8.6.2 Расчет сооружений для биологической очистки сточных вод

8.6.2.1 Биофильтр.

Биологический фильтр - сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической плёнкой, образованной колониями аэробных микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей: фильтрующей загрузки, помещённой в резервуар круглой или прямоугольной формы в плане; водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра; дренажного устройства для удаления профильтровавшейся воды; воздухораспределительного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путём естественной или искусственной вентиляции фильтра.

Процессы окисления, происходящие в биофильтре, аналогичны процессам, происходящим в других сооружениях биологической очистки, и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.

Биофильтры могут работать на полную и неполную биологическую очистку и классифицируются по различным признакам, основным из которых является конструктивная особенность загрузочного материала (объёмная и плоскостная загрузка). Биофильтры с объёмной загрузкой подразделяют на:

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

- высоконагружаемые, с крупностью загрузочного материала 40-60 мм и высотой слоя загрузки 2-4 м;

- башенные (большой высоты), с крупностью загрузочного материала 60-80 мм и высотой слоя загрузки 8-16 м.

К биофильтрам с плоскостной загрузкой относятся:

- биофильтры с жесткой засыпной загрузкой, где в качестве загрузки используют керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы; в зависимости от материала загрузки плотность её составляет 100-600 кг/м , пористость 70-90 %, высота слоя загрузки 1-6 м;

- биофильтры с жесткой блочной загрузкой – блочные загрузки выполняют из различных видов пластмассы, а также из асбестоцементных листов; плотность пластмассовой загрузки 40-100 кг/м , пористость 90-97%, высота слоя загрузки 2-16 м; плотность асбестоцементной загрузки 200-250 кг/м , пористость 80-90%, высота слоя загрузки 2-6 м;

- биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, пластмассовых плёнок, синтетических тканей, которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов; плотность такой загрузки 5-60 кг/м , пористость 94-99%, высота слоя загрузки 3-8 м.

Капельные биофильтры применяют при расходах сточных вод до 1000 м /сут, а высоконагружаемые и башенные – до 50 тыс.м /сут. Плоскостные биофильтры с засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется использовать при расходах до 10 тыс. м /сут, с блочной загрузкой – до 50 тыс. м /сут.

По технологической схеме работы биофильтры могут быть одноступенчатыми при БПК_полн менее 500 мг/л и двухступенчатыми при большем значении БПК_полн. При этом режим работы биофильтров назначается с рециркуляцией – при БПК_полн более 300 мг/л, и при меньшем значении БПК_полн без неё.

Учитывая производительность проектируемой очистной станции а также вышеизложенное к проектированию принимаем высоконагружаемые биофильтры одноступенчатые с рециркуляцией.

Схема высоконагружаемого биофильтра представлена на рисунке 8.4.

Рис.8.4 Схема круглого в плане биофильтра с реактивным оросителем.

Для расчёта биофильтров сначала определяют коэффициент К:

где: , - сточных вод (поступающих и очищенных ) мг/л;

После сооружений механической очистки уменьшается на 20 %, и составит - =394,827 мг/л, а величину принимаем равной - =15 мг/л. БПК сточных вод подаваемых для очистки на высоконагружаемый биофильтр не должно превышать более 300 мг/л.

Так как, >300 мг/л, расчет ведем с рециркуляцией. При К= 20 из табл. 38 [6] принимаем меньшее ближайшее значение К=12,00. Тогда параметры биофильтра будут:

-расход воздуха =12 на 1 воды

-гидравлическая нагрузка q₀=20

-высота биофильтра Н=4м

-Т=14

Определяем исходной смеси и рециркуляционной сточной воды, подаваемой на аэрофильтры.

Коэффициент рециркуляции определяем из соотношения:

Общая площадь аэрофильтров

Принимаем 4 биофильтра круглой формы в плане диаметром 32м.

Круглые биофильтры компонуются в группу из четырёх штук.

Суточный расход подаваемой на обработку биопленки после высоконагружаемых биофильтров составляет:

где: a – расход избыточной биопленки выносимой из высоконагружаемых биофильтров, надлежит принимать а =28 гр/чел.сут, Р_б – влажность биопленки, Р_б =96 %, - плотность биопленки: =1,0 т/м³, п.6.135 [6]

Часовой расход биопленки составит:

Необходимые данные [6] к расчёту биофильтров приведены в приложении 15 пособия