Биофильтры

 

Биологический фильтр — это очистное сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая преимущественно из аэробных микроорганизмов. Очистка сточных вод осуществляется вследствие жизнедеятельности указанных микроорганизмов.

При расчете биофильтров, согласно СНиП 11-32-74, необходимо определять коэффициент (степень) очистки:

 

K=L_a/L₁, (13.3.1)

 

где L_a — БПК_полн исходной сточной воды, мг/л; L₁ — БПК_П0ЛН очищенной воды, равной 15 мг/л.

Высоту фильтра Н (1,5-2 м) и гидравлическую нагрузку (1-3 м³ /(м²сут)) определяют с учетом среднезимней температуры сточной воды t (8-14°C) и вычисленного значения К.

БПК_П0ЛН сточных вод, поступающих на капельные биофильтры, должна быть не более 220 мг/л, а при большей величине следует предусматривать рециркуляцию. При этом допустимую БПК_ПШШ смеси исходной и рециркуляционной сточной воды вычисляют по формуле:

 

L_CМ=KL₁ (13.3.2)

 

Коэффициент рециркуляция будет равен:

 

n=(L_a-L_см)/(L_см-L₁)

(13.3.3)

Площадь биофильтра определяют по формуле:

F=Q/q, (13.13.4)

 

где Q — расчетный расход сточных вод, м³/сут; q — гидравлическая нагрузка, м ³/(м²сут).

 

При очистке сточных вод с рециркуляцией площадь биофильтра составит:

 

F=Q(n+l)/q, (13.3.5)

 

По конструктивным особенностям загрузочного материала все биофильтры делятся на два вида: 1) с объемной загрузкой; 2) с плоскостной загрузкой.

Биофильтры с объемной загрузкой можно разделять на следующие группы: а) капельные, с крупностью загрузочного материала 20-30 мм и высоту слоя загрузки 1-2 м; б) высоконагружаемые, с крупностью загрузочного материала 40-60 мм и высоту слоя загрузки 2-4 м; в) башенные (большой высоты), с крупностью загрузочного материала 60-80 мм и высоту слоя загрузки 8-16 м.

Капельные биофильтры можно рекомендовать при расходах сточных вод до 1000 м³ сут, высоконагружаемые и башенные — при расходах до 30-50 тыс. м³/сут.

В качестве загрузочного материала в биофильтрах с объемной загрузкой используют щебень, гравий, шлак, керамзит и другие материалы плотностью 500-1500 кг/м³, пористостью 40-50 %.

Биофильтры с плоскостной загрузкой подразделяют по типу загрузки:

а) жесткая засыпная загрузка в виде колец, обрезков труб и других элементов — могут быть использованы керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы (рис. 5.5) плотностью 100-600 кг/м³ и пористостью 70-90 % при высоте слоя 1-6 м;

б) жесткая блочная загрузка в виде решеток или блоков, собранных из чередующихся плоских и гофрированных листов (рис. 13.3.1) (из поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена, полистирола и др.) плотностью 40-100 кг/м³ и пористостью 90-97% при высоте слоя 2-16 м;

в) мягкая загрузка из металлических сеток, пластмассовых пленок или синтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепят на специальных каркасах или укладывают в виде рулонов — такая загрузка имеет плотность 5-60 кг/м³ и пористость 94-99 при высоте слоя до 3-8 м.

К биофильтрам с плоскостной загрузкой следует отнести и погружные биофильтры, представляющие собой, как правило, резервуары с днищем вогнутой формы, заполненные сточной водой. Вдоль резервуара, несколько выше уровня обрабатываемой сточной жидкости, установлен вал, на котором насажены пластмассовые, асбестоцементные или металлические диски диаметром 0,6-3 м. Расстояние между дисками составляет 10-20 мм, частота вращения вала с дисками 1-40 об/мин.

Конструктивно капельные биофильтры представляют собой прямоугольные и цилиндрические резервуары, заполненные загрузкой. Сверху биофильтры имеют оросители для распределения сточных вод по загрузке, в нижней части резервуаров имеются окна, обеспечивающие естественную или принудительную аэрацию поверхности биопленки, формирующейся на поверхности загрузки. Капельные биофильтры характеризуются капельным режимом орошения загрузки. Окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15-0,3 кг/(м³ сут) по снятой БПК, гидравлическая нагрузка на 1 м поверхности биофильтра— 1-3 м.

Погружные биофильтры представляют собой вращающиеся диски, барабаны, частично погруженные в сточную воду. Конструктивно они весьма схожи с конструкциями дисковых и барабанных вакуумных фильтров с наружной поверхностью фильтрования.

Капельные биофильтры любой производительности при среднегодовой температуре воздуха до 3°С и производительностью до 500 м³/сут при среднегодовой температуре воздуха 3-6°С следует размещать в отапливаемых помещениях. Фильтры производительностью более 500 м³/сут при среднегодовой температуре воздуха 3-6°С рекомендуется располагать в неотапливаемых помещениях облегченной конструкции.

Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры) отличаются от капельных большей окислительной мощностью, равной 0,75-2,25 кг/(м³сут) БПК, обусловленной лучшим обменом воздуха и незаиляемостью загрузки. Достигается это применением загрузочного материала повышенной крупности — 40-70 мм, увеличением рабочей высоты загрузки до 2-4м и гидравлической нагрузки до 10-30 м /(м³сут).

Высоконагружаемые биофильтры могут быть с естественной и искусственной аэрацией. Особенностью аэрофильтров является специальная конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом. Воздух в междудонное пространство подается вентиляторами под давлением 980 Па. Расход воздуха принимается равным 8-12 м на 1 м³ очищаемой воды.

На рис. 13.3.1 представлен элемент спиральной нагрузки, образованная путем спиральной намотки двух поливинилхлоридных лент (плоской и гофрированной) толщиной 0,5мм, скрепляемых между собой. Рулоны загрузки устанавли-вают вертикально, вплотную друг к другу.

На рис. 13.3.2 представлен биофильтр-стабилизатор, который состоит из высоконагружаемого биофильтра с рулонной пластмассовой загрузкой и расположенного под ним резервуара, который разделен на зону минерализации (стабилизатор) и зону отстаивания. Изъятие загрязнений из сточных вод осуществляется как закрепленной на сетке биопленкой, так и избыточной биопленкой, которая возвращается вместе с рециркулирующей водой на биофильтр. Сточная вода поступает в приемный резервуар, в который направляется и рециркулируемая вода из нижней части стабилизатора вместе с избыточной биопленкой. Смесь этих вод из приемного резервуара насосом подается на распределительное устройство биофильтра. Очищенная вода из стабилизатора попадает в зону отстаивания, где она осветляется, и по сборным лоткам отводится из установки. Загрузка биофильтра выполнена из винипластовой перфорированной пленки в виде вертикальных полотен с расстоянием между ними 50 мм.

Высота загрузки башенных биофильтров при БПК подаваемой на очистку сточной воды, равной 250, 300, 350, 450 и 500 мг/л, принимается соответственно 8, 10, 12, 14 и 16 м. Такие биофильтры могут быть одно- и двухступенчатыми. При наличии второй ступени следует устраивать промежуточный отстойник с периодом пребывания воды 1 ч. Размер фракций загрузки принимается равным 40—100 мм. Загрузка размещается на колосниковых решетках слоями по 2-4,5 м. Отношение диаметра шахты к ее высоте составляет 1:6-1:8, высота поддона равна 0,4 м. Аэрация загрузки — естественная.

return false">ссылка скрыта

Окислительная мощность биофильтров с пластмассовой загрузкой (рис. 13.3.3) по снятой БПК может достигать при полной очистке 2,7 кг/(м³ сут), а при неполной очистке — 4,5 кг/(м³ сут).

Пластмассовая загрузка имеет большую пористость (73—99 %) по сравнению с загрузкой из фракционных материалов (50 %), благодаря чему обеспечиваются лучшие условия обтекания биологической пленки воздухом и соответственно повышается производительность сооружений.

Наибольший технико-экономический эффект может быть получен при использовании биофильтров с пластмассовой загрузкой для неполной биологической очистки в качестве первой ступени двухступенчатой биологической очистки, а также при очистке сточных вод от небольших городов, поселков, промышленных предприятий и объектов. Пластмассовая загрузка может также успешно применяться при реконструкции и расширении станций очистки сточных вод с биофильтрами.

Листы полиэтилена сваривают в блоки прямоугольной и треугольной формы высотой 0,5—1 м. Нижний ряд блоков укладывают на поддерживающую решетку, после дующие ряды — друг на друга с поворотом каждого ряда блоков на 45° относительно предыдущего. Объем загрузочного материала одной секции биофильтра 56 м³.