назад

Очистка воды в замкнутом цикле водоснабжения

При эксплуатации установок с замкнутым циклом водоснабжения очистка воды от накапливающихся токсичных продуктов жизнедеятельности рыб — главная задача, которая решается различными способами.

Все способы очистки воды подразделяются на 4 группы: физические, химические, физико-химические и биологические.

Физикo-химические и химические методы очистки воды (адсорбция органических веществ с помощью активированного угля, пеноотделительных колонок (флотаторов), ультрафиолетовое облучение, озонирование, ионообмен и др.) чаще всего применяют при инкубации икры. При этом самым распространенным способом является озонирование. Озон — сильный окислитель органического вещества и в то же время дезинфицирующее средство. Озонированную воду следует дополнительно отстаивать, чтобы избежать повреждений молоди рыб.

Наибольшее распространение в промышленных УЗВ получили физические (механические) и биологические методы очистки воды. Для механической очистки воды используют горизонтальные, вертикальные, полочные отстойники, в которых вода отстаивается и осветляется, освобождаясь от большей части твердых взвешенных частиц, и фильтры грубой и тонкой очистки (гравийные, песчаные и другие), в которых взвешенные частицы отфильтровывают и удаляют. Для этой цели используют также центрифуги и гидроциклоны.

Использование отстойников, как показала практика, малоэффективно вследствие длительности процесса отстаивания, необходимости в больших объемах емкостей для этого, занимающих значительные площади. Кроме того, в отстойниках имеют место потери тепла, что увеличивает расход электроэнергии, и возможно вторичное загрязнение воды из-за разложения скапливающегося осадка.

В настоящее время наиболее перспективными для использования в УЗВ считаются механические самопромывающиеся фильтры (например, НСФ-20, НСФ-50 с пропускной способностью 20 и 50 м? ч соответственно), а также фильтры с регенерирующейся загрузкой из полиэтиленовых гранул. В самопромывающихся фильтрах осадок удаляется обратным током воды в специальный промывной короб. Одним из основных условий эффективной работы фильтров является то, чтобы их рабочая поверхность была не меньше площади рыбоводных емкостей.

Биологическая очистка воды является обязательным процессом в УЗВ, без которого невозможна эффективная их эксплуатация. Она направлена в основном на удаление из оборотной воды прежде всего соединений азота и фосфора, являющихся основными источниками загрязнений. Биологическая очистка может происходить в специальных устройствах — биофильтрах, аэротенках, а также в биологических прудах, где имеется особая микрофлора или так называемый активный ил (сообщество микроорганизмов-бактерий, способных окислять органические вещества).

Устройства для биологической очистки воды подразделяются на 3 типа, каждый из которых используется в настоящее время в промышленных установках: аэротенки, интеграторы, биофильтры. Аэротенки представляют собой емкости, заполненные активным илом и оборудованные устройствами для аэрации или оксигенации (насыщения жидким кислородом) воды. Могут быть без загрузки и с загрузкой, представляющей собой гравий, керамзит, керамические или стеклянные элементы, полиэтиленовые гранулы, и позволяющей увеличить концентрацию бактерий и удельную производительность.

Аэротенки имеют сравнительно невысокую стоимость, просты в обслуживании. Однако они имеют довольно низкую производительность. Соотношение объема рыбоводных емкостей к объему аэротенков составляет 1:8—1:10. Кроме того, с аэротенками обычно применяют для механической очистки воды не фильтры, а отстойники, так как большое количество взвешенного активного ила затрудняет работу фильтров. Все это делает затруднительным поддержание необходимого температурного режима и повышает затраты электроэнергии на подогрев воды.

Интеграторы представляют собой конические емкости, в нижней части которых создается слой активного ила. Верхняя часть работает как отстойник. Соотношение объема Рыбоводных емкостей к объему интеграторов составляет 1:5—1:10. При использовании интеграторов отпадает необходимость в балансе механической очистки, однако требуется точное поддержание скорости водообмена, чтобы не происходило осаждение активного ила и выноса его за пределы зоны отстаивания.

Биофильтры в самое последнее время получили наиболее широкое применение в системах биологической очистки. Они представляют собой емкости, заполненные загрузкой различного типа (объемной, как в аэротенках), пленочной (в виде отдельных листов или кассет), сотовой и трубчатой. Объемная и пленочная листовая загрузки применяются достаточно редко в промышленных установках. Чаше используют регенерирующуюся загрузку из полиэтиленовых гранул, а также кассетную и сотовую загрузки.

По сравнению с азротенками и интеграторами биофильтры имеют удельную производительность в 8—10 раз выше. Однако и стоимость их в 5—10 раз больше. Соотношение объема рыбоводных емкостей и биофильтров от 1:0,5 до 1:4. К недостаткам биофильтров помимо высокой стоимости относится необходимость иметь в составе очистного сооружения отдельный биофильтр — денитрификатор, в котором нитраты из очищаемой воды восстанавливаются до свободного азота.

Биофильтры подразделяются на пять типов: погружные, орошаемые (капельные), комбинированные, вращающиеся, с «псевдосжиженным слоем».

В погружных биофильтрах в качестве загрузки используют пластиковые кассеты, соты, пучки из ПВХ — трубок, располагающихся ниже поверхности воды в емкости.

Объемную загрузку применяют редко, так как она нуждается в периодической промывке, в процессе которой уничтожается бактериальная пленка. В орошаемых биофильтрах слой загрузки располагают выше уровня воды в емкости. Биоочистка происходит в тонком слое воды стекающей по загрузке, что обеспечивает лучшее окисление соединений азота. Наиболее часто в таких биофильтрах применяют кассетную и сотовую загрузки. Производительность их в 1,5 раза выше, чем у погружных. К недостаткам относят возможную гибель бактериальной пленки из-за быстрого высыхания при остановке насосов, хотя у некоторых биофильтров такого типа предусмотрено автоматическое затопление в случае остановки рециркуляционных насосов.

Комбинированные биофильтры состоят из двух частей. Верхняя представляет собой орошаемый биофильтр, нижняя — погружной. Совмещают достоинства и недостатки обоих типов биофильтров. Вращающиеся биофильтры имеют вращающуюся часть с загрузкой, представляющую собой барабан или систему пластиковых перфорированных труб, заполненных гофрированными дисками. Загрузка, вращаясь, то заходит в воду, то выходит из нее.

Наиболее перспективным типом считается биофильтр с «псевдосжиженным слоем» (биореактор с движущейся мелкозернистой загрузкой из полиэтиленовых гранул диаметром 2,7 мм и удельной массой 960—980 кг/м?). Регенерация загрузки обеспечивается постоянным её перемешиванием внутри очистного блока с помощью эрлифтов или гидроэлеватора. Данный тип биофильтра имеет максимальную удельную площадь активной поверхности (750 м?/м?), а также наименьшее соотношение объема рыбоводных емкостей и объема блока биоочистки: 1:0,5—1:1. Такое соотношение практически недостижимо для других типов биофильтров.

Недостатком его является высокая стоимость, главным образом за счет высокой стоимости загрузки. Блок биологической очистки начинает работать на полную мощность через 2—3 недели после запуска установки по мере нарастания слоя бактериальной пленки.