ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Реакторы с неподвижной биопленкой из "Экологическая биотехнология" Капельные биофильтры — наиболее широко используемый тип аппаратов с неподвижной биопленкой. По существу, это реактор с неподвижным слоем и противотоком воздуха и жидкости. Биомасса растет на поверхности насадки в виде пленки. Двумя важнейшими особенностями насадки являются, таким образом, высокая удельная поверхность (м /м ) для увеличения площади, пригодной для роста микроорганизмов, и большая пористость, способствующая прохождению воздуха и жидкости (табл. 1.1). Процесс может быть спроектирован в двух вариантах с малой нагрузкой, когда применяется щебеночная насадка, или с большой нагрузкой, когда используется насадка из пластмассы. [c.17] При переменном двойном фильтровании используются два направления фильтрования и два вторичных отстойника (рис. 1.9). Последовательность потоков меняется с интервалом в 1—2 недели, так что условия на фильтрах изменяются от высокого до низкого содержания питательных веществ. Это, в свою очередь, вызывает быстрый рост биопленки и ее последующее уменьшение соответственно. Правильный выбор частоты смены направлений фильтрования позволяет работать с высокими нагрузками [0,15—0,26 кг/(м -сут], при этом не возникает проблемы быстрого роста биопленки, которая забивает поры в верхней части фильтра. [c.20] Биопленка, образующаяся в капельных биофильтрах, устроена в экологическом отношении сложнее, чем активный ил (рис. 1.10). Бактерии (и, возможно, грибы) образуют нижний трофический уровень. Именно эти виды, разрушающие загрязнения, вместе с микроорганизмами — окислителями углерода живут в верхней части реактора, а нитрификаторы находятся в нижней части реактора, там, где меньше конкуренция за кислород и питательные вещества. Простейшие, коловратки и нематоды поедают бактерий и, в свою очередь, служат пищей высшим видам (например, личинкам насекомых). Учет отдельных видов, участвующих в экологической пирамиде, несуществен для проектирования. Однако дисбаланс видового состава может порождать сложности в работе аппарата (заиливание, паводковый смыв биопленки). [c.20] Тин насадки Пластмасса Объемная плотность, кг/мЗ Удельная поверхность, м2/мЗ Порп- стость. [c.21] Удельная поверхность пластмассовых насадок, используемых для быстрого фильтрования, в некоторых случаях значительно выше, чем у щебеночных насадок. Они имеют также низкую объемную плотность, что позволяет строить реакторы башенного типа высотой 8—10 м (табл. 1.2). [c.21] При проектировании для таких насадок следует учитывать шесть параметров, некоторые из них взаимосвязаны. Это эффективность пропускания, нагрузка по органическому веществу, требуемый объем насадки, отношение высоты к диаметру фильтра, скорость орошения и то, будет ли работать аппарат как одиночный фильтр или как последовательность из нескольких фильтров, соединенных в каскад. Эффективность представляет собой определяющий фактор и зависит от требуемого качества выходного стока. Из нее можно определить нагрузку по органическому веществу (рис. 1.11), а из нагрузки — необходимый объем насадки. Выбор отношения высоты к диаметру фильтра носит более произвольный характер. Однако при данном объеме лучшая производительность насадки достигается для глубоких биофильтров с малым диаметром, нежели для аппаратов с меньшим отношением. Это объясняется тем, что увеличение времени пребывания жидкости в насадке связано с улучшением смачивания поверхности биопленки. Как и для щебеночных фильтров, важно достигнуть соответствующего минимума значения смачивания. Это значение колеблется в зависимости от типа насадки, но существенно выше [10 — 30 м /(м2 сут)], чем необходимое для щебеночной насадки. [c.22] Альтернативным методом расчета критериев быстрого биофильтрования является применение формулы, основанной на кинетике первого порядка для реактора идеального вытеснения. [c.23] Быстрое фильтрование с использованием пластмассовой насадки наиболее эффективно для удаления 50—60 % БПК. Однако для высокоактивных промышленных загрязнений часто необходима более высокая степень очистки. В таких условиях используют каскад аппаратов, при этом каждая стадия проектируется как самостоятельная единица со своими значениями концентрации БПК на входе, эффективности очистки и нагрузки. Кроме того, быстрое фильтрование может быть использовано для удаления начальной нагрузки при перегрузке основной установки (аэротенк или щебеночный биофильтр). В этом случае достаточно одиночного биофильтра. [c.23] В реакторе Окситрон в качестве носителя используется песок (диаметр частиц 250—500 мкм) к перенос кислорода осу ществляется пропусканием входного потока (отстоявшихся сточных вод) через барботер, в который подается чистый кислород. В реакторе, описанном Хойландом и Робинсоном [28], средняя концентрация биомассы составляла 10—14 кг/м Распределение жидкости достигалось тем, что она инжектировалась снизу в коническое днище аппарата [29]. Известны три метода удаления избыточной биомассы из реактора, содержащего в качестве носителя песок [29—31]. Все они основаны на очищении песка от биомассы. Разница между ними состоит в том, каким способом после этого уплотняют ил, независимо от того, происходит ли очистка в аппарате или вне его и есть ли необходимость во вторичном отстойнике. [c.24] В установке Кептор в качестве носителя применяются волокнистые пористые подушечки, на которых, как известно, из-за их большой удельной поверхности образуется очень плотная биопленка (см. главу 5). Метод подачи кислорода также отличается от используемого в реакторе Окситрон . Система подачи кислорода находится в самом аппарате, так что ожижение достигается с помощью газожидкостной смеси. Биомасса удаляется весьма просто подушечки извлекают из реактора и пропускают через валки. В результате происходит концентрирование ила, а подушечки очищаются для последующего возвращения в реактор. [c.24] Последний тип аппаратов с неподвижной биомассой, который должен быть упомянут, — это фильтры с восходящим потоком, являющиеся предшественниками реакторов с псевдоожп-женным слоем. Для проектирования этих установок также нет четко определенных критериев. По существу — это реактор с неподвижным слоем (в качестве насадки может использоваться щебень или пластмасса), в котором восходящий поток жидкости подается так, что насадка полностью в нее погружена. Аэрация осуществляется либо извне, либо диффузией воздуха от днища реактора. Эта конструкция претендует на соединение преимуществ аэротенков (регулируемая гидравлическая нагрузка) и капельных биофильтров (неподвижная биомасса). Однако широкого применения такие установки не нашли. [c.24] Вернуться к основной статье