まず、生物学的フィルターとは何かを理解する必要があります。 したがって、バイオフィルターは、さまざまな微生物のコロニーからなる生物膜でコーティングされた特殊な充填材を使用して廃水をろ過する特殊なタンクです。
継続的に換気を行うことに注意してください。 大気廃水と空気の温度差により、フィルターによる負荷が可能になります。 これにより、微生物の生存に必要な酸素濃度が確保されます。
バイオフィルターにはどのような種類がありますか?
バイオフィルターの最も重要なコンポーネントの 1 つは、充填材と考えることができます。 廃水処理用のすべてのバイオフィルターは、そのタイプに基づいて次のように分類できます。
1. 体積負荷のあるフィルター（耐久性のある岩石、小石、スラグ、膨張粘土の砕石が広く使用されているのが特徴です）。
2. 平面荷重のフィルター（この場合、強度を失うことなく摂氏6〜30度の温度に耐えることができるプラスチックを使用する必要があります）。
バイオフィルターは次のように分類することもできます。
1. 2段階で高い精製が可能 下水道管装置の高さを高くすることができない場合。
2. 点滴型ろ過のバイオフィルター。 生産性は低いですが、このタイプでは、 完全な清掃水
すべてのバイオフィルターは、その設計に関係なく、次のコンポーネントの存在によって特徴付けられます。
1. フィルター負荷。これはフィルター本体でもあります。 砕石、膨張粘土、砂利、スラグ、プラスチックで構成されています。 通常、それは特別なタンクに置かれ、その壁は浸透性と防水性の両方を備えています。
2. 生物学的フィルターの積載面に廃水を均一に灌漑するための配水装置。
3. 排水装置を使用して廃水を除去します。
4. バイオフィルターシステムへの空気の流れの中断のない流入を保証する空気分配装置。これにより酸化プロセスが発生します。
追加のエネルギー源や栄養源として有機物質をさらに使用するために、有機物質の分解を促進するバイオフィルムについても少し触れておく必要があります。 バイオフィルターをさらに作動させると、死んだバイオフィルムが剥がれ、漏れた液体によって洗い流されます。 廃水その後、廃水処理装置から取り出されます。 バイオフィルターの負荷を確実にするために、高多孔性、低密度、高比表面積を特徴とする材料の使用が推奨されます。 これらには主に砕石、スラグ、膨張粘土、砂利、金属、およびさまざまな物が含まれます。 プラスチックメッシュ、通常は特別なロールに巻かれます。 また、バイオフィルムの機能は活性汚泥と同様であり、廃水中に含まれる生物由来物質をうまく吸着して処理します。
バイオフィルターの作用メカニズム
廃水は沈殿タンク内で一次機械処理を受け、汚染物質の重質部分が除去された後、生物学的処理セクションに入ります。 これは次のように行われます。汚染水がフィルター負荷を通過するとき、一次沈殿タンクのレベルで沈殿物を形成できなかったすべての不純物が残ります。 また、その上には様々なコロイド状や溶解した有機物質が残り、生物膜に吸着されます。
次に、有機由来の物質を食べた微生物のコロニーは、生命活動を続けるための新たなエネルギー源を受け取ります。 有機物の一部は微生物の増殖材料として利用されます。 これにより、廃水処理とコロニー内の微生物数の増加の両方が確実に行われます。 酸素がなければこの生化学プロセスは不可能であり、フィルターの自然換気および人工換気を通じて負荷に酸素が入ります。
バイオフィルターを使用した廃水処理の効率は、次の要因に影響されます。
- 浄化プロセスを受ける廃水の生物学的酸素要求量 (BOD)。
- 物質汚染の性質。
- 酸化反応の速度。
- 微生物の呼吸数。
- 使用されるバイオフィルムの厚さ。
- バイオフィルム内に存在する物質の組成。
- バイオフィルターを通過する廃水の温度。
点滴バイオフィルター
このタイプのバイオフィルターは、廃水が滴または流れの形で供給されるという事実によって特徴付けられます。 通気性を確保するために、オープンな排水フィルター屋根と排水が設けられています。 このタイプのバイオフィルターは、水負荷が低いことが特徴です。
ドリップバイオフィルターの動作原理は次のとおりです。廃水は一次沈殿タンクを通過した後、浄化されて分配装置に入り、そこから定期的にバイオフィルターの表面に放出されます。 バイオフィルターを使用してろ過された水は排水管に入り、そこから装置の外側にある特別な排水トレイに流れます。 この後、水は二次沈殿槽に入り、そこで除去された膜がすでに浄化された水から分離されます。
バイオフィルターの表面にかかる負荷を許容値以上に高くすると、このタイプのバイオフィルターの表面は急速にシルトアップし、性能の低下につながることに注意する必要があります。 また、点滴バイオフィルターは、ほとんどの場合、円形または 長方形、堅固な壁と二重底を備えています。 上底は格子状になっており、底はしっかりしています。 底部間の距離は0.6メートルであり、専門家が定期的に装置を検査することができます。
高負荷バイオフィルター（エアロフィルター）
このタイプのバイオフィルターとドリップフィルターの主な違いは、主に酸化力の増加です。 これは主に、空気交換が改善され、積荷が沈泥しなくなるためです。 これは、粒子サイズが 40 ～ 70 mm の特殊な荷重材料を使用し、荷重の高さとその油圧力を高めることによって実現されます。
積載物質は、ほとんどの場合、無煙炭、砂、スレート、軽石であり、通常の粒子直径は 4 ～ 8 ミリメートルの範囲です。 生物ろ過装置は、処理された廃水の流れの方向により、上昇流と下降流に分けられます。 廃水の濾過は、バイオフィルターに供給される流入廃水と循環廃水の許容可能な混合物をリサイクルすることによって実現されます。
バイオフィルターではなぜフラットローディングが使用されるのですか?
まず第一に、それはバイオフィルターのスループットを提供し、その気孔率は 70 ～ 90% に増加します。 フラットロードのバイオフィルターはほとんどの場合屋内に設置されることに注意してください。 また、多くの専門家は、バイオフィルターを使用した精製水の品質が高いことを長い間確立してきました。 このタイプのこれは、活性汚泥による完全な生物学的酸化を確実にする特別な設備を使用して達成された、浄化された廃水の水質と実質的に同等です。
U この方法欠点が 1 つあります。それは、20 回の再循環が必要なため、廃水が濾過されることです。 これは、バイオフィルター負荷の灌水期間中の液体の飽和により酸素の供給が行われるという事実によって説明されます。 平面ロード型バイオフィルターは、他のタイプのバイオフィルターよりも生産性と効率が優れていることに注意してください。
生物フィルターは、微生物のコロニーが形成する生物膜で覆われた充填材を通して排水を濾過する構造です。 バイオフィルターは次の主要部分で構成されます。
- a) スラグ、砂利、膨張粘土、砕石、プラスチック、アスベストセメントで作られた濾材（フィルター本体）。通常は透水性または防水壁を備えたタンク内に設置されます。
- b) 短い間隔で廃水によるバイオフィルター装着面の均一な灌漑を保証する配水装置。
- V) 排水装置濾過水を除去する。
- ｄ）酸化プロセスに必要な空気が供給される空気分配装置。
バイオフィルターは、廃水が上から下に浸透する不活性多孔質負荷を含む貯留槽です。 充填材の表面にはバイオフィルムが生い茂ります。 原水は積載面に均一に分散され、精製水は積載物の下にあるトレイに集められ、積載物から絶えず洗い流されるバイオフィルムから分離するために二次沈殿槽に排出されます。
バイオフィルター後の余分なバイオフィルムを保持するために、主に二次沈殿槽が設置されます。 縦型。 二次沈殿槽からの余分な膜は定期的に処理床または汚泥床に除去する必要があります。そうしないと、腐った沈殿物が処理水の水質を低下させます。 バイオフィルターの動作モード (点滴または高負荷) に応じて、形成される過剰なバイオフィルムの量は異なります。点滴バイオフィルターの場合 - 8 g/(人日)、高負荷の場合 - 28 g/(人日)。 二次沈殿池から排出される汚泥の湿度は約96%です。
バイオフィルターは、フィルター材で満たされた鉄筋コンクリートまたはレンガのタンクで、穴の開いた底に設置され、廃水で灌水されます。 バイオフィルターの積載にはスラグ、砕石、プラスチックなどが使用されます。バイオフィルターでの廃水処理は、積載物の表面に生息して生物膜を形成する微生物の影響下で行われます。 この膜に廃液が接触すると、微生物が水中の有機物を抽出し、廃水が浄化されます。
バイオフィルターで発生する酸化プロセスは、他の生物処理施設、主に灌漑田や濾過場で発生するプロセスと似ています。 ただし、バイオフィルターでは、これらのプロセスがより激しく発生します。
バイオフィルター負荷を通過する汚染水には、一次沈殿槽に沈殿しなかった未溶解の不純物と、生物膜に吸収されたコロイド状および溶解有機物質がその中に残ります。 バイオフィルムに密集する微生物は有機物を酸化し、そこから生命活動に必要なエネルギーを引き出します。 微生物は有機物質の一部をプラスチックの材料として利用して質量を増やします。 したがって、廃水から有機物質が除去されると同時に、バイオフィルター本体内の活性生物膜の質量が増加します。 使用済みおよび死んだフィルムは、廃水の流れによって洗い流され、バイオフィルター本体から除去されます。 生化学的プロセスに必要な空気酸素は、フィルターの自然換気および人工換気を通じて負荷の厚さに入ります。
バイオフィルターの分類。
バイオフィルターはさまざまな基準に従って分類されます。
精製の程度に応じて、完全な生物学的処理と不完全な生物学的処理を行うバイオフィルターが使用されます。 高性能バイオフィルターは、必要な浄化の程度に応じて、完全または不完全な浄化を行うことができます。 低性能のバイオフィルターは完全な洗浄にしか機能しません。
空気供給方法に応じて - 自然および人工空気供給によるバイオフィルターへ。 2 番目のケースでは、エアロフィルターと呼ばれることがよくあります。 現在、人工空気供給を備えたバイオフィルターが最も広く使用されています。
動作モードに応じて - 再循環ありまたはなしで動作するバイオフィルター用。 バイオフィルターに入る廃水中の汚染物質の濃度が低く、自然洗浄に十分な量をバイオフィルターに供給できる場合、廃水の再循環は必要ありません。 濃縮廃水を処理する場合、リサイクルすることが望ましく、場合によっては必須です。 再循環により、廃水の濃度を必要な値まで下げることができるほか、不完全な浄化のために曝気タンクでの予備処理も可能になります。
技術スキームによれば、一段式バイオフィルターと二段式バイオフィルターがあります。 2 段階バイオフィルターは、バイオフィルターの高さを高くすることができない場合や、より高度な浄化が必要な場合など、不利な気候条件下で使用されます。
場合によってはフィルターが切り替わります。 定期運用それぞれを第 1 段階と第 2 段階のフィルターとして使用します。
スループットに応じて - 低スループット (ドリップ) および高スループット (高負荷) バイオフィルター用。
による デザインの特徴充填材 - 体積充填および平坦充填のバイオフィルター用。
体積負荷を伴うバイオフィルターは、以下に分類できます。 20 ～ 30 mm の負荷物質画分サイズと 1 ～ 2 m の負荷層の高さを有する点滴バイオフィルター (低容量)。
高負荷バイオフィルター、負荷物質サイズ 40 ～ 60 mm、負荷層高さ 2 ～ 4 m、高高バイオフィルター (タワー)、負荷物質サイズ 60 ～ 80 mm、負荷層高さ 8 -16 m。平坦な荷重を伴うバイオフィルターは、リング、パイプスクラップ、その他の要素の形で剛体荷重を伴うバイオフィルターに分けられます。 セラミック、プラスチック、金属の充填要素を荷重として使用できます。 充填材料に応じて、密度は 100 ～ 600 kg/m8、空隙率は 70 ～ 90%、充填層の高さは 1 ～ 6 m で、交互の平面から組み立てられた格子またはブロックの形で強固な荷重を備えたバイオフィルターです。そして波板。 ブロック積荷は、アスベスト セメント シートだけでなく、さまざまな種類のプラスチック (ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなど) から作ることができます。 プラスチック充填密度 40 ～ 100 kg/m3、気孔率 90 ～ 97%、充填層高さ 2 ～ 16 m。アスベストセメント充填密度 200 ～ 250 kg/m3、気孔率 80 ～ 90%、充填層高さ 2 ～ 6 m。ソフトまたはロールローディングを備えたバイオフィルター 金網、プラスチックフィルム、合成繊維（ナイロン、ナイロン）。フレームに取り付けられているか、ロールの形で敷かれています。 このような充填の密度は5〜60 kg / m3、空隙率は94〜99％、充填層の高さは3〜8 mです。
平坦な負荷を伴うバイオフィルターには、廃水で満たされ、凹状の底を有する貯水池である水中バイオフィルターも含まれます。 タンクに沿って、排水レベルのわずかに上に、シャフトが取り付けられたプラスチック、アスベストセメント、または 金属ディスク直径0.6〜3 m、ディスク間の距離は10〜20 mm、ディスク付きシャフトの回転速度は1〜40 min-1です。
注水およびソフトローディングを備えた平面型バイオフィルターは最大 10,000 m3/日の流量での使用、ブロックローディングでは最大 50,000 m3/日、水中バイオフィルターは最大 500 m3/日の低流量での使用が推奨されます。
生物処理法の利点は、有害な有機化合物を含むさまざまな有機化合物を廃水から除去できること、装置設計が簡単であること、運転コストが比較的低いことです。 欠点としては、資本コストが高いこと、技術的処理体制を厳守する必要があること、一部の有機化合物が微生物に及ぼす毒性、不純物濃度が高い場合には廃水を希釈する必要があることなどが挙げられます。
硫黄含有廃水処理プロセスの微生物学的基礎。
硫黄含有廃水の生物学的処理の原理は、微生物がその生涯の過程でさまざまな無機および有機硫黄化合物を無害で低毒性の酸化生成物に変換することによって実行される生化学的酸化還元プロセスの発生に基づいています。
生物処理法の利点は、有害なものを含むさまざまな有機化合物を廃水から除去できることです。 もう 1 つの利点は、装置設計が簡単で、運用コストが比較的低く、環境に優しいことです。 精製は、自然界の硫黄の生物学的サイクルの 1 つの段階を複製するという原理に基づいて行われます。
硫黄の生物学的循環における主な役割は、次の 2 つのグループの微生物によって演じられていると考えられています。
- - 硫化水素の生成（これらには、腐敗性、硫酸塩を還元する硫黄還元細菌が含まれます）
- -酸化性硫化水素および無機硫黄化合物
硫黄は、活発な酸化還元サイクルを持つ生物起源の元素であり、酸化状態が -2 から +6 までのさまざまな化学的性質の化合物で表されます。 したがって、廃水からすべての硫黄化合物を除去できるさまざまな微生物群が存在します。 これらは、使用されるエネルギー源、炭素、基質に応じて適切なグループに分類されます。
硫黄化合物を生物学的に酸化または還元する能力は、すべての生物の代表者に本来備わっています。 組織的なグループ一方、細菌は他の生物よりも新しい有機基質の使用に容易に適応します。
自然および人工生態系で還元された無機硫黄化合物を積極的に酸化する微生物の中で、次のグループを区別できます。
- - Thiobacillus、Themothrix、Thiomicrospira、Thiosphaera 属内のチオニック細菌種
- - 硫黄細菌。アクロマティウム属、チオバクテリウム属、ベジオタ属、チオトリクス属、ティオプロカ属に属する単細胞型および多細胞型で表されます。
- - 光合成を行う紫色および緑色の硫黄細菌、および一部のシアノバクテリア
化学有機従属栄養生物: バシリウス属、シュードモアス属、放線菌および真菌属の細菌
硫黄細菌は自然界に広く存在し、一度に一つずつ結合して不均一な集団を形成しています。 共通機能- 還元された、または部分的に酸化された無機硫黄化合物を酸化する能力。 この特性を利用することで、分類学的に関連のない多くの属を 1 つのグループに組み合わせることができました。 硫黄酸化細菌の異なるグループは、栄養の種類、生理学的特性、および環境特性が互いに異なります。
無色の硫黄細菌の中には、事実上すべての既知の細胞の形状と運動性の種類が見られます。 このグループの代表者の成長は、1から10.5のほぼ全範囲のpH値で検出できます。 無色の硫黄細菌をまとめる主な特徴は次のとおりです。それらはすべてグラム陰性菌であり、好気性の形態であり、一部は脱窒能力があり、化学合成栄養菌です。 無色の硫黄バクテリアは、還元された硫黄化合物が存在するほとんどどこにでも見つかります。
形態学的には、チオ酸性細菌は、チオバチルス属と比較して非常に均質なグループに相当します。
端が丸い棒状の細胞で、極性鞭毛である好中球を持ち、pH 6 ～ 8 で増殖できますが、pH 3 以下では増殖しません。酸素を使用するか、嫌気的条件下では硝酸塩または窒化物を末端電子として使用します。受け入れ者。
純粋培養の一部の種は、硝酸塩を蓄積すると有毒な亜硝酸塩にのみ還元できるため、嫌気条件下では生育できず、脱窒プロセスに参加します。 しかし、チオニックバクテリアは亜硝酸塩還元微生物との混合培養で活発に増殖します。
ほとんどのチオン性細菌は、化学合成を行う典型的な独立栄養生物です。つまり、還元された硫黄化合物の酸化から得られるエネルギーにより CO2 を同化する能力を持っています。つまり、それらは有機炭素源を必要としませんが、その発達には有機炭素源を必要としません。いくつかの種の無機電子供与体、有機結合と同時に結合します。
2 番目のグループの硫黄細菌は、細胞内または細胞表面に直接硫黄液滴を堆積させるという独特の特性を持っています。 単細胞の無色硫黄細菌は、大きくて不動型（Acheromatium）と、多数の周毛菌（p. Thiovulum）または 1 つの極鞭毛（p. Macromonas）の助けを借りて動く可動型です。 糸状生物は、主に泥池で見られる、不動または滑空運動可能な形態で表されます(pp. Beggiatoa、Thioploca)。
硫黄バクテリアは、硫化物含有量が比較的低く、有機物が豊富な生息地、たとえば家庭廃水処理システムの微生物群集、海や海洋の干満帯で優勢です。
したがって、チオン性細菌または非硫黄細菌と硫黄細菌は同じ化合物を酸化します。環境中に硫化水素が存在しない場合、それらは硫黄をチオ硫酸塩に酸化し、さらに硫酸塩に酸化します。 違いは、チオン性細菌は生成した硫黄を細胞の外に堆積させるのに対し、真性硫黄細菌は細胞内に蓄積することです。
光合成紫緑色硫黄細菌は、エネルギーを使用して硫化水素、硫黄、次亜硫酸塩、亜硫酸塩およびその他の不完全に酸化された硫黄化合物を酸化することができます。 太陽の光。 それらには、植物のクロロフィルと同様の色素バクテリオクロロフィルが含まれています。 光合成細菌では、硫化水素が水素供与体として働き、遊離の状態で硫黄が放出されます。
これらの細菌は、主にカルビン回路で固定されていない炭素源として二酸化炭素を使用して細胞を構築できます。 水生環境。 しかし、これらの細菌は通常、外部からの生物学的処理には適していません。これは、これらの条件下では、細菌に必要な 2 つの要素のうちの 1 つ、つまり光条件か嫌気条件が欠けているためです。
硫化水素、硫黄分子、チオ硫酸塩の酸化に関与する典型的な化学有機従属栄養微生物も知られています。 それらの種には、バシリウス属、シュードモナス属、アクロモバクター属の代表のほか、放線菌、カビ、酵母が含まれます。 そのうちのいくつか、特に糸状多細胞細菌 Sphaerotilus natans です。 硫化水素が存在すると、セル内に硫黄が沈着します。 他のものは、チオ硫酸塩を四チオン酸塩 (Na2S4O6) に酸化することができます。 従属栄養微生物の混合培養物が元素硫黄と反応した場合にも、ポリチオン酸塩および硫酸塩の形成が観察されました。 化学有機従属栄養生物は、有機物質の存在下で硫黄を酸化します。 彼らにとって、そのような変化は代謝の主な方向における副次的なプロセスであるように見えます。 化学有機従属栄養微生物による硫黄の酸化は、かなりゆっくりとあまり活発に進行せず、硫化水素、メチルメルカプタン、硫化ジメチル、および元素状硫黄が中間生成物として形成されます。
硫黄化合物が細菌によって完全に酸化されると、硫酸塩が形成されるはずです。 しかし、酸化プロセスが起こる環境では、中間酸化生成物が常に検出されます。 中性および弱アルカリ性の環境における硫化物の硫酸塩への酸化の完全な経路は、概略的に次のように表すことができます。
S2->S0 (S2-n)>S2O32->SmO62->SO32->SO42-
ここで、n=2～5、m=2～6
硫黄化合物が細菌によって完全に酸化されると、硫酸塩が形成されるはずです。 ただし、能力は 個々の種まったく同じではありません。 硫黄化合物の多くは低 pH では不安定で、大気中の酸素によっても酸化される可能性があるため、どの硫黄化合物が生物学的に酸化されているかを判断するのは必ずしも容易ではないことに留意する必要があります。 多くの場合、酸化は完全には進行せず、環境中にさまざまな不完全酸化生成物が検出されることがあります。 したがって、硫化水素の酸化により、硫黄分子やチオ硫酸塩ポリチオネートが生成されることがあります。 チオ硫酸塩の酸化は、元素状硫黄ポリチオン酸塩の形成を伴うこともよくあります。 これらの化合物のすべてが酵素プロセスの結果であるわけではなく、元の基質の細菌による酸化の中間生成物を指すものではありません。 それらの多くは化学的に、または微生物による硫黄化合物の副生物学的反応の結果として形成される可能性がありますが、微生物による酸化については十分に研究されていません。
SR酸化菌による酸化反応のメカニズムは以下の反応で表すことができます。
H2S + 1/2O2 >S + H2O2
H2S + 2O2 > H2SO4
- 2S + 3O2 + 2H2O > H2SO4
- 5Na2S2O3 + 2O2 + H2O > Na2SO4 + H2SO4 + 4S
- 2 Na2S2O3 + 1/2O2 + H2O2 > Na2S4O6 + 2 NaOH
同じ生物が硫黄化合物を酸化するさまざまな方法で機能する可能性があり、その重要性は環境条件やその他の要因によって異なります。
硫化物および中間還元硫黄化合物が硫酸塩に酸化される際に放出されるエネルギーは、ATP の微小エネルギー結合に蓄積されます。 この反応は、二酸化炭素の固定や無色の細菌の他の重要な機能に必要なピリジンヌクレオチドの還元に費やされます。 好酸性の中性灰色細菌は、さまざまな方法で硫黄化合物を酸化します。 一部の好酸性種では、硫黄酸化の中間生成物はテトラチオン酸塩ですが、一部の好中球ではチオ硫酸塩であり、さらに加水分解されて硫黄分子と亜硫酸塩分子になります。 したがって、チオ硫酸塩の変換は、元素硫黄への分解、ならびにテトラチオン酸塩への酸化、およびトリチオン酸塩および亜硫酸塩への変換に関連している可能性があります。
描画 条件図非栄養細菌における硫黄化合物の酸化 Th． チオパラス 1 - スルフィド酸化還元酵素。 2 - チオ硫酸デヒドロゲナーゼ。 3 - セラジオキシギナーゼ。 4 - 亜硫酸酸化還元酵素。 5-アデノシンリン硫酸レダクターゼ; 6 - ADP-スルフリラーゼ
チオ硫酸塩 (S-SO3)2- およびポリスルファン (S)n2- の酸化は、S-オキシゲナーゼを使用して実行され、元素硫黄と同等の中間生成物の形成を通じて亜硫酸塩に変換されます。 チオ硫酸塩は、中性およびアルカリ性の pH 値で安定しており、有利です。
ポリチオン酸塩の中で、生物学的に最も興味深いのはトリチオン酸塩 (S3O62-) とテトリチオン酸塩 (S4O62-) であり、これらは酸性条件下でも安定です。 トリチオン酸がトリチオン酸デヒドロゲナーゼによって酸化されると、他の生成物の中でも特にチオ硫酸が形成されます。
2S3O62-+H2O>S2O32- + [S] + SO42- + 2H+
その後、チオ硫酸デヒドロゲナーゼを使用してテトラチオン酸に酸化されます。 重要な中間代謝産物であるテトラチオン酸塩は、テトラチオン酸加水分解酵素によって切断され、その結果、チオ硫酸塩が再生され、元素状硫黄が生成されます。
S4O62-+H2O>S2O32-+[S]+SO42-+2H+
したがって、還元された硫黄化合物が硫酸塩に酸化されるメカニズムは非常に複雑であり、現在完全には理解されていません。 化学的および細菌的経路は多段階であり、還元された硫黄化合物の中間酸化生成物の性質を解読することは、酸化プロセスの二重の性質と、硫黄化合物が分解されていないことを考慮すると多くの副反応を排除することが不可能であるため、非常に困難であると思われます。低いパス値で安定しており、大気中の酸素によっても酸化される可能性があります。
還元性硫黄化合物を酸化する細菌の集団は、その建設的な代謝の特殊性と低い分解速度によりゆっくりと再生されるため、生物学的微生物群集の中で最も脆弱な部分であることに注意する必要があります。 治療施設.
微生物固定化による酸化処理装置
廃水処理施設におけるチオン性細菌の生態と生物吸着プラントにおける生物学的廃水処理の強化の特徴の分析は、生物酸化プロセスの安定性と活性のための条件の 1 つが微生物の固定化である可能性があることを示唆しています。 固定化により、硫黄酸化細菌のストレスに対する耐性が大幅に向上します。 高密度また、廃水中の有毒不純物の生物酸化を強化し、処理の質を向上させます。
実際には、固定化されたバイオマスを使用する最も一般的な処理施設は生物学的フィルターです。 バイオフィルターで発生する酸化プロセスは、他の生物学的処理施設、主に灌漑田や濾過場で発生するプロセスと似ています。 ただし、バイオフィルターでは、これらのプロセスがより激しく発生します。
固定化された細胞は、自由な状態では特徴的ではない特性を獲得します。 長期間安定して活性を保ち、生存可能であり、化学修飾を受けません。 微生物の天然バイオマスの使用は、保存期間がかなり短いという特徴があります。 で 長期保存庫懸濁液中では必然的に微生物数の減少が起こり、細胞の力価や微生物の酸化活性の低下が認められます。
廃水処理方法の開発には 2 つの問題を解決する必要があります。1 つは水から汚染物質と浮遊微生物を取り除くことです。 固定化された微生物動植物を使用すると、両方の問題が効果的に解決されます。
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G溶岩1.B生物学的フィルター: 一般的な特性と分類
生物フィルターは、微生物のコロニーによって形成される生物膜をコーティングした担体を通して排水を濾過する構造です。 バイオフィルターは次の主要部分で構成されます。
a) スラグ、砂利、膨張粘土、砕石、プラスチック、アスベストセメントで作られた濾材（フィルター本体）。通常は透水性または防水壁を備えたタンク内に設置されます。
b) 短い間隔で廃水によるバイオフィルター装着面の均一な灌漑を保証する配水装置。
c) 濾過水を除去するための排水装置。
ｄ）酸化プロセスに必要な空気が供給される空気分配装置。
バイオフィルターで発生する酸化プロセスは、他の生物処理施設、主に灌漑田や濾過場で発生するプロセスと似ています。 ただし、バイオフィルターでは、これらのプロセスがより激しく発生します。
バイオフィルターの装填を通過する汚染水には、一次沈殿槽に沈殿しなかった未溶解の不純物や、生物膜に吸着されたコロイド状の溶解有機物質が残ります。 バイオフィルムに密集する微生物は有機物を酸化し、そこから生命活動に必要なエネルギーを引き出します。 微生物は有機物質の一部をプラスチックの材料として利用して質量を増やします。 したがって、廃水から有機物質が除去されると同時に、バイオフィルター本体内の活性生物膜の質量が増加します。 使用済みおよび死んだフィルムは、廃水の流れによって洗い流され、バイオフィルター本体から除去されます。 生化学的プロセスに必要な空気酸素は、フィルターの自然換気および人工換気を通じて負荷の厚さに入ります。
バイオフィルターの分類
バイオフィルターはさまざまな基準に従って分類されます。
1. 精製度に応じて --バイオフィルター用、完全および不完全な生物学的処理に取り組んでいます。 高性能バイオフィルターは、必要な浄化の程度に応じて、完全または不完全な浄化を行うことができます。 低性能のバイオフィルターは完全な洗浄にしか機能しません。
2. 空気供給方法に応じて - 自然および人工空気供給によるバイオフィルターへ。 2 番目のケースでは、エアロフィルターと呼ばれることがよくあります。 現在、人工空気供給を備えたバイオフィルターが最も広く使用されています。
3. 動作モードに応じて - 再循環ありまたはなしで動作するバイオフィルターの場合。 バイオフィルターに入る廃水中の汚染物質の濃度が低く、自然洗浄に十分な量をバイオフィルターに供給できる場合、廃水の再循環は必要ありません。 濃縮廃水を処理する場合、リサイクルすることが望ましく、場合によっては必須です。 再循環により、廃水の濃度を必要な値まで下げることができるほか、不完全な浄化のために曝気タンクでの予備処理も可能になります。
4.技術スキームによると、一段および二段バイオフィルター。 再循環ありおよびなしの 1 段階バイオフィルターの操作スキームは 4.91 に、および再循環ありの 2 段階バイオフィルターの操作スキームは 4.91.6 に示されています。 2 段階バイオフィルターは、バイオフィルターの高さを高くすることができない場合や、より高度な浄化が必要な場合など、不利な気候条件下で使用されます。
場合によっては、フィルターが切り替わります。つまり、それぞれのフィルターが第 1 段階と第 2 段階のフィルターとして周期的に動作します。
5. スループット別 - 低スループット (ドリップ) および高スループット (高負荷) バイオフィルターの場合。
6. 充填材の設計特徴による - 体積充填および平坦充填のバイオフィルター用。
体積負荷のあるバイオフィルターは、以下に分類できます。 20 ～ 30 mm の負荷物質画分サイズと 1 ～ 2 m の負荷層の高さを有する点滴バイオフィルター (低容量)。
負荷材料サイズが 40 ～ 60 mm、負荷層の高さが 2 ～ 4 m の高負荷バイオフィルター。
60 ～ 80 mm の積載材料サイズと 8 ～ 16 m の積載層高さを有する高さのバイオフィルター (タワー) 平坦な積載のバイオフィルターは、リング状の固定積載のバイオフィルター、パイプの形で分割されます。スクラップやその他の要素。 セラミック、プラスチック、金属の充填要素を荷重として使用できます。 充填材料に応じて、その密度は100〜600 kg/m8、空隙率は70〜90％、充填層の高さは1〜6 mです。
平らなシートと波形のシートを交互に組み合わせて組み立てられた格子またはブロックの形で強固な負荷を備えたバイオフィルター。 ブロック積荷は、アスベスト セメント シートだけでなく、さまざまな種類のプラスチック (ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなど) から作ることができます。 プラスチック充填密度 40 ～ 100 kg/m3、気孔率 90 ～ 97%、充填層 2 の高さ - 16 m アスベストセメント充填密度 200 ～ 250 kg/m3、気孔率 80 ～ 90%、積載層の高さ 2- -6 m;
金属メッシュ、プラスチックフィルム、合成繊維（ナイロン、ナイロン）で作られたソフトまたはロールローディングのバイオフィルターで、フレームに取り付けられるか、ロールの形で置かれます。 このような荷重の密度は5〜60 kg / m3、空隙率は94〜99％、荷重層の高さは3〜8 mです。
平坦な負荷を伴うバイオフィルターには、廃水で満たされ、凹状の底を有する貯水池である水中バイオフィルターも含まれます。 タンクに沿って、排水レベルのわずかに上に、直径0.6〜3 mのプラスチック、アスベストセメント、または金属のディスクが取り付けられたシャフトが設置されています。ディスク間の距離は10〜20 mmで、シャフトの回転速度です。ディスクの場合は 1 ～ 40 min-1 です。
注水およびソフトローディングを備えた平面型バイオフィルターは最大 10,000 m3/日の流量での使用、ブロックローディングでは最大 50,000 m3/日、水中バイオフィルターは最大 500 m3/日の低流量での使用が推奨されます。
Soyuzvodokanalniproekt は、375X375mm の発泡ガラスブロック、500X500mm の「複合波」タイプ (4.92) の波形ポリエチレンシートからの負荷で 200 ～ 1400 m3/日の処理能力を持つバイオフィルターの実験設計を作成しました (4.92)。 - セメントシートの寸法は974X2000 mmです。
バイオフィルターの主な種類
点滴バイオフィルター。 ドリップバイオフィルター (4.93) では、廃水は液滴または流れの形で供給されます。 自然な空気換気は、バイオフィルターの開いた表面と排水を通して行われます。 このようなバイオフィルターは水負荷が低いです。 通常、フィルター 1 m3 あたりの水の量は 0.5 ～ 1 m3 の範囲です。
点滴バイオフィルターの操作スキームは次のとおりです。 一次沈殿タンクで浄化された廃水は、重力によって (または圧力を受けて) 分配装置に流れ込み、そこから定期的にバイオフィルターの表面に放出されます。 バイオフィルターの厚さで濾過された水は排水システムに入り、固体の浸透しない底に沿ってバイオフィルターの外側にある排水トレイに流れます。 次に、水は二次沈殿タンクに入り、そこで排出されたフィルムが精製水から分離されます。
汚染物質の負荷が許容レベルを超えると、ドリップバイオフィルターの表面は急速にシルトが堆積し、性能が急激に低下します。
平面図は円形または長方形で、固体の壁と二重底、つまり上部は格子の形で底部は固体です。
定期点検を可能にするために、二重底スペースの高さは少なくとも 0.6 m 必要です。 バイオフィルターの排水は、コンクリート支持体の上に置かれた鉄筋コンクリートスラブで作られています。 排水システムに水を通すための穴の総面積は、バイオフィルターの表面積の少なくとも5〜8％である必要があります。 排水システムのトレイの沈泥を避けるために、トレイ内の水の移動速度は少なくとも 0.6 m/s である必要があります。
プレハブ式トレイに対する下底の傾斜は 0.01 以上とされ、プレハブ式トレイの長手方向の傾斜 (設計上の理由から可能な最大値) は 0.005 以上となります。
バイオフィルターの壁はプレハブ鉄筋コンクリートでできており、フィルター表面の水の分布に対する風の影響を軽減するために、積載面から 0.5 m の高さになっています。 安価な積載資材と自由な領域があれば、小さなバイオフィルターを壁なしで設置できます。 この場合、フィルター材は自然な安息角で注入されます。 バイオフィルターを埋め戻すのに最適な材料は砕石と小石です。
積載に使用されるすべての天然および人工材料は、次の要件を満たしている必要があります。 密度が最大 1000 kg/m3 の場合、積載される材料は 自然な状態負荷に耐えなければなりません 断面 0.1MPa以上、耐凍害試験10サイクル以上。 5%溶液で1時間煮沸 塩酸の; 材料は、バイオフィルターの初期負荷の 10% を超えて顕著な損傷を受けたり、重量が減少したりしてはなりません。 バイオフィルターの高さ方向の充填量は同じサイズである必要があり、高さ 0.2 m の下部支持層の場合にのみ、より大きな充填量 (直径 60 ～ 100 mm) を使用する必要があります。
高負荷バイオフィルター。 今世紀の初めに、我が国ではエアロフィルターと呼ばれ、海外では高負荷バイオフィルターと呼ばれるバイオフィルターが登場しました。 これらの構造の際立った特徴は、従来の細流バイオフィルターよりも酸化力が高いことです。これは、フィルターにシルトが形成されず、フィルター内の空気交換が良好であるためです。 これは、より大きな積載材料と数倍に増加した水負荷のおかげで達成されます。
廃水の移動速度の増加により、保持された酸化しにくい未溶解の不純物や、瀕死のバイオフィルムが確実に確実に除去されます。 バイオフィルター本体に入る空気酸素は、主にフィルター本体から除去されなかった一部の汚染物質の生物学的酸化に費やされます。
高負荷バイオフィルターの設計の違いは、充填層の高さが高いこと、粒子のサイズが大きいこと、底部と排水の特別な設計により、人工的に充填材料に空気を吹き込むことができることです。
二重底空間は密閉する必要があり、そこにファンによって空気が供給されます。 出口パイプラインには深さ200 mmの油圧バルブを取り付ける必要があります。
運用上の特徴は、給水の中断をできるだけ少なくしてバイオフィルターの表面全体を灌漑し、フィルター表面積 1 m2 あたりの増加した水負荷を維持する必要があることです (計画中)。 これらの条件下でのみフィルターを洗浄できます。
高負荷バイオフィルターは任意の程度の廃水処理を提供できるため、部分的処理と完全な処理の両方に使用されます。
研究が示しているように、同じ条件（負荷の高さと大きさ、汚染物質の性質、廃水処理の程度など）下では、高負荷バイオフィルターはドリップフィルターと比較して、濾過量の点でより大きな処理量を示します。水はそれらを通過しましたが、処理された（酸化された）汚染物質の量は含まれていませんでした。 廃水から汚染物質を抽出するこれらのバイオフィルターの効率の向上は、充填層の高さを増加し、充填粒子のサイズを大きくし、空気交換を改善することによって達成されます。
タワーバイオフィルター。 これらのバイオフィルターは高さ 8 ～ 16 m で、地形が良好で精製水の BOD が 20 ～ 25 mg/l で、処理量が最大 50,000 m3/日の処理プラントに使用されます。 国内ではまだ普及していない。
バイオフィルターの計算
点滴バイオフィルター。 バイオフィルターの計算は、廃水処理に必要な充填材の量と、配水装置、排水、水を集めて排出するためのトレイの要素の寸法を決定することで構成されます。
フィルター負荷の量は、OM の酸化力によって決まります。 酸化力とは、バイオフィルター充填材料 1 m3 から 1 日あたりに得られる酸素の質量を指し、BOD のグラム数で表されます。
バイオフィルターの酸化力は、廃水と外気の温度、流入する汚染物質の性質、負荷物質、空気供給方法などによって異なります。
年平均気温が異なると、酸化力は実際の温度と10℃の比率に比例して増減します。
年間平均気温が最大 3 ℃ の場合、あらゆる容量のバイオフィルターを 1 時間あたり 5 回の空気交換を行う暖房付きの部屋に設置します。 それらの温度は廃水の温度より2°高くなければなりません。 同じ部屋には、年間平均気温が 3 ～ 6°C の場合、最大 500 m3/日の処理能力を持つバイオフィルターが設置されています。この場合、高処理能力のバイオフィルターはテント内に設置されます。
バイオフィルターは別々のセクションの形で配置されています。 セクションの数とサイズは、廃水を地表に分配する方法、その操作条件などによって異なります。 セクションの数は 2 つ以上、6 ～ 8 つ以下である必要があります。 すべてのセクションが機能している必要があります。
高負荷バイオフィルター。 AKH と MISI (I.S. Postnikov、V.V. Bezenov、S.V. Yakovlev) が実施した研究の結果、高負荷バイオフィルターを計算するためのかなり正確な方法が開発されました。
バイオフィルターの高さは、地域の状況と必要な廃水処理の程度に応じて決定されます。 浄化された廃水が BOD2o = 25...30 mg/l でなければならない場合、バイオフィルターの高さは少なくとも 2 m でなければなりません。BOD2o = 20 mg/l の場合 - 少なくとも 3 m、BOD2o = 15 mg/l の場合 - そうではありません。 4m未満。
この方法には重大な欠点があります。バイオフィルターの高さは 2 ～ 4 m の範囲に設定できます。 既存のバイオフィルターの動作を分析したり、特定の浄化度などに応じてバイオフィルターを計算したりすることはできません。
より正確なのは、教授が提案した方法です。 S.V.ヤコブレフ。 これにより、あらゆる処理量と浄化度に応じたバイオフィルターを計算することが可能になります。
知られているように、廃水から汚染物質を除去するプロセスと同時に、これらの物質の酸化プロセスがバイオフィルター本体内で発生します。 この場合、当然のことながら、酸化は汚染物質の除去よりもはるかにゆっくりと進行します。
各プロセスの分析に基づいて、教授は次のように述べています。 S.V. Yakovlevは、バイオフィルターの動作を決定する主な要因間の関係を特徴付ける方程式を提案し、バイオフィルターを計算するためのグラフ分析方法を推奨しました。
バイオフィルター換気
バイオフィルター内の自然換気は、外気とバイオフィルター本体の温度差により発生します。
空気の大部分は、フィルター内を移動するときに水とともに二重底の空間を通って上からバイオフィルターの本体に入ります。 廃水の温度が気温より高い場合、上向き (排水から地表へ) の空気の流れが確立され、その比率が逆の場合、下向きの空気の流れが確立されます。 温度が同じであれば、換気が完全に停止する場合があります。 バイオフィルターの通気強度は、濾材層の高さ、その粒子のサイズ、二重底空間の高さによっても異なります。 負荷が小さいほど、 より悪い状況換気。
N.A.バズヤキナ氏が実施した研究によると、他の生物学的処理施設と同様に、バイオフィルターで使用される空気中の酸素の量は7〜8％を超えないことが示されています。
バイオフィルター内の温度は 6℃ 未満であってはなりません。そうしないと酸化プロセスが事実上停止します。
大容量および中容量の設備では、次の理由により必要な温度が維持されます。 一定の流入廃水の温度はほとんど常に 8°C 以上です。したがって、このようなフィルターは通常、断熱を必要としません。 すでに述べたように、小型フィルターは、特に廃水の流れが減少する夜間の過冷却を避けるために、断熱された部屋に設置する必要があります。
バイオフィルターを通した廃水の分配
バイオフィルターの信頼性の高い動作は、その表面を水で均一に灌漑することによってのみ達成できます。 灌漑は分配装置によって実行され、分配装置は固定式と移動式の 2 つの主なグループに分けられます。
固定分配器には、穴のあいた側溝またはパイプおよびスプリンクラー (スプリンクラー) が含まれ、可動分配器には、揺動シュート、可動充填ホイール、および回転ジェット分配器 (スプリンクラー) が含まれます。
国内外の実践では、スプリンクラー灌漑と移動式スプリンクラーを使用した灌漑が最も普及しています。
スプリンクラー潅水。 スプリンクラー システムは、投与タンク、分配ネットワーク、スプリンクラーで構成されます。
スプリンクラー（スプリンクラーヘッド）は、バイオフィルターの表面または本体内に敷設された配水管から分岐したライザーの端に配置された特殊なノズルです。 スプリンクラー ヘッドの開口部は小さく、通常は 19、22、25 mm です。 腐食を避けるために、スプリンクラーは青銅または真鍮で作られています。
このタイプのヘッドの利点は、反射リバース コーンが取り付けられているサポートが移動ジェットから離れて配置されており、その動作を妨げないことです。
投与タンクは、一定の圧力でスプリンクラー ネットワークに水を自動的に供給します。 タンクを空にする期間（灌漑期間）は、主にタンクの容量と排出パイプのサイズに応じて常に同じです。 タンクが満たされるまでの時間は、排水の流入量のみに依存し、排水量は 1 日を通して変動します。 したがって、バイオフィルターは不均一な間隔で定期的に灌水されます。 非加熱バイオフィルターの強い冷却を避けるために、灌水の間隔は 5 ～ 8 分を超えないようにしてください。
で 広いエリアバイオフィルターは、独立した流通ネットワークと個別の投与タンクを備えたセクションに分割されています。
国内で最も広く使用されているのは、サイフォン付きの投与タンク (4.97) です。 他の製品と比較した利点は、可動部品がまったくないことです。
投与タンクからの出口パイプはサイフォンであり、その上部はタンクの底から上がっています。 投与タンク内には、スタンドに取り付けられた転倒したガラスがあり、タンクの底に達していません。 2 本のチューブがガラスの上部に取り付けられています。そのうちの 1 つであるエアチューブはタンク内の開放端で終わり、もう 1 つのチューブは換気バルブまたは圧力調整器であり、開放端がタンクの上にあります。タンク内の最大水位。 また、圧力調整器は配管により主出口配管に接続されています。 タンクの上部にはオーバーフローパイプがあり、その直径はタンクへの水の流れに応じて決まります。
自動サイフォンの動作は次のとおりです。 最初、タンク内の水は最も低いレベル A にあり、これはエアチューブの下側の曲がりに対応します。 サイフォンでは、この時点の水はスプリンクラー出口のレベル B にあります。 圧力調整器には、ガラスに接続されるレベル Bb まで水が満たされます。 水が浸入すると、タンク内の水平線が増加し、ガラスの下と出口パイプ内の圧力は、そのレベルがエアチューブの開口部に達するまで大気圧と同じままになります。 その後、ガラスの下からの空気の放出が止まり、タンクが満たされるにつれてガラス内の空気圧が増加し始めます。
水槽の水面が水平線に達したとき 最高レベル、そしてガラスの下の水の地平線が出口パイプの上端に達すると、圧力調整器の水位はその下部エルボ B2 まで低下し、メインサイフォンでもほぼ下部エルボのレベル B2> まで低下します。 この場合、ガラスの下、サイフォンのメインパイプ内、および圧力調整器内の空気圧は、水柱の高さ /gIs に等しくなります。 次の瞬間、圧力調整器の油圧バルブが壊れ、ガラスの下の圧力が大気圧まで下がり、その結果、タンクからの水がメインパイプに流れ込み、そこから地平線まで流れ出ます。タンクはエアチューブの下エルボのレベル A まで下がります。 空気がガラスの下に侵入するとすぐに、サイフォンの動作は停止し、サイフォンの動作中に主出口パイプから水を吸い込む圧力調整器のエルボは水で満たされたままになります。
サイフォンが作動し始めるタンク内の最高水位を調整するには、圧力調整器の上部がシール上で可動になるようにします。 圧力調整器のオーバーフローパイプを上げ下げすることで、ガラスの下の水位が出口パイプの端に達する瞬間にサイフォンが作動し始めるように設定できます。 タンクからの出口パイプは、油圧シールの有無にかかわらず取り付けることができます。 サイフォンの直径は配水管の直径と同じです。 ベルの内径はサイフォンパイプの 2 つの直径と等しくなりますが、それより大きくても構いません。
水がタンクから流出すると、圧力に応じてスプリンクラーの作用半径が徐々に減少し、スプリンクラーの周囲の円の領域全体が灌漑されます。 灌漑地域全体に水をより均一に分配するために、投与タンクには水平断面の面積が次の面積に等しい形状が与えられます。 さまざまなレベルタンクからの水の流れに比例します。 この要件は、逆ピラミッド型の形状による十分な近似によって満たされます。 その下部セクションの面積は、出口パイプのサイズに応じて決定されます。 上部セクションの面積（最大圧力における水位に相当）は、指定された比率から決定されます。
配水システムの計算は、結局のところ、各スプリンクラーからの水の流れを決定し、必要なスプリンクラーの数、配水ネットワークの直径、投与タンクの容量と稼働時間を決定することになります。
分配ネットワークは、特別なポール上に設置されるか、バイオフィルターの表面から 0.7 ～ 0.8 m の深さのフィルター媒体上に直接設置されます。 必要に応じてネットを空にできるよう、ネットは斜面に設置されています。 各パイプの端にプラグを付け、そこからパイプラインをきれいな水で洗い流すことができるようにすることをお勧めします。 スプリンクラーヘッドは通常、フィルター設置面から 0.15 m 上に設置されます。
反応性回転水分配器 (スプリンクラー)。 回転スプリンクラーは、共通のライザー (4.100) に片持ち梁で取り付けられた 2 つまたは 4 つの多孔パイプで構成されます。
分配チャンバーからの水は、ある程度の圧力を受けてボール ベアリングに取り付けられたライザーに流れ込みます。 ライザーは垂直軸の周りを自由に回転できます。 ライザーから放射状に配置されたパイプに水が流れ、パイプの穴を通ってバイオフィルターの表面に注がれます。 穴から水が流出するときに発生する反力の作用により、ディストリビュータが回転します。
そんなジェットスプリンクラーが届きました 広く普及している海外（イギリス、ドイツ、チェコスロバキア）では自らを完全に正当化した。 私たちはそれらを使用します 処理場多くの都市（ハリコフ、スラビャンスク、シェレメーチエヴォ、ウラジミールなど）
ジェットスプリンクラーを作動させるために必要な圧力は比較的小さい (0.2 ～ 1 m) ため、これがこの装置の利点の 1 つです。 さらに、ジェットスプリンクラーを使用すると、ディスペンサーを設置する必要がありません。
放射状に配置されたパイプの穴の直径は通常 10 ～ 15 mm の範囲です。 穴間の距離は周辺から中心に向かって増加するため、バイオフィルターのより均一な洗浄が保証されます。
章2.Oバイオフィルターの掃除
バイオフィルターは、本体内に一括ノズル（ローディング）が配置され、廃水の分配装置が設けられた構造物です。 バイオフィルターでは、廃水は微生物の膜で覆われた充填層を通して濾過されます。
砕石、砂利、スラグ、膨張粘土、セラミックおよびプラスチックのリング、立方体、ボール、円筒、六角形のブロック、ロール状にねじられた金属およびプラスチックのメッシュなど、高気孔率、低密度、高比表面積を備えたさまざまな材料が装填材として使用されます。
バイオフィルターは、完全な生物学的処理と不完全な生物学的処理を行うものに分類されます。 自然および人工の空気供給。 廃水リサイクルの有無にかかわらず。 単段と二段、点滴と高負荷。
2 段階バイオフィルターは、高度な浄化を達成するためにバイオフィルターの高さを増やすことができない場合に使用されます。
タワー型バイオフィルターは、最大 5000 m3/日の処理能力を持つ処理施設に使用されます。 水中またはディスクバイオフィルターは、最大 500 m3/日の流量で動作します。 それらは、ディスクが取り付けられた回転シャフトがあるリザーバーです。 タンク内の廃水位は水平軸より2～3cm下に設定します。 ディスクのサイズは0.6〜3 m、ディスク間の距離は10〜20 mmです。 ディスクには金属、プラスチック、アスベストセメントを使用できます。 シャフトは 1 ～ 40 rpm の速度で回転します。
バイオタンクのバイオフィルター (図 5.72) は、直径 80 mm の半円筒形の装填要素が交互に配置されたハウジング内に封入されています。 廃水は上から入り、荷重要素を満たし、端を通って下に流れます。 エレメントの外表面にはバイオフィルムが形成され、エレメント内には活性汚泥に似たバイオマスが形成されます。 水の酸素による飽和は、液体が移動するときに発生します。 生物フィルター曝気廃棄物
廃水曝気のための酸素の使用
空気圧曝気では、空気の代わりに工業用酸素が使用されます。 このプロセスは「生着」と呼ばれることもあります。 で実施されます 閉じたデバイス、オキシテンクと呼ばれます。
酸素タンクのいくつかの設計が開発されています。 実際には、2 つのタイプのオキシタンクが使用されます。1) 組み合わせて、リアクターミキサーの原理で動作します。 2) 別個の二次沈殿タンクを備えたセクション式酸素タンクディスプレーサ。 酸素タンクの断面図を図に示します。 5.73。 オキシタンクは密閉された長方形のタンクで、穴のある隔壁で 4 ～ 6 つのセクションに分かれています。 隔壁の上部開口部はガスの通過に使用され、下部開口部は汚泥混合物の通過に使用されます。 排水、循環汚泥、酸素は最初のセクションに含まれます。
オキシタンク内の廃水の平均滞留時間は、次の式で求められます。
t = (1a-1)/, (5.34)
ここで、KQi、Kiはそれぞれ溶存酸素濃度、活性汚泥の投与量の影響を考慮した係数である。 Sn - スラッジの灰分、1 の割合。 a - 活性汚泥の投与量、g/l; p -- 比酸化速度、mg; VPK ユルンは、無灰物質 1 g あたり、または 1 時間あたりです。
オキシタンクで処理された廃水の組成に応じて、水中の最適な酸素濃度は 10 ～ 12 mg/l、汚泥の用量は 7 ～ 10 g/l です。
生活排水は安定器に流れ込み、その後沈殿槽に流れ込みます。 浄化後の水はミキサーに送られ、沈殿槽からの工場廃水と混合されます。 次に、家庭用と 工業用水曝気槽に入ります。 二次沈殿池で活性汚泥を分離した後、廃水は塩素で中和され、貯留池に放流されるか、生産用に送られます。
沈殿槽からの汚泥は蒸解釜に入ります。 発酵プロセス中に消化タンクから放出されるガスは、燃焼のためにボイラー室に送られます。
G溶岩3.Aハードウェア設計
3.1 バイオフィルター「グリーンウェイ」»
Greenway バイオフィルターは、1 段浄化槽で設計することも、2 段浄化槽の後に独立した構造として設計することもできます。 図では、 図 4.4 は、バイオフィルターを備えた単段浄化槽を示しています。 バイオフィルターの底部には「Algae」ファブリックを搭載。 ポリアミド生地は、バイオフィルター カートリッジの入口穴をシルトから保護します。 カートリッジには濾材が入っています。 材料と装填直径は、点滴バイオフィルターと同様に割り当てられます。 フィルター材は以下のものを使用できます。 人工材料。 浄化槽、バイオフィルターに次ぐ浄化効果は、完全な生物処理施設に相当します。 バイオフィルターを別に設置した二段浄化槽を使用する場合、次の点に注意してください。 大掃除廃水。 廃水汚染の指標を表に示します。 5.6.
米。 5.4. 総合廃水処理プラント「オシナ」：1、11 - アスベストセメントパイプ。 2 - 発泡プラスチック; 3 - 迷宮。 4 - ロードします。 5、7 - ポリエチレンパイプ; 6 - パーティション。 8 - 穴。 9 - 鉄筋コンクリートボディ。 10 - 読み込み中
建設「アスペン」
オシナの建物ではバイオフィルターが設置されています。 整数部。 この構造はヨーロッパで開発され、ロシアでも応用されました。 この構造は鉄筋コンクリート製で、2 つのセクションの嫌気性構造と膨張粘土を充填したバイオフィルターで構成されています。 嫌気性処理は酸素を利用せずに行われます。 廃水は水位より低い位置で供給されます。 第一段階 嫌気性処理 2番目のパーティションから分離されます。 隔壁の中央には穴があり、そこから精製水が第二段階の嫌気処理に流入します。 嫌気性構造物の表面には、ガスによって運び去られた浮遊汚染物質の表面が形成されます。 第 2 浄化槽とバイオフィルターの間にサイフォンが設置されています。 水はサイフォンを通ってバイオフィルターに流れます。 バイオフィルターでは積載物の上にメッシュを設置し、膨張した粘土の浮き上がりを防ぎます。 バイオフィルターの底には排水があり、その上には支持層があり、その後に負荷がかかります。 設置能力は1日あたり800リットルです。 構造の面積は2.5平方メートルです。 設置場所は地上と地下にあります。 図では、 図 5.4 にオシナ処理施設の図を示します。 テーブル内 表 5.7 に廃水処理の質の指標を示します。
Osina の設備は、適切な環境上の正当性がなければ、地下または地表の廃水処理場での後処理に使用できます。 期待する 効率的な仕事冬期は土壌凍結による水温低下のため設置できません。 この構造は定期的なメンテナンスが必要です。 著者らは、3 年に 1 回、汚泥を取り出してバイオフィルターを交換することを提案していますが、これは運転条件によって異なります。
3.2 治療施設「バイオディスク」
バイオディスク処理施設は、100 人、350 人、1000 人の人口を対象に設計されています。 処理ステーションの生産性は 20、70、200 m3/日です。 処理ステーションは、地表の断熱シェルター内に設置されます。 住宅の建物からの廃水は地下ポンプ場に入り、そこでコンテナグリッド内の粗大な汚染物質が除去されます。 水は水中ポンプで供給されており、 受け取り室次に、接線方向の砂トラップに移動し、そこで砂が除去されます。 ステーションの生産性が 1 日あたり 100 m3 を超える場合は、砂トラップが割り当てられます。 排水は砂トラップから重力によって浄化槽に流れ込みます。 浄化槽は 12 ～ 24 時間水を保持できるように設計されています。 浄化槽では、廃水から浮遊物質、有機汚染物質、窒素汚染物質、リン酸塩、界面活性剤が除去されます。 浄化槽からはトラフ下部の穴を通って5～7枚のディスクドラムに分かれた「バイオディスク」に浄化水が供給されます。 ドラムの数は洗浄ステーションの性能によって異なります。 液体の移動は徐々に起こり、その構造はディスプレーサとして機能します。 ドラム缶上のバイオフィルムは増殖し、死滅します。 死につつあるバイオフィルムは精製水とともに二次沈殿槽に運ばれます。 二次沈殿槽ではバイオフィルムが沈殿し、水中ポンプを使用して定期的に浄化槽に汲み上げられます。 リンを除去するには、試薬を二次沈殿槽に導入します。 二次沈殿槽と処理済み廃水の再循環には同じポンプが使用されます。 水の再循環により、Biodisk 設備に侵入する汚染物質の濃度が低下し、その品質を調整できるようになり、硝酸塩が脱窒されます。 昼夜を問わず、再循環により処理施設の継続的な稼働が保証されます。 廃水の後処理には、ブラシを搭載したバイオリアクターが使用されます。 ブラシへのエア供給はエジェクタにより行われます。 廃水はバイオリアクタータンク内に設置された水中ポンプによってエジェクターに供給されます。 ブラシの再生は集中的なエア供給により行われます。 バイオリアクター内で生成された汚染物質は、水中ポンプによって浄化槽に送られます。 精製水は紫外線照射設備で殺菌され、貯水池に放流されます。 浄化槽からの汚泥は、6 ～ 12 か月に 1 回定期的に排水タンクに除去されます。 汚泥圧縮機からの水は浄化槽に戻され、堆積物は70℃の温度に加熱され、蠕虫の卵の破壊と病原性微生物叢の部分的な除去が保証されます。 処理された汚泥は汚泥床に保管することも、埋め立て地に処分することもできます。
Biodisk 施設における浄化槽、ディスク型バイオフィルター、二次沈殿槽の組み合わせは最適ではありません。低容量のディスク型バイオフィルターの水力操作スキームが混乱し、浄化の中断につながるからです。 浄化槽の動作は、廃水汚染物質の流量と濃度、リサイクルされる水の量、および腐敗した製品が水に及ぼす影響によって決まります。
3.3 浸水したバイオフィルター
FZD 2 段浸水バイオフィルターは、さまざまな粒状媒体を充填した 2 段の重力フィルターで構成されています。
FZD バイオフィルターの第 1 段階は、浸水バイオフィルター モードで動作します。 膨張粘土未粉砕負荷（負荷直径2～10mm）の高さは2.2mです。排水は排水穴付き分配システムを通じて下から供給され、空気は微生物の活性を確保するために空気システムを通じて供給されます。 FZDバイオフィルターにはブロワーから排水1m3あたり3m3の空気が供給されます。 バイオフィルムが成長した膨張した粘土装入物を下から上にろ過すると、部分的に浄化された廃水がジェットガイド装置から反射され、堰を通ってFZDバイオフィルターの第1ステージと第2ステージを接続する開いた水路に流れ込みます。 次に、浄化された液体は、一端が開いた水路に切り込まれた分配シュートを通って、FPD フィルターの第 2 段階のバイオフィルターに入ります。このバイオフィルターは、廃水の種類と必要な浄化の深さに応じて、膨張粘土、ゼオライト化凝灰岩、 活性炭または他のフィルター材料。 FZD バイオフィルターの第 2 段階の充填高さは 1 m、充填直径は必要な精製度に応じて 0.63 ～ 5 mm まで幅広く変更でき、濾過方向は上から下です。 精製水は、フィルター サイクルの開始時に最低水位を維持するために、サイフォンを介して FPD の第 2 段階のバイオフィルターから除去されます。 第 2 段階の前に酸化剤 (塩素、オゾンなど) を導入できます。FPD フィルターの第 2 段階の前に酸化剤を導入しない場合、第 2 段階は浸水バイオフィルター モードで動作します。
気水逆洗は段階的に行われます。最初の段階では、5〜7 l/(s m2)の強度で2〜3分間空気パージを行い、2番目の段階では（同じ強度で）空気を共同供給します。 ）と水（強度5〜6 l /（s m2）で5分間、3回目では14〜16 l /（s m2）の強度で5分間洗浄します。この目的には精製水が使用され、保管されています）汚れた水は別の容器に集められます。 最も単純なシステムバイオフィルムを浮遊状態に維持するためのエアレーション。 貯水池から処理プラントの「ヘッド」への洗浄水の均一な供給は、沈降効果を 20 ～ 30% 高めるのに役立ちます。 得られた沈殿物 (処理水の体積の 0.2 ～ 0.4%) は、生の沈殿物とバイオフィルムの比率が約 4:1 の混合物です。
FZD バイオフィルター (表 5.8) を「オキシポア」バイオフィルターと比較すると、第 1 段階と第 2 段階で異なる直径の異なる種類の媒体を使用でき、第 2 段階の前に異なる種類の酸化剤を使用できます。
米。 2. 浸水式非加圧バイオフィルター: 1 - バイオフィルターの第 1 段階、2 - バイオフィルターの第 2 段階。 3 - カメラ。 4 - 放水路。 5 - ジェット誘導装置。 6 - 配布シュート。 7 - 管状排水; 8 - 第 2 段階の浄化水の排水を収集する。 9 - 空気管状排水
浸水バイオフィルターは、適切な理由があれば使用できます。
3.4 バイオフィルター マタラ
Matala® 素材には、平らなシートとロール状 (「R-Matala®」) の両方で 6 種類の密度があり、そのうち 4 種類は園芸および観賞用の鯉品種の繁殖を目的としています。
基本的に、これらの密度の種類は、「漸進的濾過」の原理に基づいて複合材料として使用するために開発されました。 以下はこれら4品種の拡大画像です。
沈殿槽または沈殿槽で園芸用水のろ過に使用する場合、低密度品種の Matala® 素材がより受け入れられますが、他の高密度品種の Matala® 素材はバイオフィルターに適しています。
これら 4 種類の密度の Matala® 素材は、特定の形状をしたポリプロピレン繊維に代表される特殊な表面フィルター素材を持ち、三次元分布に優れたマトリックスに結合されています。
その結果、このフィルター素材は最大 94% (膨張粘土または砂利の場合はわずか 30%) という非常に大きな「自由体積」を備えているため、水は乱流や流量密度の変動なしに素材を非常に均一に流れることができます。 。
Matala® フィルター媒体は耐久性が高いため、取り付けと洗浄に特別な利点がいくつかあります。 Matala® をフィルターに取り付ける際、追加のサポートのためのメッシュは必要ありません。
材料のカットはとても簡単です。 大きく使える 包丁歯がなかったり、 ホールソー現場での切断に。
素材の洗浄 - 作業が大幅にきれいになり、他のスポンジを洗浄するよりもはるかに簡単かつ迅速になります。 Matala® を水から下ろしたり持ち上げたりするだけで、その場で洗ったり、汚れを洗い流したりできます。
材料が詰まりすぎると 多額の固体懸濁液や藻類は、ホースからの流れで除去できます。
Matala® 濾過材では、繊維の折り目や接合部に多数の細孔空間が形成されます。 水がこれらの空間を流れると速度が低下し、薄いバイオフィルムを形成する硝化バクテリアの初期付着と増殖に理想的な環境が形成されます。
もし さまざまな品種 Matala® 素材は一貫して設置されるため、閉塞や嫌気性ゾーンを形成することなく、浮遊粒子や細菌の塊が非常に簡単に捕捉されます。
逐次濾過法を使用する場合、Matala® 素材を「増粘」剤としてマルチチャンバーフィルターに組み込むことができます。 濾過チャンバーの全面積または直径を満たし、効果的に使用することができます。 ハニカムカートリッジを備えたシステムでは、フィルターの目詰まりや閉塞を避けるために、他のタイプの濾過媒体を取り付ける必要があります。
その結果、同じ動作条件下で、Matala® 素材を使用したフィルターは、他の素材を使用したフィルターと比較して、より優れた性能と効率を実現します。
Z結論
細流濾過を備えたバイオフィルターは生産性が低いですが、完全な洗浄を提供します。 油圧負荷は 0.5 ～ 3 m3/(m2-day) です。 これらは、BOD 200 mg/l 以下で最大 1,000 m3/日の水を浄化するために使用されます。 高負荷バイオフィルターは、10 ～ 30 m3/(m2day) の水力負荷で動作します。 点滴システムよりも 10 ～ 15 倍多くの廃水を浄化します。 ただし、完全な生物学的治療は提供されません。
酸素の溶解を良くするためにエアレーションを行います。 バイオフィルターに供給される空気の量は、廃水 1 m3 あたり 16 m3 を超えません。 BOD が 300 mg/l の場合、精製水の再循環が必須です。
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