сут; С\ и Сг - концентрации загрязнений (органические загрязнения или азот аммонийных солей) на входе и выходе из биореактора, мг/л; к - константа по азоту аммонийному равной 2ч"1, для БГЖ5-0,36 ч"1. Объем биореактора последовательно рассчитывается исходя из требуемого обеспечения качества очистки по органическим загрязнениям и азоту аммонийному. Из полученных объемов, к проектированию принимается наибольший. При этом необходимо учитывать, что время пребывания сточной воды в биореакторе должно быть не менее 1 часа.
Необходимое количество загрузочного материала принимается равной 30% от полученного рабочего объема биореактора.
После биореактора дочищенная сточная вода направляется на скорый фильтр, где происходит задержание взвешенных веществ, выносимых из биореактора. Для упрощения процесса промывки, движение воды в фильтре проектируется нисходящим. Расчет скорого фильтра ведется согласно СНиП 2.04.03-84. Продолжительность фильтроцикла принимается равной 24 часа.
В качестве загрузочного материала принимается гранитный щебень с эквивалентным диаметром 2,1 мм. В качестве поддерживающих слоев используется щебень диаметром 5...40 мм. Учитывая, что потери напора в биореакторе, составляющих 0,75... 1 метр, фильтр необходимо расположить таким образом, чтобы обеспечить самотечное поступление воды из биореактора (рис.5.4).
В настоящее время, в соответствии с данными рекомендациями, разрабатывается проект реконструкции одного из фильтров цеха доочистки сточных вод Курьяновских очистных сооружений под биореактор.
Проведенные лабораторные и полупромышленные испытания, а также математическая обработка полученных результатов о работе биореактора до-очистки с пластиковой шарообразной загрузкой показала, что данный тип сооружений способен осуществлять снижение концентраций азота аммонийного, а также остаточных органических загрязнений в биологически очищенной воде до значений близких к ПДК для водоемов рыбохозяйственногго назначения. Данные результаты были получены при подаче в биореактор воздуха и объеме загрузочного материала равным 30% от общего рабочего объема сооружения. Как показали исследования, биопленка в биореакторе является не полностью проницаемой вследствие лимитирования по субстрату, что приводит к отмиранию части микроорганизмов и выносу их из биореактора с очищенной водой. Таким образом, происходит вторичное загрязнение доочищаемой воды, что снижает эффективность работы биореактора по снижению концентрации взвешенных веществ. Решение данной проблемы может заключаться в устройстве после биореакторов скорых песчаных фильтров, задача которых - задержание выносимых из биореактора отмерших микроорганизмов в виде коллоидной взвеси, при этом кольматация загрузки фильтра не наблюдается.
Также стоит отметит тот факт, что при проведении полупромышленных испытаний работы биореактора осложнял плавающий мелкий мусор, который не был задержан сооружениями механической очистки и транзитом прошел аэротенки и вторичные отстойники и накапливался в биореакторе. Его извлечение являлось трудоемким процессов и занимало продолжительные промежутки времени. Для защиты биореактора от данного явления применялась решетка с прозором 3 мм. Таким образом, технологическая схема третичной очистки сточных вод (рис.6.5) состоит из трех основных аппаратов: решеток или плоских сит (величина прозора не более 3 мм) для задержания остаточных плавающих крупных загрязнений, биореактора доочистки и скорого фильтра, с гравийной загрузкой (эквивалентная крупность 1..3 мм)
Сточная вода после биологической очистки поступает на решетки с прозорами менее 3 мм, где происходит задержка остаточных грубодисперс 107 ных механических примесей, которые затем вывозятся на полигон ТБО. Затем сточная вода направляется в биореактор, который является сооружением доочистки 1-й ступени. После этого сточная вода подается на обыкновенный скорый фильтр (2-я ступень), а оттуда - или в водоем-водоприемник, либо в сеть промводопровода. Для промывки фильтров 2-й ступени, часть очищенной воды аккумулируется в РЧВ. Грязная промывная вода отводится в голову сооружений и сбрасывается после решеток механической очистки.
Эффективность работы всей технологической схемы третичной обработки сточных вод в целом зависит от работы сооружений механической и биологической очистки, располагающихся впереди по технологической цепочке. Необходимо чтобы сточная вода, поступаемая на доочистку имела в среднем концентрацию по взвешенным веществам в пределах 10... 15 мг/л. Поступление сточных вод на сооружения доочистки, имеющих большее концентрации взвешенных веществ, осложняют работу биореактора и фильтра доочистки 2-й ступени увеличивая, тем самым, расход электроэнергии на регенерацию загрузки и аэрацию.
При работе биореактора без аэрации, основными показателями его работы становилось снижение концентрации взвешенных веществ, что также позволяло снижать БПК5, поскольку часть коллоидной взвеси представляло собой нерастворимые органические загрязнения. Конструктивные отличия биореактора при работе без аэрации заключаются в объеме загрузочного материала, который занимает 95%% всего рабочего объема сооружения, а также в периодических промывках очищенной водой. Технологическая схема, в этом случае, (рис.6.6) состоит из следующих сооружений: механических решеток или сит с величиной прозора не более 5 мм, биореактора с пластиковой загрузкой.
