Биологические фильтры

Биологические фильтры относятся к сооружениям биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях.

По производительности биофильтры подразделя­ют на капельные и высоконагружаемые.

По способу подачи воздуха различают биофильт­ры с естественной и искусственной вентиляцией. Для капельных биофильтров используют естественную вентиляцию, для высоконагружаемых — как естественную, так и искусственную вентиляцию. В последнем случае биофильтры называют аэрофильтрами.

Капельные биофильтры. Капельные биофильтры состоят из сле­дующих основных элементов: водонепроницаемого основания, дре­нажа, стенок (воздухонепроницаемых или воздухопроницаемых), фильтрующей загрузки и распределительного устройства. В плане капельные биофильтры могут иметь прямоугольную или круглую форму.

Сущность процессов, протекающих в биофильтре, такова. На по­верхности зерен загрузки фильтра сорбируются нерастворенные и коллоидные загрязнения, образуя биологическую пленку, заселен­ную микроорганизмами. Попадая на эту пленку, растворенные за­грязнения сточных вод окисляются микроорганизмами. Отмершая пленка смывается сточной жидкостью и выносится из тела био­фильтра.

Осветленная в первичных отстойниках сточная жидкость пери­одически через специальное устройство равномерно распределяется по площади биофильтра (рис. III.43). Пройдя через слой загрузки и дренаж, жидкость собирается системой лотков и отводится по ним во вторичный отстойник. Назначение вторичного отстойника состоит в задержании отмершей биологической пленки, выносимой из био­фильтра.

1— дозирующий бак; 2 — распределительная сеть; 3 —фильтрующая загрузка; 4 — дре­наж; 5 — сборный лоток
Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 1000 м³/сут.

Расчет капельного биофильтра заключается в определении объема загрузки, площади в плане, числа секций, размеров распредели­тельных устройств и лотков для сбора очищенной жидкости.

Рабочая высота биофильтра равна 1, 5—2 м.

Высоконагружаемые биофильтры. Эти фильтры отличаются от капельных особенностями конструктивного и эксплуатационного характера. К особенностям конструктивного характера относятся увеличение крупности зерен загрузки, изменение конструкции дни­ща и дренажа, увеличение высоты загрузки. Особенности эксплуа­тационного характера состоят в уменьшении перерывов в подаче жидкости и повышении гидравлической нагрузки на 1 м² площа­ди фильтра, что способствует вымыванию отмершей биологической пленки, в разбавлении в необходимых случаях поступающего стока очищенными сточными водами, т. е. в применении рециркуляции для снижения БПК-

По принципу действия различают высоконагружае­мые биофильтры, работающие на полную и неполную очистку.

По режиму работы высоконагружаемые биофильтры делят на работающие с рециркуляцией и без рециркуляции. Снижая БПК поступающих на биофильтры сточных вод, рециркуляция обес­печивает устойчивую работу фильтров.

По способу очистки высоконагружаемые биофильтры могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми. В первой сту­пени проводится частичная очистка воды, а во второй—полная.

По способу подачи воздуха различают высоко­нагружаемые биофильтры с естественной и искусственной вентиля­цией.

По высоте высоконагружаемые фильтры делят на низкие (до 2 м) и высокие (2 м и выше).

По виду загрузки высоконагружаемые фильтры могут быть с объемной загрузкой (гравий, щебень, керамзит и пр.) и с плоскостной загрузкой (кольца или обрезки из керамических или пластмассовых засыпных элементов, жесткая загрузка в виде ре­шеток или блоков из плоских или гофрированных листов и пр.).

Расчет высоконагружаемых биофильтров проводят в такой после­довательности.

1. Определяют коэффициент
K = L_a/L_t (III.25)

где L_a и L_t — БПК₂₀ сточной жидкости, поступающей на биофильтр, в БПК₂о очищенной сточной жидкости, мг/л.
2. По среднезимней температуре сточной жидкости и найденному значению К, используя табл. 39 СНиП 11-32-74, которая здесь не приводится, определяют рабочую высоту биофильтра Н, гидравли­ческую нагрузку q и количество подаваемого воздуха В. Рабочая высота биофильтра колеблется в пределах 2—4 м, гидравлическая
нагрузка — 10—30 м³/м² в сутки, количество подаваемого воздуха — 8—12 м³ на 1 м³ сточной жидкости.

L_a сточной жидкости должно быть не более 300 мг/л. При L,, бо­лее 300 мг/л необходима рециркуляция.
3. Определяют L_CM — БПК₂₀ смеси сточной жидкости для био­фильтров рециркуляцией и п — коэффициент рециркуляции:
(III.26)
(III.27)
4.Определяют площадь биофильтров, по формулам: в слу­чае их работы без рециркуляции
F = Q/q (III.28)
в случае их работы с рециркуляцией
F=Q(n + 1)/q, (III.29)

где Q — расчетный расход сточных вод, м/сут.

Конструктивные особенности биофильтров. В качестве загру­зочного материала для фильтров используют щебень и гальку проч­ных пород, а также керамзит и пластмассы. Крупность загрузочного материала для высоконагружаемых фильтров принимается равной 40—60 мм по всей высоте загрузки. Крупность материала нижнего поддерживающего слоя высотой 0, 2 м составляет 60—100 мм. Круп­ность загрузочного материала для капельных биофильтров прини­мается равной 30—50 мм с постепенным увеличением по глубине.

Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижными разбрызгивателями или подвижными реактивными оросителями. Наибольшее распространение из непо­движных разбрызгивателей получили спринклерные установки. Спринклерная установка состоит из дозирующего бака, распреде­лительных труб и спринклеров. Спринклерные головки-насадки, установленные на вертикальных отростках, соединены с распредели­тельными трубами, уложенными в теле биофильтра.

Для нормальной работы биофильтра необходима подача воздуха в. достаточном количестве. В капельных биофильтрах обычно ис­пользуется естественная вентиляция, создаваемая разностью тем­ператур наружного воздуха и тела биофильтра. В высоконагружае­мых биофильтрах воздух подается вентиляторами в пространство между дренажем и днищем.

В последние годы в отечественной и зарубежной практике нахо­дят распространение биофильтры, с пластмассовой загрузкой. Они имеют высокую производительности обеспечивают хорошую очист­ку. Высоту таких биофильтров принимают равной 3—4 м. В качестве загрузочного материала возможно применение блоков из поливинилхлорида, полистирола и других жестких, пластмасс.