БИОСОРБЕР

Биосорбер - это комбинированное сооружение для доочистки городских и производственных сточных вод от СПАВ, нефтепродуктов, красителей и других трудиоокислясмых органических загрязнений, а также от взвешенных веществ и соединений азота до ПДК. Биоразлагаемая часть органических загрязнений сточных вод при насыщении жидкости кислородом окисляется в биопленке микроорганизмами, закрепленными на поверхности частиц загрузочного материала (активированного угля), аналогично тому, как это происходит в биологических фильтрах. При этом характеристики загрузочного материала практически не влияют на процесс окисления. Биорезистентдая часть органических загрязнений диффундирует через биологическую пленку к поверхности частиц активированного угля, не подвергаясь биологическому окислению. Далее они совместно с экаоферментами, выделяемыми микроорганизмами, адсорбируются в микропористой структуре активированного угля. При совместной адсорбции в микропористой структуре сорбента возникают условия, обеспечивающие ферментативную модификацию этих биорезистентных соединений в биоразлагаемую форму. При этом способность сорбента удерживать модифицированный продукт существенно понижается. В результате он диффундирует из микропористой структуры к биопленке (с внутренней стороны). В биопленке происходит окончательное биологическое окисление модифицированного продукта микроорганизмами. В результате осуществляется непрерывная биологическая регенерация сорбента.
Биосорбер содержит псевдосжиженный и плотный слой гранулированного активированного угля (сорбента) и обеспечивает процессы адсорбции загрязнений, их биологическое окисление микроорганизмами, закрепленными на поверхности сорбента, и их ферментами, иммобилизованными в его микропористой структуре (биологическая регенерация), а также удаление взвешенных веществ. Биосорберы не требуют регенерации или добавления в сооружение свежего активированного угля и эффективны для глубокой очистки и доочистки природных и сточных вод. После полной биологической очистки сточных вод биосорберы при времени обработки воды 0,5—1 ч обеспечивают снижение БПКполн до 1 — 3 мг/л, ХПК на 40—50%. Содержание СПАВ, нефтепродуктов, соединений азота, сернистых соединений и красителей снижается до норм ПДК.
Биосорберы могут выполняться прямоугольными или круглыми в плане и состоят из: рабочих секций (ячеек), загруженных гранулированных активированным углем и оборудованных специальными водосборными и водораспределительными системами; аэрационного резервуара, оборудованного устройствами для насыщения жидкости кислородом; резервуара промывной воды (возможен режим работы без промывного резервуара); насосной установки или воздуходувки, контрольно-измерительных приборов, шкафа управления. Ячейка биосорбера представляет собой резервуар, загруженный гранулированным активированным углем. В нижней части ячейки размещено водораспределительное устройство, соединенное с аэрационным резервуаром. Выше псевдоожиженного слоя сорбента находится сужающее сборно-распределительное устройство, водосборные трубы которого сообщаются с циркуляционным насосом (или эрлифтом). Над сужающим устройством образуется плотный слой сорбента, выше которого размещены лотки отвода промывной воды и лотки отвода очищенной воды. Соединительные трубопроводы оборудованы автоматическими запорными клапанами.
Очистка сточной воды осуществляется в процессе адсорбции загрязнений. Избыточная масса микроорганизмов, прирастающих в процессе очистки, отмывается от сорбента в псевдоожиенном слое и отделяется от очищенной воды фильтрованием в плотном слое активированного угля. Здесь же происходит окончательная доочистка воды от растворенных органических загрязнений. Фильтрующий слой периодически регенерируется обратной промывкой.
В качестве загрузочного материала для биосорбера используются гранулированные активированные угли типа АГ-5 и АГМ. Для них начало псевдоожижения происходит при скорости восходящего потока жидкости 5—6, а устойчивый псевдоожиженные слой образуется при скоростях 30—35 м/ч, при этом степень расширения слоя сорбента составит 30—40%. Скорость фильтрования восходящего потока воды при расположении плотного фильтрующего слоя в верхней части биосорбера не должна превышать 3,5—4 м/ч; при расположении фильтрующего слоя внизу скорость фильтрования нисходящего потока может достигать 8 м/ч. В зависимости от состава загрязнений воды и требований к качеству очищенной воды в биосорбере (помимо активированного угля) могут использоваться другие загрузочные материалы: для удаления БПК и соединений азота — дробленый клиноптилолит; для глубокого удаления соединений, определяемых БПК и нефтепродуктами, — дробленый керамзит; для удаления биорезистентных или токсичных соединений (например: СПАВ, красителей, хлорорганических соединений) — только активированный уголь. Для сбора и распределения потоков жидкости в биосорбере наиболее эффективны распределители дырчатого типа с защитными патрубками, предохраняющими эти системы от попадания активированного угля и обеспечивающие равномерное распределение и сбор жидкости, образование устойчивого псевдоожиженного слоя и эффективную промывку фильтрующего слоя.
В качестве циркуляционно-аэрационных систем используют устройства с эрлифтами и с насосами, эрлифтные отличаются простотой, одновременно выполняют двойную функцию — перекачивают жидкость, образуя псевдоожиженный слой, и насыщают циркуляционный поток кислородом. Биосорберы с эрлифтной циркуляцией более компактны, но требуют установки воздуходувок. Надежны циркуляционные системы с насосами и аэраторами эжекторного, струйного или противоточного типов. Эти системы могут применяться также для аэрации технического кислорода вместо воздуха.
Для гидравлического расчета водораспределительных и водосборных систем биосорбера могут использоваться методики расчета аналогичных систем для скорых фильтров с учетом особенностей работы этих элементов в биосорбере.