3.1.3.6. Тенденции совершенствования биологических фильтров

Удельный объем блока очистки в составе рыбоводной установки

Одно из генеральных направлений совершенствования блока очистки в составе замкнутых рыбоводных установок — это снижение капитальных затрат на его сооружение. Снижение габаритов блока биологической очистки отвечает поставленной задаче. По этому признаку можно сравнить три типа блоков очистки [Феофанов и др., 1985]: биологические пруды, аэротенки и их модификации, биофильтры и их модификации. Отношение объема блока очистки к объему рыбоводной емкости при прочих равных условиях составляет 10,5-10, 1,0-2,0 соответственно. Дальнейшее совершенствование в этом на правлении не исчерпано. Снижение габаритов и объемов блока очистки - путь к снижению энергетических затрат на очистку.

Далее рассматриваются тенденции совершенствования собственно биофильтров, так как только биофильтры позволяют поддерживать высокую плотность биоценоза при Низкой концентрации загрязнений в поступающей воде, что характерно для рыбоводных установок.

Удельная поверхность субстрата

При выборе субстрата для заполнения биофильтра одновременно решается вопрос удаления избыточного ила. Субстраты в виде щебня, гравия, колец Рашига и т. п. далее не рассматриваются, так как удаление избыточного ила при их применении проблематично. Используемые субстраты можно разделить на две группы: организованная загрузка в виде лис тов, объемных блоков с каналами, дисков вращающихся фильтров и неорганизованная заг рузка в виде винипластовых шариков в барабанах “Биодрум”, полиэтиленовых и других гра нул. Удельная поверхность первых лежит в пределах 50—200 м?м”, вторых — до 1000 мг/м3 и более.

Увеличению этого показателя препятствуют проблема сохранения субстрата от выноса с током воды и проблема удаления избыточного ила, т.е. проблема регенерации загрузки.

Использование объема фильтра

Вид используемого субстрата диктует способ организации процесса контактирования очищаемой жидкости с биоценозом. При использовании статичных загрузок плоских и объемных очищаемая вода подается сверху и, постепенно очищаясь, двигается вниз. Верх няя часть загрузки в этом случае находится в условиях максимальной концентрации загрязнений. Нижняя часть загрузки принимает стоки с меньшей концентрацией загрязнений, что снижает эффективность использования объема фильтра. Более 60% загрузки используется в этом случае не эффективно [Тваркиладзе, 1989). Частичное устранение этого эффекта достигается при распределении загрязнений по высоте биофильтра. Пропускная способность биофильтра может быть увеличена на 20%. Существуют такие способы улучшения использования объема фильтра, как рециркуляция очищенных стоков, применение многоступенчатых схем, применение композитных загрузок по высоте биофильтра.

Существенным шагом в развитии техники биофильтров явилось понимание того, что физико-механические процессы изъятия загрязнений и биохимические процессы идут

параллельно и сорбционные процессы не лимитируются окислительными [Тваркиладзе, 1989]. То есть каждый отдельный элемент субстрата работает как автономный фильтр, а весь объем биофильтра будет работать полностью при достаточно равномерном распределении загрязнений по объему фильтра. В таком режиме работают вращающиеся дисковые фильтры, вращающиеся фильтры с неорганизованной загрузкой типа “Биодрум”.

Эффективность эксплуатации биоценоза

Эффективность изъятия загрязнений возрастает пропорционально площади активного биоценоза, участвующего в процессе изъятия. В ходе процесса происходит старение биопіленки. Обновление наступает при отрыве её верхних слоев. В месте разрыва образуются новые активные поверхности притяжения загрязнений и их биохимической переработки. Совместное действие прикрепленного и свободноплавающего биоценозов увеличивает окислительную мощность, что позволяет повысить гидравлическую нагрузку на биофильтр, либо увеличить концентрацию загрязнений в стоках. Последнее относится к вопросам очистки бытовых и промышленных сточных вод. Степень использования биоценоза [Тваркиладзе, 1989] оценивается коэффициентами: для капельных фильтров – 1,2; моноблока - 2,2; башенного фильтра с объемной пеностеклянной загрузкой – 1,0; оросительного канала - 2,28; высоконагруженного биофильтра с вращающимися перфорированными дисками – 9,5. Эффективность эксплуатации биоценоза повышается за счет создания условий постоянной непрерывной регенерации биопленки и обеспечения распределения загрязнений по всему объему загрузки. Высокие значения коэффициента использования биоценоза получены там, где создаются условия хорошего доступа загрязнения к биопленке и условия отрыва пленки от субстрата. Во вращающихся дисковых фильтрах это достигается с помощью перфорации, в барабанных фильтрах “Биодрум” за счет неплотной укладки шариков и их трения в процессе вращения барабана, в фильтрах с постоянно регенерирующей загрузкой из полиэтиленовых гранул - за счет регенерации в струе, создаваемой гидроэлеватором, или при барботаже загрузки воздухом.

Сравнительные характеристики узлов биологической очистки (их недостатки и достоинства) сведены в табл. 22. В таблице приняты следующие обозначения: V/V6 ~ соотношение объемов очистного сооружения и рыбоводных бассейнов; Коб- коэффициент использования объема фильтра, Sye — удельная площадь субстрата, Кби - коэффициент использования активности биоценоза, Vmax - максимальный объем сооружения.