85. Биофильтры.

Биологический фильтр – 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.

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

В свою очередь, биофильтры с объемной загрузкой можно разделить на следующие группы:

а) капельные, имеющие круп­ность фракций загрузочного ма­териала 20—30 мм и высоту слоя загрузки 1—2 м;

б) высоконагружаемые, имею­щие крупность фракций загрузоч­ного материала 40—60 мм и высоту слоя загрузки 2—4 м;

в) башенные (большой высоты), имеющие крупность фракций 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; при обо­сновании применение высоконагру­жаемых биофильтров допускается на станциях большей пропускной спо­собности.

В качестве загрузочного матери­ала в биофильтрах с объемной заг­рузкой используют щебень, гравий, шлак, керамзит и другие материа­лы плотностью 500—1500 кг/м³ и пористостью 40—50 % [9].

Биофильтры с плоскостной заг­рузкой можно разделить на группы по типу загрузки:

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

б) жесткая блочная в виде ре­шеток или блоков, собранных из чередующихся плоских и гофриро­ванных листов, — могут быть использованы различные виды пластмасс (поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полистирол и др.) плотностью 40-100 кг/м³ и пористостью 90-97 % при высоте слоя 2-16 м, а также асбестобетонные листы плотностью 200-250 и пористостью 80-90% при высоте слоя 2-6 м;

в) мягкая 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 мин ^-1.Биофильтры с жесткой засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется применять при расходах сточных вод до 10 тыс. м³/сут, а биофильтры с жесткой блочной загрузкой — при расходах до 50 тыс. м³/сут. Погруж­ные биофильтры с успехом приме­няются при малых расходах сточ­ных вод, до 500 м³/сут. Конструктивно капельные, вы­соконагруженные, башенные, с же­сткой и мягкой загрузкой биофиль­тры представляют собой прямоугольные и цилиндрические резер­вуары, заполненные загрузкой (в хи­мической технологии загрузка име­нуется насадкой). 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.Принципиально все перечислен­ные выше биофильтры отличаются видом загрузки и удельной нагруз­кой по сточным водам.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 характеризуются капельным режимом орошения заг­рузки. При поступлении сточных вод с перерывами в течение суток стро­ительство открытых биофильтров или их размещение в не­ отапливаемых помещениях облегченной конструкции должно быть обосновано теплотехническим рас­четом с учетом опыта эксплуата­ции биофильтров в аналогичных

Высоконагружаемые биофильтры Высоконагружаемые биофильтры отличаются от капель­ных большей окислительной мощно­стью, равной 0,75—2,25 кг/(м³  сут) ВПК, обусловленной лучшим обме­ном воздуха и незаиляемостью заг­рузки. Достигается это применени­ем загрузочного материала повы­шенной крупности — 40-70 мм, уве­личением рабочей высоты загрузки до 2—4 м и гидравлической нагруз­ки до 10—30 м³/(м² сут).

Высоконагружаемые биофильт­ры могут быть с естественной и ис­кусственной аэрацией. В отечествен­ной практике широкое распрост­ранение получили сооружения с искусственной вентиляцией — аэрофильтры. Особенностью аэро­фильтров является специальная конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом. Воздух в между­донное пространство подается вен­тиляторами под давлением 100 мм вод. ст. (981 Па) у ввода в аэрофильтр. Удельный расход воздуха принима­ется равным 8—12 м³ на 1 м³ очища­емой воды. Для предотвращения потери воздуха на отводных трубо­проводах необходимо устраивать гидравлические затворы глубиной 200 мм.

Биофильтры с пластмассовой загрузкой

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.

Окислительная мощность рассмат­риваемых биофильтров по снятой ВПК может достигать при полной очистке 2,7 кг/(м³ сут), а при непол­ной очистке — 4,5 кт/(м³ сут).

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.

Биофильтры с пластмассовой загрузкой делятся на следующие группы:

а) с жесткой засыпной загруз­кой в виде колец; обрезков труб и других элементов плотностью 40— 100 кг/м³ и пористостью 70—90 %;

б) с жесткой блочной загрузкой в виде решеток или блоков, собран­ных из чередующихся плоских и гоф­рированных листов; в качестве заг­рузки могут быть использованы раз­личные виды пластмасс (поливинилхлорид, полиэтилен) плотностью 40—100 кг/м³ и пористостью загру­зочного материала 90—97 %; в) с мягкой загрузкой из плас­тмассовых пленок, которые крепят на специальных каркасах или ук­ладывают в виде рулонов с плот­ностью 5—60 кг/м³ и пористостью 94 – 99 %.

В качестве загрузки фильтров применяют пластмассы, способные выдержать температуру 6 —30 °С без потери прочности.

Рисунок 6 – Биофильтр с пластмассовой загрузкой: 1 –ороситель; 2- подающий трубопровод; 3 – блок загрузки из гофрированных листов полиэтилена; Б – 1, Б – 2 и т.д. – блоки пластмассовой загрузки

Листы полиэтилена сваривают в блоки прямоугольной и треуголь­ной формы высотой 0,5 - 1 м. Ниж­ний ряд блоков укладывают на под­держивающую решетку, после­дующие ряды — друг на друга.