Капельный фильтр
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2013 г. ) |
– Капельный фильтр это разновидность системы очистки сточных вод . Он состоит из неподвижного слоя камней , кокса , гравия , шлака , пенополиуретана , сфагнового торфа , керамики или пластика, по которому сточные воды или другие сточные воды слоя микробной слизи ( биопленки стекают вниз и вызывают рост ), покрывающего поверхность. кровать СМИ. Аэробные условия поддерживаются за счет разбрызгивания, диффузии, а также за счет принудительного прохождения воздуха через слой или естественной конвекции воздуха, если фильтрующий материал пористый. Очистка сточных вод или других сточных вод с помощью капельных фильтров является одной из старейших и наиболее хорошо изученных технологий очистки.
Основными компонентами полной системы капельного фильтра являются:
- слой фильтрующего материала, на котором образуется и развивается слой микробной слизи;
- кожух или контейнер, в котором находится слой фильтрующего материала;
- систему распределения потока сточных вод по фильтрующему материалу; и
- система удаления и утилизации любого осадка из очищенных сточных вод.
Термины капельный фильтр, капельный биофильтр, биофильтр , биологический фильтр и биологический капельный фильтр часто используются для обозначения капельного фильтра. Эти системы также описываются как фильтры грубой очистки, фильтры периодического действия, фильтры с насадочной средой, альтернативные септические системы, перколяционные фильтры, процессы прикрепленного роста и процессы с фиксированной пленкой.
Описание процесса
[ редактировать ]
Обычно отстоявшийся поток сточных вод поступает на высокий уровень и проходит через первичный отстойник. Надосадочная жидкость из резервуара поступает в дозирующее устройство, часто в опрокидывающееся ведро, которое подает поток к рукавам фильтра. Струя воды течет через рукава и выходит через ряд отверстий, направленных под углом вниз. Это приводит в движение рычаги, равномерно распределяя жидкость по поверхности фильтрующего материала.Большинство из них открыты (в отличие от прилагаемой схемы) и свободно выводятся в атмосферу.
Удаление загрязняющих веществ из потока сточных вод включает в себя как поглощение , так и адсорбцию органических соединений и некоторых неорганических соединений (таких как ионы нитрита и нитрата ) слоем микробной биопленки . Фильтрующий материал обычно выбирают таким образом, чтобы обеспечить очень высокое соотношение поверхности к объему. Типичные материалы часто являются пористыми и имеют значительную площадь внутренней поверхности помимо внешней поверхности среды. Прохождение сточных вод через среду обеспечивает растворенный кислород , который необходим слою биопленки для биохимического окисления органических соединений, и выделяет углекислый газ, воду и другие окисленные конечные продукты. По мере утолщения слоя биопленки он в конечном итоге отслаивается в поток жидкости и впоследствии становится частью вторичного ила. Обычно после капельного фильтра устанавливается осветлитель или отстойник для отделения и удаления отслоившейся пленки. Фильтры, в которых используются материалы более высокой плотности, такие как песок, пена и торф, не образуют осадка, который необходимо удалять, но могут потребоваться нагнетатели воздуха, обратная промывка и/или закрытая анаэробная среда. [ нужна ссылка ]
Биопленка
[ редактировать ]Биопленка, которая образуется в капельном фильтре, может достигать толщины в несколько миллиметров и обычно представляет собой студенистую матрицу, которая может содержать многие виды бактерий , инфузорий и амебоидных простейших, кольчатых червей , круглых червей , личинок насекомых и других представителей микрофауны. (Если кольчатых червей много, фильтр можно рассматривать как вермифильтр .) Он сильно отличается от многих других биопленок, толщина которых может составлять менее 1 мм. Внутри биопленки могут существовать как аэробные, так и анаэробные зоны, поддерживающие как окислительные , так и восстановительные биологические процессы. В определенное время года, особенно весной, быстрый рост организмов в пленке может привести к тому, что пленка станет слишком толстой и она может отслаиваться участками, что приводит к «весеннему опадению». [1]
Рекомендации по проектированию
[ редактировать ]Типичный капельный фильтр имеет круглую форму, имеет диаметр от 10 до 20 метров и глубину от 2 до 3 метров. Круглая стена, часто кирпичная, содержит слой фильтрующего материала, который, в свою очередь, опирается на поддоны. Эти нижние дренажи служат не только для удаления жидкости, проходящей через фильтрующий материал, но и для обеспечения свободного прохождения воздуха через фильтрующий материал. В центре поверх фильтрующего материала установлен шпиндель, поддерживающий две или более горизонтальные перфорированные трубы, доходящие до края фильтрующего материала. Перфорации на трубах предназначены для обеспечения равномерного потока жидкости по всей площади среды, а также расположены под таким углом, что при вытекании жидкости из труб весь узел вращается вокруг центрального шпинделя. [1] Отстоявшиеся сточные воды доставляются в резервуар в центре шпинделя с помощью какого-либо дозирующего механизма, часто опрокидывающегося ведра на небольших фильтрах.
Фильтры большего размера могут быть прямоугольными, а распределительные рычаги могут приводиться в движение гидравлическими или электрическими системами. [1]
Типы
[ редактировать ]Одиночные капельные фильтры можно использовать для очистки небольших сбросов бытовых септиков и очень небольших сельских систем очистки сточных вод. На более крупных централизованных очистных сооружениях обычно параллельно используется множество капельных фильтров.
Системы могут быть сконфигурированы для однопроходного использования, когда очищенная вода подается в капельный фильтр один раз перед утилизацией, или для многопроходного использования, когда часть очищенной воды возвращается в цикл и повторно обрабатывается через замкнутый контур . Многопроходные системы обеспечивают более высокое качество очистки и помогают снизить уровень общего азота (TN), способствуя нитрификации в слое аэробной среды и денитрификации в анаэробном септическом резервуаре. В некоторых системах используются фильтры в двух рядах, работающих последовательно, так что сточные воды проходят два прохода через фильтр со стадией осаждения между двумя проходами. Каждые несколько дней фильтры меняются, чтобы сбалансировать нагрузку. Этот метод очистки может улучшить нитрификацию и денитрификацию, поскольку большая часть углеродистого окислительного материала удаляется при первом проходе через фильтры.
Типы носителей
[ редактировать ]В капельной системе могут использоваться различные типы фильтрующих материалов для поддержки биопленки. Наиболее часто используемые типы материалов включают кокс , пемзу открытыми порами , пластиковый матричный материал, пенополиуретан с , клинкер, гравий, песок и геотекстиль . Идеальный фильтрующий материал оптимизирует площадь поверхности для прикрепления микробов, время удержания сточных вод, обеспечивает циркуляцию воздуха, устойчив к закупорке, механически прочен при любых погодных условиях, обеспечивая доступ к фильтру пешком, и не разрушается. Некоторые жилые системы требуют установки принудительной аэрации, что увеличивает затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию.
Синтетические фильтрующие материалы могут представлять значительный риск возгорания, как это было продемонстрировано в Крайстчерче , Новая Зеландия, в мае 2022 года, когда загорелись два больших капельных фильтра, наполненных пластиковыми фильтрующими тюками. Возникший запах оказал существенное влияние на многих жителей города, и это событие вывело из строя значительную часть мощностей по очистке сточных вод. [2]
Очистка промышленных сточных вод
[ редактировать ]Для очистки промышленных сточных вод могут использоваться специальные капельные фильтры, в которых используется пластиковый материал и высокая скорость потока. Сточные воды различных промышленных процессов очищаются в капельных фильтрах. Такие капельные фильтры промышленных сточных вод бывают двух типов:
- Большие резервуары или бетонные ограждения, заполненные пластиковой упаковкой или другой средой. [3]
- Вертикальные башни, заполненные пластиковой упаковкой или другим материалом. [4] [5]
Доступность недорогих пластиковых набивок для башен привела к их использованию в качестве фильтрующих слоев в высоких башнях, высота некоторых из которых достигает 20 метров. [6] Еще в 1960-х годах такие башни использовались на: нефтеперерабатывающем заводе Great Northern Oil's Pine Bend в Миннесоте ; Трафальгарский нефтеперерабатывающий завод Cities Service Oil Company в Оквилле, Онтарио, а также фабрика по производству крафт-бумаги. [7]
Очищенные стоки воды из капельных фильтров промышленных сточных вод обычно обрабатываются в осветлителе для удаления осадка, который отслаивается от слоя микробной слизи, прикрепленного к капельному фильтрующему материалу, как и в других применениях капельного фильтра.
Некоторые из новейших технологий струйных фильтров включают аэрированные биофильтры из пластикового материала в сосудах с использованием воздуходувок для нагнетания воздуха на дно сосудов с нисходящим или восходящим потоком сточных вод. [8]
См. также
[ редактировать ]- Перечень технологий очистки сточных вод
- Вращающиеся биологические контакторы
- Реактор с капельным слоем
- Вермифильтр
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Процессы биологической очистки сточных вод; вторичная очистка» . Стаффордширский университет. Архивировано из оригинала 18 апреля 2011 года . Проверено 13 декабря 2019 г.
- ^ «Информация о запахе очистных сооружений» . Городской совет Крайстчерча . Проверено 13 июня 2022 г.
- ^ Сауди Арамко. «Программа инженерного развития Saudi Aramco» ( PPT ) . Университет нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда. стр. 62–65. Архивировано из оригинала ( PPT ) 28 июля 2011 г.
- ^ Патент США 4351729 , Энрике Р. Витт, «Биологический фильтр и процесс», выдан 28 сентября 1982 г.
- ^ Дэвис, Аллен. «Рециркуляционные системы» (PDF) . Обернский университет . п. 6. Архивировано из оригинала (PDF) 23 октября 2015 г.
- ^ Бейчок, Милтон Р. (1967). Водные отходы нефтяных и нефтехимических заводов (1-е изд.). John Wiley & Sons Ltd. LCCN 67019834 .
- ^ Брайан, Э.Х.; Мёллер, Д.Х. (20 апреля 1960 г.). Аэробное биологическое окисление с использованием Dowpac . Конференция по биологической переработке отходов. Манхэттенский колледж.
- ^ Ван Сперлинг, Маркус (2007). Реакторы с активным илом и аэробными биопленками . Публикации IWA. ISBN 978-1-84339-165-4 .
