2.3. Конструкции затопленных биофильтровНаибольшее распространение в различных странах мира получили реакторы с псевдоожиженным слоем загрузки типа OKСИTPOH (США, ФРГ), ХАЙ-ФЛОУ (Великобритания, Франция), АНТИКОНТАКТОР (Япония), фильтры ФЛОПАК и БИОКАРБОН (Франция), двухслойные конструкции и фильтры с рециркуляцией (Япония), фильтры ОКСИПОР (СССР), а также близкие по технологии к затопленным биофильтрам отечественные биофильтровальные сооружения.
2.3.1. Затопленные фильтры с псевдоожиженным слоем загрузкиВ ряде стран (США, Великобритании, Японии, ФРГ, Франции) созданы затопленные фильтры, в которых в качестве загрузки и носителя биопленки использован песок. В США такие сооружения известны под названием ОКСИТРОН, в Великобритании – ХАЙ-ФЛОУ, в Японии АНТИКОНТАКТОР.
Технологическая схема очистки на одной из таких установок – ФЛЮИДБЕД-реакторе – приведена на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Схема очистки на ФЛЮИДБЕД- реакторе: 1 – частица загрузки с биопленкой; 2 – реактор; 3 – отведение газа; 4 – то же биологически очищенной воды; 5 – вторичный отстойник; 6 – осветленная после биологической очистки вода; 7 – отведение осадка; 8 – пузырек воздуха; 9 – рециркулирующая вода; 10 – подача воздуха; 11 – подача сточной воды
Фильтр представляет собой вертикальную колонну высотой 6 м. Подача сточной воды производится снизу с такой скоростью, чтобы обеспечивалось взвешивание слоя песка крупностью 0,2–2 мм. Насыщение сточной воды растворенным кислородом осуществляется путем одновременной подачи в реактор исходной и рециркулирующей воды и воздуха, обогащенного кислородом. Продолжительность пребывания очищаемой воды в фильтре составляет 18 минут, скорость ее движения – 10–50 м/ч, что обусловливает вынос взвешенных веществ. Поэтому необходимо их отделение из очищенной воды, которое производится в отстойнике, служащем также и для задержания песка в случае его выноса из ФЛЮИДБЕТ-реактора.
При величине ХПК исходной воды 800 мг О2/л и органической нагрузке по ХПК 60 кг/(м3? сут) степень очистки на установке равна 70 %. Удельная площадь поверхности фильтрующего материала достигает 1000–1500 м2/м3, а концентрация биомассы – 15–40 г/л. Установлено, что толщина слоя биопленки составляет 50–100 мкм, и она очень компактная.
Для формирования такой биопленки на поверхности песчинок необходимо соблюдение одного условия – обеспечения непродолжительного времени пребывания сточной воды в реакторе. Биопленка формируется следующим образом: микроорганизмы прикрепляются к поверхности песчинок благодаря сцепляющим полимерам, продуцируемым ими самими; последние развиваются только в том случае, если время пребывания сточной воды в реакторе непродолжительно. При длительном контакте очищаемой воды с поверхностью загрузки происходит ферментативный гидролиз сцепляющих полимеров и, следовательно, уничтожение биопленки за счет деятельности микроорганизмов другого вида, развивающихся на частицах загрузки, которые, накапливаясь в реакторе, сами не продуцируют сцепляющих полимеров. Так, если продолжительность пребывания очищаемой воды увеличить с 16 мин до 10 ч, не изменяя органической нагрузки, то прикрепленная популяция микроорганизмов в течение двух суток вытеснится хлопьевидной.
Другая модификация реактора с псевдоожиженным слоем песка также представляет собой вертикальную колонну. Сточная вода, прошедшая механическую очистку, подается в нижнюю ее часть. Циркуляцией воды верхняя граница слоя загрузки поддерживается ниже верхней переливной кромки для выпуска очищенных сточных вод на расстоянии, исключающем вынос частиц песка.
По мере нарастания биопленки и увеличения ее возраста удельный, вес комплекса “песчинка-пленка” уменьшается, песчинка постепенно всплывает и может быть вынесена из реактора. Для предотвращения выноса производится периодическая откачка части загрузки и освобождение ее от биопленки, с последующим возвратом песка в реактор. Перед подачей сточной воды в нижнюю часть реактора, она проходит через специальное устройство, где под давлением насыщается техническим кислородом (до 50 мг/л растворенного кислорода). В процессе очистки в этом реакторе кислород из воды потребляется полностью. Время пребывания стоков в установке – примерно 30 мин, возраст ила – от 2 до 8 сут, концентрация биомассы – 10–30 г/л. При органических нагрузках по БПК5 12,0 и 16,4 кг/(м3 сут.) снижение БПK5 составляет 94 и 8З % соответственно. Эти нагрузки в 6–8 раз выше, чем в аэротенках.
Полная биологическая очистка с 99 % нитрификацией происходит в таком реакторе за 22 мин. Денитрификация на 99 % достигается за 6,5 мин, при условии отсутствия растворенного кислорода. Схема глубокого удаления соединений азота с использованием фильтров типа ФЛЮИДБЕД (рис. 2.3) включает в себя два последовательно соединенных реактора, первый из которых – ОКСИТРОН работает в строго аэробных условиях, второй – АНИТРОН – в условиях дефицита растворенного кислорода. Концентрация биомассы при окислении органических загрязнений и нитрификации составляет 10–15 г/л, при денитрификации – 30–40 г/л.
Рис. 2.3. Схема глубокого удаления азота с использованием фильтров типа ФЛЮИДБЕД: 1 – подача сточной воды на очистку; 2 – подача технического кислорода; 3 – устройство для насыщения сточной воды кислородом; 4 – нитрификатор (ОКСИТРОН); 5 – отведение нитрифицированной воды; 6 – денитрификатор (АНИТРОН); 7 – отведение отработанной воды
Ил. » 25 авг 2011, 19:01 
