ФИЛЬТР

Предполагаемая полезная модель относится к области биологической очистки сточных вод методами биофильтрации и может быть использована для глубокой очистки бытовых и промышленных стоков.
Известно устройство для очистки сточных вод, содержащее корпус с зернистой загрузкой, трубопроводы для подачи и отвода обрабатываемой и промывной воды и устройство для подачи и распределения воздуха, расположенное в толще зернистой загрузки, при этом подачу сточных вод и воздуха осуществляют в противотоке. Соотношение аэрируемой и неаэрируемой высот слоев зернистой загрузки составляет 1:1 - 1,4:1./Авторское свидетельство СССР N1000422, C02F 9/00, 1981 г/.
Недостатками известного устройства являются сложность равномерного распределения воздуха по всей площади аэрируемой части загрузки фильтра, образование воздушных мешков в толще загрузки, что приводит к снижению скорости фильтрования, повьш1ению потерь напора, сокращению продолжительности фильтроцикла, и, в конечном итоге, к снижению производительности фильтра и эффективности очистки воды.
Наиболее близким по технической сушдости к предложенному является фильтр с восходяш ш потоком жидкости,состоящий из корпуса с фильтрующей загрузкой с трубопроводами подачи очищаемой жидкости и воздуха, трубопроводом отвода промывной воды и желобом отвода очищенной жидкости с трубопроводом отвода очищенной жидкости. В верхней части корпуса расположена камеC02F 3/06;B01D 24/00 ФИЛЬТР
pa насыщения жидкости воздухом со встроенным аэрирующим устройством. Камера соединена коллектором, который в нижней части имеет множество отверстий, с придонной частью корпуса так, что насыщенная воздухом жидкость подается в загрузку фильтра снизу вверх./Заявка Японии N 2-22683, B01D 24/02,1990/.
Недостатками фильтра являются расположение камеры насыщения жидкости воздухом в корпусе фильтра, что сокращает собственно фильтрационный объем фильтра; малое время контакта очищаемой жидкости с воздухом, не обеспечивающее достаточное насыщение жидкости растворенным кислородом воздуха, в результате пузырьки нерастворенного в жидкости воздуха, попадая в толщу загрузки фильтра, создают в нем воздущные мещки, что снижает производительность фильтра. Кроме того, фильтр сложен в эксплуатации в связи с необходимостью переключения больщого числа запорных устройств при переходе фильтра с режима фильтрования на режим периодической промывки и обратно, а для обеспечения фильтра промывной водой необходимо наличие дополнительной емкости для накопления промывной воды.
Технический результат, полученный от использования предложенногр фильтра, заключается в повыщении степени очистки жидкости от трудноокисляемых органических соединений, оцениваемых по ВПК и ХЕК, соединений азота, фосфора, ионов металлов, нефтепродуктов, СПАВ; повьппении скорости фильтрования, увеличении продолжительности фильтроцикла, т.е. производительности фильтра; сокращении капзатрат и упрощении эксплуатации фильтра за счет исключения из технологической схемы емкости для накопления промывной воды, трубопровода подачи промыБной воды и сокращения количества запорных устройств, используемых при переключении фильтра с одного режима работы на другой, при одновременном упрощении процесса промывки путем использования для нее потока очищаемой жидкости.
Фильтр изображен на чертеже.
Фильтр состоит из корпуса 1 с расположенным в нем слоем фильтрующей загрузки 2, под которым расположены трубопровод подачи насыщенной растворенным кислородом воздуха жидкости 3 и трубопровод подачи воздуха для промывки фильтра 4,  в верхней части корпуса 1 снаружи расположен желоб отвода очищенной жидкости 5 с трубопроводами отвода очищенной жидкости 6 и промывной воды 7, и камеры насыщения жидкости воздухом 8, выполненной в виде отдельнфтоящей емкости, снабженной вертикальной перегородкой 9, разделяющей камеру 8 на секцию растворения в жидкости кислорода воздуха 10 с трубопроводами подачи очищаемой жидкости 11 и воздуха 12 и секцию подачи насыщенной кислородом жидкости 13, соединенную в нижней части трубопроводом подачи насьщ енной воздухом жидкости 3 с корпусом 1. В качестве фильтрующей загрузки использован тяжелый крупнозернистый материал, например, базальт с крупностью зерен 4-6 мм. Верхняя кромка вертикальной перегородки 9 камеры насыщения жидкости воздухом 8 расположена на уровне поверхности фильтрующей загрузки 2.
Фильтр работает следующим образом.
Очищаемую жидкость по трубопроводу подачи очищаемой жидкости 11 подают в камеру насыщения жидкости воздухом 8 в секцию растворения в жидкости кислорода воздуха 10, после чего
через вертикальную перегородку 9 жидкость попадает в секцию подачи насыщенной кислородом жидкости 13. При прохождении жидкости через вертикальную перегородку 9 нерастворившиеся в жидкости пузырьки воздуха выделяются в атмосферу, что предотвращает попадание нерастворенного в жидкости воздуха в толщу загрузки. Из секции 13 по трубопроводу подачи насыщенной растворенным кислородом воздуха жидкости 3 насьпденная растворенным кислородом очищаемая жидкость подается в нижнюю часть корпуса 1 фильтра под фильтрующую загрузку 2. Фильтрующая загрузка 2 представляет собой природный минеральный материал с крупностью зерен 2-10 мм и плотностью не менее 2,5 г/см. При крупности зерен менее 2 мм и плотности менее 2,5 г/см фильтрующая загрузка имеет недостаточную гидравлическую крупность, что приводит к взвешиванию загрузки уже при небольших значениях скорости восходящего потока воды и снижению производительности фильтра. При крупности зерен более 10 мм фильтрующая загрузка имеет ограниченную площадь поверхности, необходимую для прикрепления биомассы и достижения необходимого з(М)екта очистки жидкости. Оптимальные значения крупности зерен фильтрующей загрузки зависят от плотности материала и находятся в диапазоне от 3мм до 10мм. Для базальта, имеющего плотность 3,2 т/см, оптимальная крупность зерен фильтрующей загрузки составляет 4-бмм.
При прохождении очищаемой жидкости через загрузку происходит иммобилизация микроорганизмов на поверхности зерен и интенсивное обрастание их биомассой. При этом микроорганизмы в процессе своего роста и развития потребляют из очищаемой
СТОЧНОЙ жидкости загрязняющие вещества в качестве источника питания, а их дыхание обеспечивается за счет растворенного в жидкости кислорода, количества которого достаточно для развития биомассы по всей высоте загрузки. На первых этапах развиваются аэробные микроорганизмы биопленки, способствующие удаление органических веществ за счет окислительных процессов, переводу аммонийного азота в нитраты за счет нитрификации, а также минерализации биомассы.
По мере увеличения толщины биопленки в ее нижних слоях развиваются анаэробные процессы, вследствие чего происходит денитрификация, и восстановление нитратов до газообразного азота. При протекании восстановительных процессов образуются пузырьки газов, которые способствуют отрыву избыточной биомассы от поверхности зерен загрузки и выносу ее в верхние слои загрузки.
Таким образом за счет интенсивного биологического процесса происходит глубокое удаление органических веществ, нитрификация в сочетании с денитрификацией, а также минерализация выносимой из толщи загрузки биомассы.
Очищенная жидкость попадает в желоб 5 и по трубопроводу отвода очищенной жидкости 6 выводится из фильтра. Растворенный кислород в биологических процессах используется полностью, но за счет перепада потока жидкости из загрузки в желоб его содержание восстанавливается до 2-4 мг/л, что обуславливает то, что очищенная жидкость насыщена растворенным кислородом.
ляет осуществить равномерную и устойчивую подачу очищаемой жидкости, полностью насыщенной растворенным кислородом воздуха, на фильтр. Выполнение камеры насыщения в виде отдельно стоящей емкости позволяет полностью использовать рабочий объем фильтра, а также использовать одну камеру для обеспечения работы как одного, так и ряда фильтров (в зависимости от производительности- очистной станции). Расположение верхней кромки вертикальной перегородки 9 камеры насыщения жидкости воздухом 8 на уровне поверхности фильтрующей загрузки 2 позволяет обеспечить условия для качественного растворения воздуха в очищаемой жидкости и выделения нерастворившихся в жидкости пузырьков воздуха даже при небольшом напоре (расходе) очищаемой жидкости, что предотвращает попадание нерастворенного в жидкости воздуха в толщу загрузки.
По окончании фильтроцикла проводят промывку фильтрующей загрузки 2 путем подачи через трубопровод 4 под слой фильтрующей загрузки воздуха с интенсивностью 15-20 л/с м. При этом, поскольку подачу исходной жидкости на обработку по трубопроводу 3 не прекращают, происходит совместная водовоздушная промывка фильтрующей загрузки восходящими потоками исходной жидкости и воздуха.Промывная вода из загрузки попадает в желоб 5 и по трубопроводу отвода промывной воды 7 выводится из фильтра. В зависимости от количества прикрепленной к загрузке биомассы продолжительность промывки составляет от б до 10 мин. После чего подачу воздуха по трубопроводу 4 прекращают и фильтр снова работает в режиме фильтрования.
фильтрующей загрузки. В результате этого, часть поверхности зерен фильтрующей загрузки остается покрытой пленкой биомассы, способствующей быстрому выходу фильтра на режим фильтрования с достижением необходимой эффективности очистки жидкости.
Таким образом использование предложенного фильтра по сравнению с известным позволяет достичь степени очистки по БПКполн до 3 мг/л, аммонийному азоту - до 0,5 - 1,0 мг/л, нитратов - до 7-8 мг/л, растворенному кислороду до 2-4 мг/л при увеличении изъятия ХПК до 60-7- 0% и фосфатов - до 60,повысить скорость фильтрации до 15-20 м/час, производительность фильтра в 1,5- 2,0 раза, увеличить продолжительность фильтроцикла при одновременном упрощении процесса промывки за счет использования в к:ачестве промывной воды очищаемой жидкости; сократить капзатраты и упростить эксплуатацию фильтра за счет иск.шочения из технологической схемы емкости для накопления промывной воды, трубопровода подачи промывной воды и сокращения количества запорных устройств, используемых при переключении фильтра с одного режима работы на другой.