|
При низких концентрациях в воде органических веществ их биологическое разложение наиболее эффективно происходит при образовании биопленки на поверхности твердых материалов. Задерживание и накопленияе микроорганизмов, развивающихся в пленочных биореакторах, приводит к существенному превышению количества биомассы по сравнению с тем, которое может быть получено в свободном объёме воды, и уменьшают возможность вымывания медленно растущих микроорганизмов.
В естественных условиях биопленка может развиваться на гравии и песке в руслах рек в донных отлажениях озер. В инженерных системах биопленку часто обнаруживают внутри труб и резервуаров и на загрузке песчаных фильтров, сорбентах.
Образование пленки на ГАУ в настоящее время воспринимается как благоприятный процесс, удлиняющий срок службы адсорбционных фильтров. Однако, как показал опыт применения АГ-3 на 10 скорых кварцевых фильтрах площадью по 105 м2 каждый, сорбционные свойства его сохраняются не более чем на протяжении 8-12 месяцев от момента засыпки фильтра. Предварительное хлорирование воды позволило незначительно восстановить его свойства как сорбента. После 60-70 дней эксплуатации поверхность зёрен угля заметно покрылась неомывающимися тонкодисперсными илистыми взвесями, окисью алюминия и другими веществами, выносимыми из отстойников. Учитывая высокие цены на уголь актуальным является вопрос его реактивации. Существует несколько методов реактивации активных углей. Наиболее распространенными являются химический и термический:
- химический метод- обработка сорбента растворами кислот (соляной, серной), щелочей и солей. Поглатительная способность углей при химической обработки восстанавливается не более чем на 50-60%, поэтому для более полного восстановления адсорбционных свойств активных углей химическую реактивацию комбирируют с термической;
- термическая реактивация-обработка углей при высоких температурах ( 800-900 0С) в атмосфере перегретого водяного пара или инертного газа. Адсорбированые органические вещества при высоких температурах удаляются из углей и окисляются до газообразных соединений. При термической реактивации активных углей применяют вращающиеся барабанные печи. Проведение реактивации позволяет получить сорбционную ёмкость реактивированного угля 80-100% от исходной. Использование термической реактивации угля снижает себестоимость сорбционной очистки в 4-8 раз по сравнению с однократным использованием сорбента.
Однако реактивацию отработанного угля на очистных станциях в настоящее время не производят из-за сложности процесса и большой стоимости технологического оборудования. Досыпают фильтры новым углем АГ-3 по мере его вымывания в среднем 1 раз в 2-3 года на 20-30 см .
При использовании фильтров из гранулированного угля одним из важнейших вопросов является их расположение в технологической схеме очистки воды. Известны водоочистные станции, где гранулированный уголь выполняет функции как осветление воды, так и сорбции из нее различных загрязнений. В этом случае фильтры, как и в обычной схеме водоочистных сооружений, располагаются после отстойников (или осветлителей со взвешенным слоем осадка); при этом загрузка их может быть выполнена либо целеком из угля, либо из угля и песка (двухслойная загрузка). Естественно, что при таком использовании гранулированного активного угля капиталовлажения на строительство очистных сооружений не увеличивается, и единовременные затраты на дополнительную сорбционную очистку воды сводится лишь к тому, что загрузка фильтров выполняется (целиком или частично) из более дорогого материала.
Вместе с тем в практике находят применение также угольные фильтры, являющиеся только сорбционными и располагаемые в схеме очистки воды после осветлительных (песчаных) фильтров. В этом случае затраты на строительство очистных сооружений значительно возрастают, однако угольная загрузка используется по своему прямому назначению (т.е. только для сорбции загрязнений) и находится в наиболее благоприятных условиях. Поскольку на фильтр в этих условиях поступает весьма малое количество взвеси, то промывка его должна производиться значительно реже, а следовательно, потери угля на истирание и измельчение будут меньшими. Кроме того, уменьшается кольматация пор угля (за счет уменьшения содержания в воде взвеси) , что улучшает условия сорбции загрязнений. Эти факторы влияют на срок службы угля и имеют важное значение в связи с его высокой стоимостью. Таким образом, выбор места расположения угольных фильтров в технологической схеме очистки воды является вопросом технико-экономическим, который должен решаться с учетом общего уровня загрязненности воды, достигаемого эффекта ее осветления до фильтровальных сооружений, возможного срока службы активного угля с точки зрения исчерпания его сорбционной емкости по отношению к задерживаемым видам загрязнений и других факторов.
В мировой практике угольные фильтры применяются в самых различных условиях в отношении качества обрабатываемой воды. В связи с этим срок службы угля, определяемый его сорбционной емкостью, изменяется от нескольких месяцев до нескольких лет.
Весьма разнообразны и такие основные параметры угольных фильтров, как высота и крупность загрузки, скорость фильтрации и т. д. Имеются, например, фильтры, где высота угольной загрузки составляет всего 70 см, на других установках она доходит до 3 м. Крупность загрузки колеблется от 0,8 до 2,5 мм, скорость фильтрации – от 5 до 30 м/ч.
Сорбционный способ очистки пока что не нашел большого распространения. Основные причины заключаются в том, что имеющееся оборудование подготовки и дозирования пылевидного угля несовершенно, отсутствуют экономические технологии его реактивации.
|
