1885г.
Контактные слои.
Нельзя прийти к заключению, что окислительный фильтр - единственный способ для обращения разлагаемых веществ в устойчивые соединения, так как контактные слои могут исполнить ту же самую работу, но иным способом. Контактные слои в настоящее время не так популярны, как были в недавнем прошлом, в особенности с тех пор, как Английская Парламентская Комиссия пришла к заключению, что один кубический фут щебня, в виде фильтра смачивания, может переработать более нечистот, чем тот же кубический фут в виде контактных слоев. Это заключение может удержать многих от постройки новых слоев, если только не будет найдено средство для уменьшения уклона, который нужен для них такой же, как и для фильтров смачивания.
Распределители окислительных фильтров.
По удалении взвешенных веществ из нечистот посредством осаждения или ликвификации бактериями в септическом резервуаре, остается еще разделаться с органическими веществами в растворе.
Благодаря исследованиям Шлезинга и Мюнца во Франции, Варингтона и Перси, Френкланда в Англии, мы теперь знаем, что содержания азот органические вещества могут быть превращены микроорганизмами в неорганические тела, содержащие азот, подобно селитре. Это превращение аналогично ферментации алкоголя в уксусную кислоту заводским путем, для чего на уксусных заводах льют по каплям алкоголь на пучок березовых веток, пропуская через него сильную струю воздуха. При этом процессе организм, известный под названием Mycoderma Aceti' и живущий на ветвях березы, извлекает из воздуха кислород и соединяет его с водородом алкоголя, причем образуется уксусная кислота и вода.
Заменяя алкоголь аммиачною жидкостью подобно нечистотам, на аппаратах завода уксусной кислоты можно получить селитру.
Исследования бактериологов доказали, что окисление нечистот не химический процесс, а биологический, и что материал, из которого построен фильтр, не имеет существенного значения, если только он выдерживает разрушительное влияние погоды и частицы его настолько велики, что капиллярное притяжение жидкости не препятствует свободному проходу воздуха в промежутки между зернами материала.
Для образования частицы азотнокислого соединения требуется около 60% кислорода. Подобно тому как содержания азот вещества превращаются в азотные, вещества содержания углерод окисляются в углекислоту и органические кислоты. Предполагают, что окисленный азот оставляет фильтр в виде Са (N03)2 или азотнокислой извести.
Отсюда понятно, что свободное проникновение воздуха в промежутки между зернами материала из которого составлен фильтр, необходимое условие для окисления, подобно тому, как это необходимо для превращения алкоголя в уксусную кислоту.
Поэтому, при устройстве окислительных фильтров приходится решать трудную задачу: придать фильтрующему материалу такую величину зерна, чтобы в промежутки между ними проникало полное количество необходимого воздуха, но в то же время, чтобы жидкость не проходила через фильтрующее вещество с большею скоростью, чем то необходимо для полной очистки.
Если зерна слишком мелких размеров, то вследствие капиллярного притяжения веществом жидкости, промежутки между ними переполняются ею и фильтр не пропускает достаточного количества воздуха, почему не происходить полное окисление. С другой стороны, если зерно фильтра больше, то жидкость проходить с такою скоростью, что не успевает окислиться.
Решением этого вопроса занимались химики, бактериологи и инженеры 15 лет. Первый метод фильтрации заключался в покрыли поверхности фильтра чистым, крупным песком, слоем в 6 д. Такое устройство, хотя и пропускало жидкость с должною скоростью, но поверхность фильтра закупоривалась капиллярным притяжением жидкости между частицами песка и воздух в слоях ниже песка не обновлялся после истощения запаса кислорода.
Далее пробовали устраивать фильтры со слоем песка на поверхности, но через которые проникали в некоторых местах гончарные трубы, выступавшие над поверхностью песка дюймов на шесть. При проходе нечистот через фильтрующий слой, жидкость увлекала с собою воздух. Такое устройство подверглось дальнейшему усовершенствованию применением автоматической промывной цистерны или сифона, посредством которых через каждые 15 минут подавалась жидкость на поверхность фильтра, проходившая через фильтрующий слой в течении 5 минуть. При прохождении жидкости через фильтр она увлекала с собою воздух, который располагался попеременными слоями с жидкостью.
Все фильтры, покрытые песком, требуют большого внимания, и если поверхность их закупоривается, то нитрификация прекращается тотчас, причем фильтру не дается отдых, пока не очистить песок. Пробовали вдувать в фильтр воздух, но такое устройство требует механической силы, что обходится дорого и неприменимо для отдельных установок при домах.
Пока производились эти опыты, вопрос был решен иными способами. Дибдин применил свои контактные слои, а полковник Дукат впервые устроил современный биологический фильтр.
По методу Дибдина выпускное отверстие контактного слоя закрывается и заполнение производится в течении часа, жидкость находится в контакте с фильтрующим слоем в течении двух часов, после чего жидкость выпускается в течение часа и фильтрующий слой остается пустым в течение четырех часов для аэрации. Таким образом, операция в каждом контактном слое производится в течении восьми часов или в сутки три раза. Если замечают, что жидкость не очистилась в достаточной степени, то период очистки доводят до 12 часов. Для малых фильтров период очистки обыкновенно продолжается не более 6 часов.
Современные фильтры смачивания основываются на применении разного рода приборов для равномерного распределения жидкости по всей поверхности фильтрующего слоя, через определенные промежутки времени, так что фильтрация жидкости чередуется с аэрацией. В начале фильтрация производилась в течении 8 часов при отдыхе в 16 часов в сутки, впоследствии период работы был доведен до 10 секунд, а теперь стараются устроить такую фильтрацию, при которой жидкость падала бы отдельною каплею на новых местах через каждую незначительную долю секунды, так что фильтр работает беспрерывно разными частями своей поверхности.
Распределители бывают вращающиеся, подвижные и неподвижные. Вращающиеся распределители требуют напора в три фута для приведения их в действие. почему неприменимы там, где чувствуется недостаток в уклоне. Вращающиеся распределители одинаково применимы как для больших фильтров, такт, и для малых и состоят из вертикальной оси, через которую проходить жидкость в насаженные на ней горизонтальные трубы в равных расстояниях по окружности. Эти трубки имеют целый ряд отверстий, через которые выливаются тонкие струи жидкости, разбивающаяся при ударе на особенные приспособления, которые вместе с тем служат для прочистки отверстий в случае закупорки.
Для больших установок употребляются аппараты, имеющие движение взад, почему в таком случае фильтрующему слою придают в план форму прямоугольника.
Из периодических распределителей, применяемых к домовым установкам, наиболее простой аппарат Фаррера.
Распределитель Фаррера состоит из одиночного или двойного опрокидывающегося корыта, смотря по размерам установки, из свинченных между собою наклонных ковшей, суживающихся книзу друг от друга, по которым жидкость стекает на нижнюю поверхность распределителя. Нижний перегиб имеет на расстоянии 4 д. друг от друга выступающие шипы. Перегнутым поверхностям распределителя придают такой наклон, чтобы жидкость текла по ним по возможности медленно, попадала бы на шипы, откуда каплями падает на фильтрующий слой. При таком медленном движении жидкость насыщается кислородом воздуха и в таком виде поступает в фильтрующий слой, где окончательно перерабатывается аэробическими бактериями. Окислитель Шодарта требует уклон не более шести дюймов, укладывается совершенно горизонтально и легко может переработать в сутки до 17 куб. футов жидкости на кв. фут поверхности, при толщине фильтрующего слоя в б футов.
