3. Очистка сточных вод на биологических фильтрах

3.1. Устройство биофильтра

Биологические фильтры предназначены для биологической очистки сточных вод. В них моделируются процессы самоочищения, происходящие в почве. Биофильтр представляет собой железобетонный резервуар с загрузкой. Он оборудован системой орошающих и дренажных устройств. Сточные воды проходят по загрузке сверху вниз. На поверхности загрузки развивается микрофауна. В биофильтрах она называется «биопленка» (в отличие от «активного ила» в аэротенках).

Взвешенные, коллоидные и растворенные органические соединения задерживаются на поверхности зерен загрузки и окисляются микрофлорой. Продукты распада, отмершая биопленка выносятся со сточными водами и оседают во вторичных отстойниках. Верхний слой биопленки составляют аэробные микроорганизмы. Чем больше поровое пространство фильтра, тем больше воздуха в загрузке и тем лучше условия для деятельности микроорганизмов.

Загрузка биофильтра

1 – зерна загрузки, 2 – аэробная зона, 3 - анаэробная зона.

рис.14:

Подача сточных вод на биофильтры осуществляется периодически: орошение чередуется с подачей воздуха в загрузку.

Подача воздуха, или вентиляция биофильтров, может быть естественной или искусственной. Естественная вентиляция биофильтров осуществляется через окна, расположенные в нижней части сооружения, по его периметру, на уровне междудонного пространства. За счет того, что сточные воды теплые, температура в загрузке биофильтра больше, чем температура окружающего воздуха. Нагретый воздух в загрузке поднимается вверх, образуя внутри разрежение. Поэтому воздух снаружи через окна подсасывается внутрь биофильтра. Искусственная вентиляция биофильтра (аэрофильтра) осуществляется за счет подачи воздуха от воздуходувок. Полный цикл «орошение-вентиляция» составляет не более 14 минут: в течение 5-6 минут подаются сточные воды, в следующие 5-8 минут – воздух.

Загрузка биофильтров должна быть испытана на прочность, морозоустойчивость, химическую стойкость.

Биофильтры могут размещаться в помещениях, отапливаемых или неотапливаемых, или на открытом воздухе. Это определяется теплотехническим расчетом или по опыту эксплуатации аналогичных сооружений. Биофильтры – незаглубленные сооружения, их устанавливают на землю, сточные воды отводятся от них открытыми лотками.

Биофильтр

1-железобетонный резервуар, 2-загрузка, 3-верхнее днище в виде решётки, 4-поддерживающий слой загрузки h=0,2м; d=70-100мм; 5-нижнее днище в виде лотков для сбора очищенной воды, 6-система орошения, 7-подача воздуха в загрузку, 8-гидравлический затвор для удержания воздуха в загрузке, 9-лоток для отвода очищенных сточных вод

рис.15

3.2. Параметры работы биофильтров

Основные параметры работы биологических фильтров представлены в табл.5.

По нагрузке биофильтры подразделяются на капельные и высоконагружаемые. Гидравлическая нагрузка - q (м³/м²*сут) – количество сточных вод, которое допускается подавать на 1 м² площади биофильтра в сутки.

БПК сточных вод, подаваемых в биофильтр, нормируется; она не должна превышать максимальную допустимую величину L^макс _доп, которая для разных типов биофильтров различна (см.табл.5). Если БПК сточных вод превышает эти величины, то устраивают биофильтры с циркуляцией сточных вод. Схема циркуляции сточных вод в биофильтре представлена на рис.16. Коэффициент рециркуляции K_rc показывает, какую часть расхода очищаемой воды необходимо возвратить на вход биофильтра для разбавления очищаемых сточных вод.

K_rc определяется по формуле:

/31/

где:

- L_en, L_ex – БПК соответственно исходной и очищенной воды;

- L_mix – БПК смеси исходной и циркулирующей (очищенной) жидкости, L_mix не должна превышать L^макс _доп.

Схема циркуляции сточных вод в биофильтре

а) в общем виде

Q*(1+ Krc ), (Lmix)

→ Q(Len) → Первичные

отстойники → Q(Len) → Биофильтры →Вторичные

отстойники → Q*(1+ Krc ), (Lex) → Q, (Lex) →

Krc *Q, (Lex)

L_mix = (L_en*Q + L_ex* K_rc *Q)/(Q+ K_rc *Q);

б) на конкретном примере

L_mix =(322*Q+15*0,5*Q)/1,5*Q=220 (мг/л).

Q – расход очищаемых сточных вод;

L_en, L_ex, L_mix – БПК соответственно исходной воды, очищенной воды и смеси исходной и циркулирующей (очищенной) жидкости;

K_rc – коэффициент рециркуляции

Рис.16

Капельные биофильтры проектируют для очистных станций небольшой производительности, с низкими БПК сточных вод. Иначе произойдет закупорка порового пространства с образованием анаэробных условий. При больших расходах и концентрациях проектируют высоконагружаемые биофильтры.

Возможность увеличения нагрузки на биофильтр по расходам и концентрациям достигается двумя путями:

- искусственной вентиляцией загрузки; биофильтры с искусственной вентиляцией называются аэрофильтрами - af,

- увеличением пористости загрузки; это достигается в биофильтрах с пластмассовой загрузкой - pf.

И то, и другое приводит к увеличению количества кислорода в загрузке. В результате активизируются окислительные процессы, возрастает скорость перехода загрязнений в биопленку.