Страница 2: ДСТУ EN 12255-7:2008. Станції очищення стічних вод. Частина 7. Біологічні реактори із закріпленою біоплівкою (61669)

Станцію очищення налаштовують на один із таких робочих режимів:

• одноступінчасте очищування, за якого стічні води проходять лише через один реактор після прояснення;

• двоступінчасте очищування, за якого стічні води проходять послідовно через два реактори, а прояснення можна виконувати після двох реакторів або лише після другої стадії.

Примітка. У разі використання біофільтрів у проміжному та кінцевому проясненні немає потреби;

• альтернативна подвійна фільтрація, за якої потік стічних вод послідовно проходить через крап­линні фільтри так, що кожний наступний фільтр очищає чи вже прояснену воду, чи воду після першо­го ступеня очищування. Такий підхід обмежує приріст біологічно активної плівки, яка в іншому разі може з’єднатися із сусіднім шаром плівки наступного краплинного фільтра за наявності достатньо потужно­го вхідного потоку стічних вод.

Нижче наведено всі можливі способи обробляння стічних вод:

• окиснення сполук вуглецю;

• нітрифікація, яка відбувається після видалення сполук вуглецю та досягається переведенням очисної станції у режим низької швидкості завантаження чи розділення процесу очищення на кілька ступенів;

• денітрифікація, яку зазвичай реалізують у двоступінчастих системах, де на першому етапі влас­не і відбувається денітрифікація стічних вод, а на другому здійснюються видалення біохімічно вико­ристаного кисню та нітрифікація. Ці процеси потребують повторного використання стічних вод після нітрифікації та подавання їх з виходу споруд після другого ступеня до входу споруд першого ступеня. Одночасна нітрифікація та денітрифікація в одноступінчастих системах очищення потребує спеціаль­них умов аерації та конструктивних рішень. Для забезпечення повної денітрифікації потоку стічних вод до системи необхідно включити додаткове джерело вуглецю;

• видалення фосфорних сполук, якого у реакторах з закріпленими плівками досягають викорис­танням хімічних реагентів. Для запобігання накопиченню осаду на біологічно активній плівці відповідні носії встановлюють на вході останнього резервуара для прояснення води;

• видалення фосфору часто виконують у біофільтрах.

Рециркуляцію стічних вод упроваджують під час:

• розведення вхідного потоку стічних вод для запобігання надмірному зростанню біологічно активної плівки на поверхні носіїв у краплинних фільтрах;

• збільшення гідравлічного навантаження для підвищення ефективності руху стічних вод крізь краплинні фільтри та стимуляції рівномірного росту біологічно активних плівок верхніх та нижніх шарів;

• забезпечення необхідної інтенсивності промивання.

Примітка. Рециркуляцію зазвичай виконують методом прокачування очищених стічних вод (EN 752-6).

Використовувані у реакторах носії повинні мати площу поверхні, достатню для забезпечення росту біологічно активної плівки і максимально можливої ефективності очищення. Простір між сусідні­ми носіями задають таким, щоб зробити можливим вільне проходження між ними повітря та стічних вод, а також видалення накопиченого осаду, який утворюється внаслідок розростання біологічно активних плівок.

Утримувальні носії виготовляють із таких матеріалів:

• гранульовані мінеральні матеріали;

• пластикові елементи однакової форми та розміру, але впорядковані довільно;

• пластикові пластини чи трубки, змонтовані у вигляді модулів, щоб зробити носії максимально легкими з поруватістю 90 % і більше.

Носії повинні мати такі властивості:

• стійкість до несприятливих погодних умов і сонячного проміння;

• здатність поверхні забезпечувати закріплювання на ній біологічно активних плівок;

• стійкість до хімічних складників стічних вод;

• стійкість до розкладання мікроорганізмами.

У біологічних реакторах із зануреними носіями та біофільтрах носії мають бути стійкими до зношення.

Пластикові елементи носіїв мають бути стійкими до геометричної деформації, що виникає під впли­вом навантаження на систему.

Робочі поверхні закріплених плівок-носіїв, які не піддають зворотному промиванню, підбирають відповідно до конкретного типу стічних вод та бажаної виробничої ефективності процесу очищення. У високошвидкісних процесах, у яких задіяно краплинні фільтри та реактори із зануреними носіями, пер­ша секція носіїв не повинна мати питому поверхню більше ніж 100 м²/м³. В обертових біологічних кон­такторах питома поверхня носіїв перших високошвидкісних секцій не повинна перевищувати 150 м²/м³. Під час одночасного видалення БПК та нітрифікації чи денітрифікації у краплинних фільтрах питома поверхня останньої секції реактора з зануреними носіями не повинна перевищувати 200 м²/м³. В обер­тових біологічних контактних фільтрах цей параметр не повинен перевищувати 250 м²/м³.

У реакторах із плавальними носіями питома поверхня їх не може перевищувати 1000 м²/м³.

Конструктори системи мають визначати параметри навантаження відповідно до типу використо­вуваної біологічної плівки, очищуваних стічних вод, погодних умов та необхідного рівня очищення води на виході з очисної станції.

Кількість елементів та їх розташування у реакторах визначають, зважаючи на такі критерії.

1. Краплинні фільтри

Для забезпечення вільного протікання стічних вод через краплинні фільтри вони повинні мати пе­реважно круглу форму. За неможливості улаштування круглих краплинних фільтрів їх виготовляють пря­мокутної форми. За винятком спеціально обумовлених випадків, для забезпечення станції резервною потужністю у разі пошкодження кількість фільтрів має бути не менше двох. Діаметр круглих фільтрів не повинен перевищувати 50 м.

Глибину розміщення носіїв визначають з урахуванням місця розташування та вимог до процесу, наприклад гідравлічного напору, якого необхідно досягти у системі. Вторинні краплинні фільтри, які най­частіше використовують для повного очищення стічних вод, повинні мати глибину від 1,8 м до 7,0 м. Фільтри високої проникності, які розраховано лише на часткове очищення, та нітрифікувальні фільтри мають глибину від 4,0 м до 7,0 м. Пакетні краплинні фільтри, що встановлюють на очисних станціях невеликої потужності (обслуговують населення з коефіцієнтом РТ від 51 до 100), мають найменшу гли­бину 0,6 м.

У процесі планування, враховуючи об’єм носія, визначену глибину та добову норму об’єму стічних вод, конструктор повинен передбачити таке поверхневе гідравлічне навантаження на носії, за якого всі вони будуть рівномірно зволожені, що забезпечує ріст плівки біологічно активних мікроорганізмів по всій площі носія. Конструктору необхідно також правильно визначити глибину встановлення носіїв, достатню швидкість рециркуляції та обертання розподільника стічних вод, а також його форму, яка забезпечує необхідний рівень промивання фільтрів.

2. Обертові біоконтактори

Диск або набір носіїв біологічно активної плівки зазвичай мають діаметр від 1 м до 5 м, а стри­жень, на якому їх закріплюють, —довжину до 10 м. Прогин стрижня у разі повного навантаження, коли ротор повністю вкрито біомасою, не повинен перевищувати 1/300-ту довжини стрижня. Об’єм резер­вуара біоконтактора визначають за умови забезпечення утримування біомаси за максимального пото­ку щонайменше 1 год або становить чотири довжини стрижня, поділені на площу поверхні носія.

3. Реактори з зануреними носіями та біофільтри

Глибина занурення носіїв у таких реакторах зазвичай становить від 2 м до 10 м. У біофільтрах вона становить від 2 м до 4 м.

Станції біологічного очищення мають забезпечувати рівномірність розподілу потоку по поверхні носіїв.

1. Краплинні фільтри

У краплинних фільтрах потік розподіляється за допомогою статичних розподільників, до складу яких входять розприскувачі та відбивачі потоку, або рухливих розподільників. Обертові розподільники використовують у круглих фільтрах, а пересувні розподільники — у прямокутних фільтрах.

Обертові розподільники конструюють так, щоб задати рівномірне зволоження по всій поверхні носія. Хоча обертовий кронштейн із розприскувачами проходить над більшою частиною поверхні носія, відда­леніші від центру обертання частини носія отримують менше вологи порівняно з наближеною до цент­ру зони. Щоб компенсувати недостачу зволоження, на більших відстанях від центру обертання вста­новлюють більшу кількість розприскувачів, ніж поблизу центру носія.

Якщо стічні води подають до реактора не безперервно, а окремими дозами через певні інтервали часу, то ефективним вважають робочий режим, за якого кожне наступне подавання очищуваних вод виконують не рідше ніж через ЗО хв, чого достатньо для запобігання висиханню біомаси.

2. Обертові біоконтактори

Подавання та відведення вод у такому реакторі облаштовано по різні боки від обертового біоло­гічного контактора, що дає змогу стічним водам проходити крізь рухомий носій з біомасою, а не у про­сторі поблизу його по короткому колу.

3. Реактори з зануреними носіями

Аераційні системи із закріпленими плівками використовують у середовищах вертикального про­ходження потоку стічних вод як у напрямку знизу догори, так і у протилежному — згори донизу. Без- кисневі системи потребують прийняття технічних рішень для запобігання протіканню води по коротко­му колу.

4. Біофільтри

Головне завдання у разі використання біофільтрів — забезпечення рівномірного розподілу пото­ку стічних вод між окремими елементами фільтра. Відповідно до цього точки входу стічних вод та/чи їх скидання визначають за умови забезпечення необхідного рівня насичення усіх носіїв вологою.

Краплинні фільтри обладнують додатковою дренажною системою, призначеною для відведення вільного потоку очищених стічних вод з реактора. Ця система також забезпечує подавання до носіїв біологічно активної речовини необхідного об’єму повітря, тобто виконує роль вентиляційної системи. Для поліпшення умов вентиляції у простір між окремими носіями можуть заводитись вертикальні тру­бопроводи, по яких до біомаси подають додатковий об'єм повітря. Фільтри високої потужності у про­цесі функціювання виробляють великі об’єми повітря, що мають сильний неприємний запах, тому по­вітря до них подають примусово за допомогою спеціальних вентиляторів, а відводять через спеціальну систему очищення утворених у процесі функціювання реактора газів.

Обертові біоконтактори функціюють з вільним доступом повітря до біологічно активної маси, при­кріпленої до носіїв. Конструкція носіїв має забезпечити вільне надходження до біомаси необхідної кількості кисню.

Реактори із зануреними носіями та біофільтри обладнують спеціальними аераційними засобами подавання необхідної кількості повітря навіть за максимального навантаження системи. Густина повітря на вході системи має бути такою, щоб забезпечити рівномірне подавання кисню до носіїв протягом усьо­го часу функціювання очисної станції. У деяких випадках кисень надходить до системи лише з однієї точки, циркулюючи поміж носіями, внаслідок чого відбувається насичення киснем біомаси, а також стічних вод, у які ця біомаса занурена.

Примітка. Примусову аерацію часто використовують для видалення напресованої на носії відпрацьованої біомаси.

Після очищення стічних вод у краплинних фільтрах, обертових біологічних контакторах та реакто­рах із зануреними носіями їх треба прояснити, видаливши завислі у воді тверді частинки. Біофільтри зазвичай промивають у зворотному напрямку, тому такої операції не потребують.

З огляду на це розміри реакторів залежать не лише від типу процесу очищення та його заданої робочої ефективності, а також і від способу прояснення та особливо швидкості тужавіння осаду. Останній показник беруть до уваги відповідно до спеціальних гідравлічних характеристик прояснювачів вертикального та горизонтального потоків стічних вод, що піддають очищеннню незалежно від того, чи обладнано їх пластинчастими модулями.

Прояснювачі мають бути достатньо глибокими, щоб умістити увесь осаджений мул за максималь­них робочих навантажень реактора.

Швидкість руху твердих частинок у вертикальному потоці не повинна перевищувати мінімальну швидкість осадження твердих частинок у прояснювані.

Конструкція прояснювана та обладнання, що використовують для видалення осадженого мулу, не повинні спричинювати утворення суспензії на основі твердих частинок.

Детальну інформацію про вимоги до конструкції прояснювачів очищених стічних вод наведено в 4.4 та в EN 12255-6.

Прояснення часто виконують у барабанних фільтрах методом просочення крізь ґрунт та відстою­вання на відкритому повітрі.

Воду, отриману внаслідок зворотного промивання біофільтрів, подають на первинне очищування або ж очищають незалежно від основного потоку стічних вод.

Процес біологічного очищення треба захистити від надмірних гідравлічних навантажень, застосу­вавши водоскидні засоби та/чи відстійники дощових стоків, що відповідають вимогам стандартів.

Рівномірність потоку стічних вод покращує робочі характеристики, особливо на етапі нітрифікації.