1.Капельный биофильтр

Капельный биофильтр — наиболее распространённый тип био­реактора с неподвижной биоплёнкой, применяемый для очистки стоков. По существу, это реактор е неподвижным слоем и противо­током воздуха и жидкости. Биомасса растёт на поверхности насадки в виде плёнки.

Биофильтры представляют собой прямоугольные или круглые сооружения со сплошными стенками и двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным. Дренажное дно биофильтра состоит из железобетонных плит с площадью отверстий не менее 5-7% от общей площади поверх­ности фильтра. Фильтрующим материалом обычно служит щебень, галька горных пород, керамзит, шлак.

Входной поток предварительно отстоянных сточных вод с по­мощью водораспределительного устройства периодически равномер­но орошает поверхность биофильтра. В ходе просачивания сточных вод через материал фильтрующего слои происходит ряд последова­тельных процессов:

1) контакт с биопленкой, развивающейся на поверхности частиц фильтрующего материала;

2) сорбция органиче­ских веществ поверхностью микробных клеток;

3) окисление ве­ществ стоков в процессах микробного метаболизма. Через нижнюю часть биофильтра противотоком жидкости продувается воздух. Во время паузы между циклами орошения сорбирующая способность биоплёнки восстанавливается.

В биофильтре происходит непрерывный прирост и отмирание

биоплёнки. Отмершая биоплёнка смывается током очищаемой воды

выносится из биофильтра. Очищенная вода поступает в отстойнике

в котором освобождается от частиц биоплёнки, и далее сбрасывается в водоём.

Процесс окисления органических веществ сопровождается выде­лением тепла, поэтому биофильтры обогреваются за счёт собствен­ного тепла Однако температура внутри фильтрующего слоя должна быть не ниже 6°С.

Щебеночные биофильтры, имея более низкую объёмную плот­ность, могут достигать высоты до 8—10 м. Этот тип биореактора при быстром режиме фильтрации стоков обеспечивает степень удаления 50-60% БПК. Для более высокой степени очистки применяют кас­кад биофильтров.

Эксплуатация биофильтров — несложный процесс. Важным усоловием для эффективной работы биофильтров является тщательная Предварительная очистка стоков от взвешенных частиц, способных засорить распределительное устройство.

В настоящее время около 70% очистных сооружений Европы и Америки представляют собой капельные биофильтры. Срок службы таких биореакторов исчисляется десятками лет до 50.

Аэротенк

Сточная вода

Аэротенк относится к гомогенным биореакторам. Типовая кон­струкция биореактора представляет собой железобетонный герме­тичный сосуд прямоугольного сечения, связанный с отстойником Аэротенк разделяется продольными перегородками на несколько коридоров, обычно 3-4.

Процесс биоочистки в аэротенке состоит из двух этапов.

Первый этап заключается во взаимо­действии отстоянных сточных вод, содержащих около 150-200 _мг/л взвешенных частиц и до 200-300 мг/л органических веществ, с воздухом и частицами активного ила в аэротенке в течение неко­торого времени (от 4 до 24 ч и больше в зависимости от типа сто­ков, требований к глубине очистки и пр.).

На втором — происходит разделение вод и частиц активного ила во вторичном отстойнике. Биохимическое окисление органических веществ стоков в аэротенке на первом этапе реализуется в две стадии: на первой микроорга­низмы активного ила адсорбируют загрязняющие вещества стоков, на второй — окисляют их и восстанавливают свою окислительную способность.

Подача воздуха в «коридоры» аэротенка осуществляется через пористые железобетонные плиты или через систему пористых кера­мических труб. Основными группами бактери­альной компоненты активного ила являются углеродокисляющис флокулирующие бактерии, углеродокисляющие нитчатые бактерии и бактерии-нитрификаторы. Первая группа бактерий не только при­нимает участие в деградации органических компонентов стоков, но и формирует стабильные флокулы, быстро осаждающиеся в отстой­нике с образованием плотного ила. Нитрифнкаторы (Nitrosomonas и Nitrobacter) превращают восстановленные формы азота в окислен­ные.

Нитчатые бактерии, с одной стороны, образуют скелет, вокруг которого формируются флокулы, с другой — стимулируют неблагоприятные процессы (образование пены и плохое осаждение). Про­стейшие потребляют бактерии и снижают мутность стоков, наибольщее значение среди них имеют инфузории (Vorticella, Opercularia).

Активный ил является совокупностью микроорганизмов и простейших, обладающих набором ферментов для удаления загрязнений из стоков Активный ил имеет также поверхность с сильной адсорбционной способностью. Концентрация активного ила в аэротенке обычно составляет 1.5-5.0 г/л.

2 вида аэротенков. Известны системы полного смешения и идеального вы­теснения.

1. Первый тип обеспечивает мгновенное разбавление вход­ного потока в аэротенке. Это защищает микрофлору активного ила от ингибирующего воздействия загрязнителей стоков. Активный ил в такой системе, однако, имеет худшую способность к оседанию в отличие от систем идеального вытеснения.

2. В последних активный ил поступает в первый коридор, где в ходе аэрации восстанавливает свою окислительную способность. Сточные воды поступают во вто­рой коридор вместе с регенерированным активным илом. Концент­рация загрязняющих веществ снижается постепенно, по мере про­хождения стоков по системе коридоров аэротенка.

Опыт эксплуатации различных типов аэротенков показывает, что содержание органических веществ в стоках, подаваемых на очистку, не должно превышать 1 000 мг/л.

Оптимальная величина рН обычно лежит в диапазоне 6.5-8.5.

Отстойники выполняют также функцию контактных резервуаров. В них сточную воду хлорируют. Дезинфицирующая доза хлора после биологической очистки в зависимости от её качества составляет 10-15 мг/л при продолжительности контакта хлора с жидкостью не менее 30 мин.