7.4 Технологічні параметри роботи біофільтрів

Для біофільтра, як і для будь–якого іншого типу біохімічного реактора, важливо знати кількість мікроорганізмів, які приймають участь у процесі очистки. Вагову кількість біоплівки, яка вкриває поверхню завантаження біофільтра, встановити практично неможливо. Але в будь–якому випадку маса біоплівки буде тим більшою, чим більша висота біофільтра і чим більша площа поверхні завантаження біофільтра. Для адсорбційних процесів, які відіграють дуже важливу роль при біологічній очистці стічних вод на біофільтрах, необхідно знати площу поверхні біоплівки, яка знову ж таки буде пропорційною площі поверхні завантаження біофільтра. Очевидно, що для різних матеріалів завантаження площа його поверхні в тілі біофільтра буде різною. Тому на практиці для характеристики маси й площі поверхні біоплівки користуються показником питомої поверхні завантаження.

Питома поверхня завантаження – це площа поверхні 1 м³ завантаження біофільтра, виражена в м². Питома поверхня завантаження, а значить і сумарна площа поверхні біоплівки, залежно від матеріалу завантаження змінюється в межах 50–350 м²/м³ і може досягати навіть 1000 м² на 1 м³ об'єму завантаження. Тому в біохімічних процесах у біофільтрах приймає участь велика кількість мікроорганізмів (біомаси), і тривалість процесу очистки (до 20 – 60 хвил) значно менша, ніж в аеротенках

Вентиляція біофільтрів необхідна для постачання киснем повітря аеробних мікроорганізмів біоплівки, а також для видалення з товщі завантаження вуглекислоти, яка утворюється в процесі їх життєдіяльності. На практиці застосовують природну вентиляцію й штучну, коли повітря в завантаження подається за допомогою вентиляторів. В обох випадках важливою є наявність у завантаженні достатньої кількості пор, через які атмосферне повітря надходить до біоплівки, тобто пористість завантаження.

Пористість завантаження – це виражене у відсотках відношення об'єму пор у завантаженні до загального об'єму завантаження.

Чим більша пористість матеріалу завантаження – тим краще буде надходити атмосферний кисень до біоплівки і тим ефективніше будуть здійснюватись біохімічні процеси в біофільтрі.

При штучній вентиляції завантаження користуються таким показником, як питома витрата повітря.

Питома витрата повітря – це кількість повітря в м³, що подається в біофільтр у розрахунку на 1 м³ очищуваних стічних вод.

Кількість кисню повітря, що використовується в біофільтрах, як і в інших спорудах біохімічної очистки, не перевищує 7–8 %. При цьому необхідна кількість повітря становить 8–16 м³ на 1 м³ стічних вод.

Для біохімічних реакторів із закріпленою біомасою, до яких відносяться біофільтри, надзвичайно важливим є своєчасне видалення надлишкової біоплівки, яка приростає в результаті окислення органічних речовин, а також затримання нерозчинних домішок, що надходять із очищуваними стічними водами. Як вказувалося раніше, процес відторгнення відпрацьованої біоплівки від завантаження в біофільтрах здійснюється постійно, по мірі збільшення товщини біоплівки. Тому ефективність видалення надлишкової біоплівки з тіла біофільтра буде визначатися здатністю стічних вод, що стікають по поверхні завантаження, до змивання з нього цієї біоплівки. При малих швидкостях обтікання завантаження стічними водами вже відпрацьована біоплівка може затримуватись у завантаженні й вкриватись свіжою біоплівкою чи, відриваючись від вищих шарів завантаження, затримуватись у нижчих його шарах. У результаті цього в біофільтрі будуть акумулюватись органічні нерозчинні речовини, які надалі потребуватимуть окислення киснем повітря, що надходить у біофільтр. З іншої сторони, збільшення швидкості обтікання завантаження може привести до відривання від нього біоплівки. Тому для нормальної експлуатації біофільтрів дуже важливо визначити оптимальний режим обтікання стічними водами поверхні завантаження, який суттєво впливає також і на надходження кисню повітря до біоплівки. Для підтримання оптимального режиму обтікання завантаження користуються таким показником, як гідравлічне навантаження на поверхню біофільтра – чи просто гідравлічне навантаження.

Гідравлічне навантаження – це витрата стічних вод в м³, яка може бути подана на біофільтр у розрахунку на 1 м² площі його поверхні за 1 добу.

Іноді гідравлічне навантаження визначають у розрахунку не на 1 м² площі поверхні завантаження, а на 1 м³ його об'єму.

Об'ємне гідравлічне навантаження – це витрата стічних вод в м³ яка може бути подана на біофільтр у розрахунку на 1 м³ його об'єму за 1 добу.

Очевидно, що об'ємне гідравлічне навантаження може розглядатись як кількість стічних вод, що може бути очищена в 1 м³ завантаження біофільтра за добу, чи як продуктивність біофільтра.

Особливістю режиму роботи біофільтра є забезпечення необхідної ефективності очистки стічних вод (наприклад, зниження БПКповн. очищених стічних вод до 15–20 мг/л при повній біологічній очистці) при їх одноразовому протіканні через завантаження. При цьому в залежності від матеріалу завантаження, режиму експлуатації біофільтра, виду очищуваних стічних вод за одиницю часу в одиниці об'єму завантаження буде окислюватись певна кількість забруднень, що характеризується таким показником, як окислювальна потужність біофільтра.

Окислювальна потужність біофільтра – це кількість забруднень по БПК_повн. чи БПК₅, яка може бути видалена із стічних вод протягом 1 доби в 1 м³ його завантаження.

Збільшення концентрації забруднень у стічних водах, що подаються на біофільтр, при незмінному матеріалі й висоті завантаження призведе до погіршання якості очистки і, як наслідок, до зміни окислювальної потужності. Тому окислювальна потужність завантаження біофільтра залежить від кількості забруднень, що надходять на біофільтр, а точніше, від органічного навантаження.

Органічне навантаження – це кількість забруднень по БПКповн чи БПК₅, яка надходить з очищуваними стічними водами в розрахунку на 1м³ завантаження біофільтра за 1 добу.

При очистці стічних вод на біофільтрах часто застосовують так звану рециркуляцію, коли очищувані стічні води, перед подачею на біофільтр, змішуються із вже очищеними стічними водами.

Коефіцієнт рециркуляції – це відношення витрат очищених і очищуваних стічних вод, які зміщуються перед подачею на біофільтри.