ПЕСЧАНЫЕ И ПЕСЧАНО-ПОЧВЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ

Жуков Б.Д. (zhub@mail.ru)

Песчаные и почвенные фильтры сегодня, по-видимому, наиболее распространены в системах децентрализованной водоочистки. Их можно использовать в качестве устройств базовой очистки в любое время года и практически в любой местности. Эффективность работы песчаных и почвенных фильтров зависит от качества воды, поступающей на фильтр из блока предочистки, типа почвы или песка, а также глубины нахождения подземных вод.

Песчаные фильтры. Если грунтовые воды находятся достаточно глубоко, рекомендуют применять заглубленный в землю песчаный фильтр. Эти фильтры наиболее подходят для обработки воды на слабофильтрующих землях, типа глин.

В Швейцарии распространены двухсекционные песчаные фильтры. Общий вид такого фильтра приведен в работе [35] и показан на рис. 2.8.

По данным авторов [25], слой песка в фильтре может достигать 60 - 100 см. В этом случае фильтр может задерживать до 99% колиформ.

Значительный интерес представляет оборотный песчаный фильтр (рис. 2.9).

Оборотный фильтр является открытым фильтром с рециркуляцией фильтрата. Оборотный резервуар 2 принимает сточные воды из септика 1 и определенную долю фильтрата из песчаного фильтра 4. Затем через заданный промежуток времени с помощью насоса 6 смесь фильтрата и стоков из резервуара 2 подается на фильтр. Одновременно часть фильтрата сбрасывается через регулирующее устройство 3. Различные модификации оборотных фильтров, по данным работы [15], позволяют достигнуть более чем 50% удаление азота при БПК и ООУ менее 10 мг/л.

Рис. 2.8. Песчаный фильтр [36]:

1 - узел регулирующий подачу стоков; 2 - вентиляционный стояк; 3 - песчаная загрузка; 4 - гравийная загрузка; 5 - дренажные трубы; 6 - смотровой колодец. См. также [1, 2, 11, 20, 25, 37].

 

Рис. 2.9. Оборотный песчаный фильтр [15]:

1 - фильтр грубой очистки (септик); 2 - оборотный резервуар; 3 - регулирующее устройство; 4 - песчаный фильтр; 5 - отводной клапан; 6 - насос.

Очень часто песчаные фильтры сочетают с септиками. В этом случае, как показали авторы обзора [25], при скорости фильтрации около 400 л/м2 песчаный фильтр можно использовать до 10 лет.

Для участков с близко подходящими к поверхности грунтовыми водами или плохо фильтрующими почвами предложено использовать песчано-почвенный фильтр, показанный на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Песчано-почвенный фильтр [1]. См. также [1, 2, 25].

Такой фильтр представляет собой небольшой участок земли, на естественный слой почвы которого насыпан слой песка. Очищаемая вода поступает сверху на песок, проходит через него, фильтруется через естественный слой почвы и смешивается с грунтовыми водами. Устройство требует систематического контроля распределительного узла и насосов.

Эффективность фильтрации зависит как от размеров частиц песка-заполнителя фильтра, так и от размеров задерживаемых частиц примесей и микроорганизмов. Вместе с тем, М. Strauss [11] отмечает, что эффективность быстрой фильтрации через песочные фильтры зависит от вида организмов и предшествующей обработки (табл. 2.2).

Из табл. 2.2 следует, что виды, имеющие большие размеры, задерживаются более полно. Например, яйца гельминтов и цисты простейших имеют сравнительно большие размеры (порядка 5 - 70 мкм), поэтому они, в основном, задерживаются песчаным фильтром. Существенно хуже задерживаются бактерии и вирусы. Хлорное железо коагулирует бактерии и вирусы и способствует более полному задерживанию их на фильтре.

Набор основных процессов очистки существенно расширяется при использовании песчано-почвенных фильтров. Очистку в слое почвы определяют не столько процессы механической фильтрации воды, сколько биоло-

Т а б л и ц а  2.2

Задерживание песчаным фильтром микроорганизмов [11]

Микроорганизмы, мкм

Удаление до, %

нормальные условия

в присутствии FeCl3

Яйца гельминтов, цисты простейших, 5 - 70

80

95

Бактерии, 1 - 10

50 - 60

90

Вирусы, 0,001 - 0,1

40

60

гические и биохимические процессы взаимодействия населяющей почву микрофлоры с присутствующими в воде веществами.

Спектр населяющих почву микроорганизмов, которые по особенностям строения и функционирования относят главным образом к растительным организмам, чрезвычайно велик. Его видовой и количественный состав зависит от типа и свойств почвы. Взаимосвязи между различными организмами согласно [36] можно показать с помощью следующей схемы:

 


В переработке веществ, поступающих в почву со сточной водой, ведущее место занимают бактерии. Это по численности наиболее представленный в почве класс растительных микроорганизмов. К бактериям в основном относятся одноклеточные бесхлорофильные микроорганизмы. Размеры бактерий существенно варьируют, но чаще всего в поперечнике составляют 0,5 - 1,0 мк, а в длине - 0,5 - 5,0 мк.

Очень велика роль в переработке органических веществ, обитающих в почве, актиномицетов и грибов. Бактерии, актиномицеты и грибы существуют как сапрофиты - организмы, использующие для питания органические вещества или паразитирующие на других высших и низших организмах. В верхних слоях почвы преобладают микроорганизмы - аэробы, использующие для жизни кислород. В нижних слоях почвы - анаэробы, которые могут существовать без доступа кислорода. В зонах, где содержание кислорода меняется, обычно поселяются факультативные микроорганизмы (или условные анаэробы), способные жить и присутствии кислорода и без кислорода.

В табл. 2.3 приведены данные по эффективности работы песчано-почвенных фильтров.

Т а б л и ц а  2.3

Эффективность работы песчано-почвенных фильтров (по данным [25]), %

Фильтр

БПК5

ХПК

Nобщ.

NH4

Pобщ.

Колииндекс

Песчаный

97

78

43

-

-

99

Песчано-почвенный

92

-

95

92

99

-

Песчано-почвенно-растительный*

95

89

-

91

> 89

> 99

* Последовательно соединены песчаный и почвенно-растительный фильтры.

 

 

 

 


ООО «Сибирские водные технологии »
www.water-tec.ru