Файл: Реферат на тему "Биофильтры" По дисциплине "Промышленная экология и промышленная радиоэкология".docx

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ “ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ “САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ЦЕНТР ПОДГОТОВКИ СПАСАТЕЛЕЙ”

Реферат на тему: “Биофильтры”

По дисциплине: “Промышленная экология и промышленная радиоэкология”

Выполнила:

Левичева Мария, группа 515

Преподаватель:

Адылова Асель Жумагалиевна

2023г.

Введение

Вода - источник жизни на Земле, это вещество играет значительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизнедеятельности организмов. Быт человека, жизнь животного и растительного мира также нельзя представить без воды. Для многих живых существ она является средой обитания. Невозможно обеспечить развитие промышленного и сельскохозяйственного производства без привлечения водных ресурсов.

Рост городов, бурное развитие промышленности, интенсификация сельского хозяйства, значительное расширение площадей орошаемых земель, улучшение культурно-бытовых условий и ряд других факторов все больше усложняет проблемы обеспечения водой.

Потребности человека в воде огромны и ежегодно возрастают. Ежегодный расход воды на земном шаре по всем видам водоснабжения составляет 3300-3500 км3.
Важно отметить, что 70% всего водопотребления используется в сельском хозяйстве.

Большое количество воды потребляют химическая и целлюлозно-бумажная промышленность, черная и цветная металлургия. Развитие энергетики также приводит к резкому увеличению потребности в воде. Большая часть воды после ее использования для хозяйственно- бытовых нужд возвращается в реки в виде сточных вод.

Дефицит пресной воды уже сейчас становится мировой проблемой. Все более возрастающие потребности промышленности и сельского хозяйства в воде заставляют ученых всех стран мира искать разнообразные средства для решения этой проблемы.

В наше время известны следующие направления рационального использования водных ресурсов: более полное использование и расширенное воспроизводство ресурсов пресных вод; разработка новых технологических приемов, позволяющих предотвратить загрязнение водоемов и свести к минимуму потребление свежей воды. Очистка промышленных стоков от загрязнения - приоритетное направление современной науки

Способы биологической очистки сточных вод

В основе биологического метода очистки воды лежат процессы биохимического и физиологического самоочищения природных водоемов. Перед биологической очисткой проводят механическую очистку сточных вод.

После биологической очистки проводят дезинфекцию, которая удаляет болезнетворные бактерий. Для дезинфекции после биологической очистки используют: химическую очистку при помощи хлорирования жидким хлором или хлорной известью; ультразвук; электролиз; озонирование. Основные способы очистки сточных вод: биофильтры, биологические пруды, аэротенки. (рис. 1)

Биофильтры

Биофильтр - очистное сооружение, основой которого служит слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой пленкой микроорганизмов. Пленка представляет собой колонии бактерий, которые активно участвуют в процессах биологического окисления загрязнений.

Виды биофильтров

Биофильтры с объемной загрузкой (керамзит, щебень, гравий). Биофильтры с объемной загрузкой бывают следующих видов:

Капельные: крупность фракций загрузочного материала в них составляет 20-40 мм. Высота загрузки – 1-2 м. Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 1000 м 3 /сут. Они предназначены для полной биологической очистки сточных вод.
Высоконагружаемые: крупность фракций загрузочного материала в них составляет 40-60 мм. Высота загрузки – 2-4 м. Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 50000 м3 /сут. Предназначены как для полной, так и для неполной биологической очистки сточных вод.
Башенные: крупность фракций загрузочного материала в них составляет 60-80 мм. Высота загрузки – 8-16 м.

Биофильтры с плоскостной загрузкой (керамика, пластмасса) бывают следующих видов:

С жесткой засыпной загрузкой. В качестве загрузки могут использоваться керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы (пластмассовые шары, кольца, обрезки труб). Плотность загрузки варьируется от 100 до 600 кг/м3 , пористость – 70-90%, высота слоя – 1-6 м.
С жесткой блочной загрузкой. Блочные загрузки могут выполняться из различных видов пластмасс в виде плоских или гофрированных листов, пространственных элементов. Плотность загрузки варьируется от 40 до 100 кг/м3 , пористость – 90-97%, высота слоя – 2-6 м.
С мягкой рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, полимерных пленок или синтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов. Плотность загрузки варьируется от 5 до 60 кг/м3 , пористость – 94-99%, высота слоя – 3-8 м.

Также биофильтры можно классифицировать на:

1. Двухступенчатые, обеспечивающие высокую степень очистки сточных труб в том случае, когда увеличить высоту устройства невозможно;

2. Биофильтры с капельным типом фильтрации. Хоть они и обладают низкой производительностью, но именно данный вид может обеспечить полную очистку вод.

Состав биофильтров

Для всех биофильтров, независимо от их конструкции, характерно наличие следующих составных частей:

1. Фильтрующая нагрузка- тело фильтра. Обычно она помещается в специальном резервуаре, стенки которого как водопроницаемы, так и водонепроницаемы;

2. Водораспределительное устройство, которое обеспечивает равномерность орошения сточными водами поверхности загрузки биологического фильтра;

3. Дренажное устройство, с помощью него происходит удаление сточной воды;

4. Воздухораспределительное устройство, обеспечивает бесперебойное попадание в систему биофильтра потоков воздуха, в итоге происходит окислительный процесс.

Функции биопленки идентичны функциям активного ила: она успешно адсорбирует и перерабатывает биологические вещества, находящиеся в сточных водах. Отработанная мертвая биопленка в дальнейшем отслаивается, смывается протекающей сточной водой и выносится из оборудования для очистки сточных вод.

Механизм работы биофильтра

Вода, загрязненная примесями, при прохождении через фильтрующую нагрузку оставляет на ней все загрязнители, которые не смогли образовать осадок на уровне первичного отстойника. Также на ней остаются различные коллоидные и растворенные органические вещества, которые сорбирует биологическая пленка.

Далее колонии микроорганизмов, которые питались веществами органического происхождения, получают новый источник энергии для продолжения своей жизнедеятельности. Часть органических веществ используются микроорганизмами как материал для роста их численности. Так обеспечивается одновременно и очистка сточных вод, и размножение бактерий в колонии. Кислород, важнейшая составляющая биохимического процесса, поступает в загрузку путем естественной и искусственной вентиляции фильтра.

Эффективность очистки сточных вод с помощью биофильтра обеспечивается сочетанием следующих факторов: биологическая потребность в кислороде (БПК) сточной воды; природа загрязнения веществ; скорость окислительных реакций; интенсивность дыхания микроорганизмов; толщина используемой биопленки; состав веществ, обитающих в биопленке; температура сточных вод, которые проходят через биофильтр.

Распределение сточных вод по биофильтрам

Равномерное орошение водой поверхности биофильтра является важным условием его надежной работы. Существует две основные группы распределительных устройств, осуществляющих орошение.

) неподвижные: дырчатые желоба, трубы и разбрызгиватели (спринклеры);
2) подвижные: качающиеся желоба, движущиеся наливные колеса и вращающиеся реактивные оросители.

Наибольшее распространение в нашей стране и за рубежом получили спринклерные и подвижные оросители.

Спринклерное орошение

Надежная работа биофильтра может быть достигнута только при равномерном орошении водой его поверхности. Орошение производится распределительными устройствами, которые подразделяются на две основные группы: неподвижные и подвижные. К неподвижным распределителям относятся дырчатые желоба или трубы и разбрызгиватели (спринклеры), к подвижным — качающиеся желоба, движущиеся наливные колеса и вращающиеся реактивные распределители (оросители). В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получили спринклерное орошение и орошение с помощью подвижных оросителей.

Спринклерная система состоит из дозирующего бака, разводящей сети и спринклеров.(рис.2)

Схема спринклерной водораспределительной сети биофильтра: 1— дозирующий бак; 2 — магистральная труба; 3 — разводящие трубы; 4— спринклеры; 1—11 — расчетные участки водораспределительной сети

Дозирующий бак автоматически подает воду в спринклерную сеть под постоянным напором. Продолжительность опорожнения бака (период орошения), зависящая в основном от вместимости бака и размеров выпускной трубы, всегда одинакова; продолжительность же наполнения бака зависит только от притока сточных вод, который колеблется в течение суток. Поэтому орошение биофильтра производится периодически, через неравные по продолжительности интервалы. Во избежание сильного охлаждения необогреваемых биофильтров интервал между орошением не должен превышать 5—8 мин.

Спринклеры (спринклерные головки) — специальные насадки, надетые на концы стояков, которые ответвляются от водораспределительных труб, уложенных на поверхности или в теле биофильтра. Отверстия спринклерных головок невелики – обычно 19; 22 и 25 мм. Во избежание коррозии спринклеры изготовляют из бронзы или латуни.

По мере вытекания воды из бака радиус действия спринклера, зависящий от напора, постепенно уменьшается и таким образом орошается вся площадь круга вокруг спринклера. Для более равномерного распределения воды по орошаемой площади дозирующему баку придают такую форму, при которой площадь его горизонтальных сечений на различных уровнях пропорциональна расходу воды из бака в данный момент. Этому требованию с достаточным приближением удовлетворяет форма опрокинутой усеченной пирамиды. Площадь нижнего ее сечения устанавливают в зависимости от размера выходной трубы; площадь верхнего сечения (соответствующего уровню воды при максимальном напоре) определяется из указанного соотношения.

Спринклеры — специальные насадки для разбрызгивания воды (рис. 3). Спринклерные головки располагают таким образом, чтобы площадь, орошаемая одним разбрызгивателем, частично перекрывала площади соседних разбрызгивателей. Поэтому расстояние между разбрызгивателями равно 1,73R, а между их рядами — 1,5R (R — радиус орошения).

Рис. 3. Спринклерная головка:

1 — корпус; 2 — отражательный зонтик

Водораспределительная сеть укладывается с уклоном, чтобы ее можно было опорожнить. Спринклерные головки устанавливают на 0,15—0,2 м выше поверхности, диаметр отверстия головки — 18—32 мм. Скорость протока в главной магистральной трубе принимается равным до 1 м/с, в разводящих трубах — до 0,75 м/с. Начальный напор у разбрызгивателей составляет около 1,5 м, конечный — не менее 0,5 м.