Для биологической очистки сточных вод применяют биологические фильтры (биофильтры), аэротенки или окситенки. В биофильтрах в качестве фильтрующего материала используют шлак, щебень, керам­зит, пластмассу, гравий и т.п. При выборе загрузки предпочтение сле­дует отдавать материалам с развитой поверхностью (шлак, керамзит, кольца и решетки из пластмассы).

По способу поступления воздуха в загрузку биофильтры бывают с естественной и принудительной подачей воздуха (рис. III.22). Био­фильтры с естественной подачей воздуха рекомендуются для сооруже­ний производительностью до 1000 м3/сут. Для очистки сильно концент­рированных производственных вод и вод, обусловливающих большой прирост биопленки, биофильтры с естественной подачей воздуха при­менять нецелесообразно, так как они быстро заиливаются.

Очищаемая сточная вода подается на биофильтры непрерывно или периодически с продолжительностью цикла 5—10 мин. При увеличе­нии промежутка времени между двумя орошениями процесс биологи­ческой очистки ухудшается, так как биопленка не получает вовремя необходимого питания.

Равномерность подачи воды по поверхности биофильтра обеспечи вается подвижными оросителями. Менее равномерное орошение полу­чается при использовании неподвижных оросителей (спринклеры, ка­чающиеся желоба). При неравномерном распределении орошения ухуд­шается степень очистки сточных вод.

Процесс биологической очистки сточных вод устанавливается после того, как в загрузочном материале биофильтра образуется биологическая пленка, микроорганизмы которой адаптировались к органическим веществам очищаемых сточных вод. Период адаптации может длиться две — четыре недели в зависимости от вида загрязнения и температуры сточных вод, а для некоторых производственных сточных вод — не­сколько месяцев.

Биологическая пленка в биофильтрах растет с разной скоростью — на поверхности быстрее, чем в глубине, что также зависит от состав! очищаемой воды и концентрации органических загрязнений. По мере увеличения толщины пленки происходит отмирание нижних ее слоев и смыв их с поверхности загрузки биофильтра. При правильно принято)! нагрузке на биофильтр процессы отмирания и нарастания биологичес­кой пленки идут параллельно, поэтому заиливания и заболачивания биофильтров не происходит.

При повышенных требованиях к качеству очищенных стоков приме­няют двухступенчатую схему работы биофильтров, причем первую сту­пень рассчитывают на неполную очистку (до ВПК — 50 мг/л).

Для биологической очистки больших количеств сточных вод на­иболее часто применяют аэротенки различных видов. Общими для всех аэротенков являются принцип их работы, а также возможность эф­фективного воздействия на скорость и полноту протекающего в них биохимического процесса, что имеет исключительно важное практичес­кое значение при очистке производственных стоков нестабильного со­става, когда в них попадают не предусмотренные расчетами вещества, способные вызывать серьезные нарушения нормальной работы очист­ных сооружений.

Окислительная мощность аэротенков составляет 0,5—1,5 кг/сут на 1 мь полезного объема сооружения и зависит от многих факторов:

физико-химической характеристики загрязняющих веществ и их кон­центрации, дозы активного ила и способа его подачи, количества пода­ваемого воздуха и способа его диспергирования, степени очистки и т.д. Если сточные воды содержат различные по скорости окисления или токсичные вещества, применяют ступенчатую схему их обработки в аэротенках.

 

Рис. III.22. Биофильтры с естественной  (а) и принудительной (б) подачей воздуха: 1 – подающие трубы; 2 – водораспределительные устройства; 3 – загрузка; 4 – водоотводящие лотки; 5 – гидравлический затвор; 6 – воздухоподводящие трубы; 7 – воздухопроницаемые стенки

Одной из разновидностей аэротенков являются охситенки. Работа окситенков основана на тех же исходных положениях процесса биоло­гической очистки сточных вод, что и работа аэротенков (рис. 111.23), Основная особенность окситенков — большая интенсивность процесса биохимического окисления, чем в обычных аэротенках, за счет замены подаваемого воздуха техническим кислородом и повышения концентра­ции активного ила.

 

Рис. III.23. Окситенк: 1 — водоподводящая труба; 2 — зона аэрации; 3 — аэратор: 4 —регуляторы подачи кислоро­да; 5 — зоны отстаивания: 6 — мешалки; 7 — водосборные лотки; 8 — водоотводящая труба; 9 — стабилизатор уровня ила

Очищаемая сточная жидкость поступает в камеру реакции, где сме­шивается с активным илом. Перемешивание иловой смеси и насыщение ее кислородом производятся с помощью аэратора. Для повышения коэф­фициента использования подаваемого кислорода камера реакции окситенка герметизируется. Заданная концентрация растворенного кис­лорода в камере реакции поддерживается автоматически, путем регу­лирования подачи кислорода в соответствии с изменением состава и пар­циального давления газовой смеси в реакторе.

Очищенная вода и активный ил разделяются в открытом резервуа­ре — илоотделителе, куда поступает иловая смесь. Выделенный ак­тивный ил возвращается в камеру реакции; избыточное его количест­во направляется на дальнейшую обработку.