3.4. Биореакторы с биобарабанами

В качестве биореакторов для очистных сооружений пропускной способностью 50-

700 куб.м в сутки сточных вод предложены 5-6-ступенчатые установки с

полупогруженными вращающимися биобарабанами. Они представляют собой каскад

поддонов (корыт) цилиндрической или близкой к ним конфигурации. Движение

очищаемой сточной воды и жидкости из поддона в поддон - самотечное за счет

объединения поддонов в сообщающиеся сосуды по средствам системы патрубков,

располагаемых в примыкающих друг к другу стенок поддонов. Для равномерного

распределения жидкости в первом по ходу движения поддоне расположен приемный

карман с затопленным щелевым переливом. Сборный канал для отвода очищенной

жидкости устраивается на выходе из последнего поддона установки (Рис. 4).

В каждый поддон помещается барабан с волокнистой загрузкой , на которой

нарастает биопленка. Барабан медленно вращается вследствие легкости

конструкции, все барабаны каскада приводятся в движение от одного привода.

При вращении барабана осуществляется естественная аэрация биомассы

микроорганизмов.

В нижней части поддона в нижней части поддонов устраивают сборно- отводящие

каналы или продольные бункеры для сбора и отвода осадка, заканчивающиеся

патрубком и задвижкой, которые присоединяются к сборному коллектору,

отводящему осадок на обезвоживание. Регенерация ершей осуществляется

барботированием через перфорированные трубы, расположенные в нижней части

биореактора.

Установки работают устойчиво при различных концентрациях органических веществ

в сточных водах. Они просты в эксплуатации, что позволяет использовать не

квалифицированных работников.

3.5. Аэротенки

Для полной биологической очистке сточных вод малых населенных пунктов

применяются:

n аэрационные установки, работающие по методу полного окисления (аэротенки

подлинной аэрации);

n аэрационные установки с аэробной стабилизацией избыточного активного ила.

Установки обоих типов обеспечивают стабильную высокую эффективность очистки

сточных вод, могут применятся в любых климатических, грунтовых и

гидрогеологических условиях и не требую отвода больших площадей земли.

Установки, работающие по методу полного окисления. Они

предназначены для полной биологической очистки бытовых и близких к ним по

составу производственных сточных вод.

Полное окисление органических загрязнений протекает в три фазы. В первой фазе

наличия большого количества органических веществ в сточной жидкости

обеспечивает быстрое размножение микроорганизмов с непрерывным

прогрессированием общего их количества. Во второй фазе нагрузка по

органическим загрязнениям на активный значительно ниже и из-за недостаточного

количества этих загрязнений размножение микроорганизмов несколько

сдерживается. Устанавливается определенное соотношение мужду количеством

поступивших органических веществ и приростом ила.

В третей фазе размножение микроорганизмов активного ила замедляется из-за

недостатка органических загрязнений. Ил как бы находится в «голодном»

состоянии. Это заставляет микроорганизмы активного ила использовать не только

органические вещества поступившие со сточными водами, но и большую часть

органических веществ отмерших микроорганизмов, т.е. минерализовать

органическую часть самого активного ила. В результате полного окисления

органических загрязнений прирост активного ила настолько мал, что его можно

удалять из сооружений через 1-4 месяца.

Компактные установки (КУ) производительностью 12 и 25 куб.м в сутки

изготавливаются в заводских условиях в виде единого металлического блока. Все

установки конструктивно выполнены в виде аэротенко-отстойников с

принудительным возвратом активного ила.

Установки производительностью 12 куб.м в сутки оборудованы механической

системой аэрации, остальные - эжекторной или пневматической.

Принцип работы установки (Рис. 6): сточные воды пропускают через решетку и

без первичного отстаивания направляют в зону аэрации.

Здесь происходит биологическая очистка сточных вод активным илом, который

поддерживается во взвешенном состоянии за счет вращения роторного аэратора.

Затем после полутора часового контакта в аэрационном объеме, смеси сточных

вод и активного ила по дегазационному каналу поступает в зону отстаивания.

Осевший ил через нижнюю щель отстойника возвращается в аэрационную зону.

Сверху установка перекрывается щитами для предохранения от замерзания в

зимний период.

Принцип работы установок КУ -25 - КУ-200 (Рис. 7): до поступления на

установку сточную воду пропускают через решетку-дробилку или решетку с ручной

очисткой. На установку сточная жидкость поступает через входной патрубок и по

подающему лотку перетекает в два распределительных лотка, проходящих по

продольным стенкам.

Для предотвращения осаждения взвешенных веществ в лоток подается сжатый

воздух. Из распределительных лотков через отверстия с регулируемыми

треугольными водосливами сточная вода переливается в аэротенк-отстойник.

Аэрационные зоны расположены по продольным стенкам. Воздух в аэрационную зону

подается от воздуходувок по воздухопроводам и распределяется через дырчатые

трубы. В аэротенка возможно применение эжекционной аэрации.

Отстойная зона расположена в центре установки. Смесь сточных вод и активного

ила поступает в зону через нижнюю щель, проходит через взвешенный слой,

образованный активным илом, где происходит разделение активного ила и

очищенной сточной жидкости. Последняя поднимается к поверхности отстойной

зоны, протекает через затопленные отверстия в сборный лоток и по нему

отводится из установки. Активный ил увлекается потоком в бункеры отстойной

зоны и перекачивается лифтами в аэрационные зоны. Избыточный активный ил

периодически (1 раз в 1-4 месяца) удаляется из аэрационных зон на иловые

площадки.

Компактные установки КУ-12 - КУ-200 прошли длительные испытания на многих

очистных станциях, качество очищенного стока БПК и взвешенным веществам

составляет 12-15 мг/л, концентрация аммонийного азота снижается на 40%.

Эффективность очистки сточных вод на этих сооружениях повышается, если во

вторичных отстойниках использовать тонкослойные модули.

ГПИ «Эстонпроект» была разработана установка БИО заводского изготовления. Она

представляет собой аэротенк-отстойник, работающий в режиме продленной

аэрации. Принцип работы БИО-25 аналогичен установкам КУ. Продолжительность

аэрации около суток. В этих сооружениях использованы эжекторная или

пневматическая система аэрации.

Институтом Уралагропромпроект в 1988 году был разработан проект очистных

сооружений канализации. Биологическая очистка осуществляется в аэротенке-

отстойнике, совмещенном с сооружением доочистки сточных вод (Рис. 9). Одна

секция рассчитана на расход 50 куб.м в сутки. Максимальная пропускная

способность очистной станции 500 куб.м в сутки. В зоне аэрации принят режим

полного окисления органических загрязнений. Аэрация - пневматическая,

среденепузырчатая продолжительность ее в среднем 18-20 часов.

Сточная вода поступает в зону аэрации по трубопроводу диаметром 100 мм, туда

же попадает воздух от воздуходувки и циркуляционный активный ил с помощью

эрлифта. По истечении периода биологической очистки активный ил со сточной

водой поступает во вторичный отстойник, где происходит осветление стоков.

Активный ил, находящийся главным образом в нижней части отстойника, эрлифтом

подсасывается и перекачивается в зону аэрации. Избыточный активный ил

периодически удаляется из зоны аэрации через илопровод диаметром 100 мм на

иловые площадки. Осветленная вода поступает по трубопроводу из отстойной зоны

в сооружения доочистки стоков. В качестве сооружения доочистки могут быт

использованы биореакторы с затопленной загрузкой, либо эту часть сооружений

можно использовать как нитрификатор - денитрификатор. Выбор сооружения

доочистки зависит от местных условий и требований качества очищенного стока.

В каждом конкретном случае необходима частичная реконструкция сооружения

доочистки.

Установки, работающие по методу аэробной стабилизации избыточного

активного ила. Аэробная стабилизация - это процесс окисления

органических веществ в присутствии микроорганизмов и кислорода атмосферного

воздуха, вводимого принудительно. Этот процесс, с точки зрения кинетики распада

органики, аналогичен процессу окисления органических загрязнений в аэротенке.

Аэробная стабилизация осадка приемлема до 1400 куб.м в сутки и более.

Поскольку продолжительность процесса зависит от начальной концентрации

органических загрязнений и объема образующегося осадка, то для малых расходов

стабилизаторы получаются малыми и легко эксплуатируемыми.

В стабилизатора широко применяется как пневматическая (дырчатые трубы), так и

механическая (турбинные или струйные аэраторы) аэрация. На процесс

стабилизации осадков влияет наличие токсичных, агрессивных и трудно

окисляемых веществ при концентрациях, превышающих допустимые.

Метод аэробной стабилизации избыточного ила по сравнению с методом анаэробной

обработки осадка имеет такие существенные преимущества:

n простота конструктивного исполнения сооружений;

n отсутствие взрывоопасности;

n хорошие санитарно-гигиенические показатели;

n лучшие водоотдающие свойства;

n легкость автоматизации процесса;

n простота обслуживания сооружений.

Установки заводского изготовления разработаны для очистных станций, они

представляют собой блок, объединяющий аэротенк, вторичный отстойник и

стабилизатор избыточного активного ила. Система аэрации пневматическая.

На рис. 10 показана схема компактной установки (КУ) с аэробной стабилизацией

или пневматической аэрацией.

Сточная вода, пройдя решетку-дробилку, установленную вне блока, и песколовку,

поступает в падающий лоток с четырьмя треугольными регулируемыми водосливами

и подаются в аэротенк. Аэротенк - квадратный в плане резервуар, по дну

которого положены четыре плети перфорированных труб диаметром 150 мм.

Аэротенк расчитан на продолжительность пребывания в нем сточных вод в течении

9 часов в часы максимального притока. С противоположной стороны аэротенка

имеются затопленные окна для подачи сточных вод в отстойник.

Отстойник - вертикально типа. В нем устанавливается перегородка, направляющая

поток жидкости в нижнюю зону. Сборные лотки осветленной воды выполняют с

регулируемыми треугольными водосливами. Осветленная сточная жидкость

поступает из вторичных отстойников на сооружения доочистки и обеззараживания.

В отстойнике имеются шесть приемников, каждый из которых снабжен эрлифтом с

трубопроводом возврата активного ила в аэрационную зону; три приемника имеют

эрлифты с трубопроводами, направленными в стабилизатор. Вдоль отстойника

расположен мостик для обслуживания, куда вынесены вентили управления

эрлифтами. Продолжительность пребывания стоков в отстойнике 1,5 часа.

Поступление в стабилизатор свежих порций активного ила вызывает одновременное

отделение такого же объема воды в отстойной зоне стабилизатора, которая

отводится вместе с очищенными сточными водами из установки. Выгрузка из

стабилизатора обработанного активного ила производится при достижении в нем

предельной концентрации ила. Период выгрузки составляет 7-10 суток.

Очистка стоков на это установке осуществляется без первичного отстаивания,

БПК очищенного стока составляет 15 мг/л.

На рис.11 показана схема установки с аэробной стабилизацией активного ила и

механическими аэраторами. Эти сооружения выполняют в блочном варианте что

позволяет набирать необходимую производительность (700-400 куб.м в сутки и

более).

Установка работает следующим образом: сточная вода после решеток-дробилок и

песколовки без отстаивания поступает в аэрационную часть сооружения. Аэрация

смесь активного ила и сточных вод осуществляется механическим аэратором,

установленным исключительно в центре аэрационной части. Обработанная жидкость

в смеси с активным илом через затопленный водослив поступает в дегазационную

камеру и в отстойник. Возврат активного ила в аэрационную зону осуществляется

из бункерной части отстойника через циркуляционный трубопровод за счет

гидростатического напора механического аэратора.

Одновременное поступление сточных вод и возвратного ила обеспечивает их

хорошее смешение, а это в свою очередь приводит к эффективному изъятию

загрязнений.

Осветленные сточные воды собираются в отводной лоток вторичного отстойника,

устроенного на поверхности жидкости, и отводится на сооружения доочистки и

обеззараживания.