Задача №2. Расчет капельных и высоконагружаемых биофильтров

Применяемые расчетные формулы для проектирования биофильтров можно условно разделить на 2 группы: первую группу составляют формулы, описывающие взаимосвязь между различными параметрами, влияющими на процесс очистки, но касающихся механизма процесса, другую – формулы, основанные на представлениях о кинетике реакций окисления.

Таблица 14- Характеристики биофильтров по основным показателям

Показатель	Биофильтр
	капельный	высоконагружаемый
ОМ, г БПК/ (м3*с)	100-400	500-1500
БПКполн поступающих на очистку сточных вод, г О2/ м3	S0≤ 220 без рецирк S0≥220 с рецирк-ей	S0≤ 300 без рецирк S0≥300 с рецирк-ей
Рабочая высота Н, м	1,5 - 2	2-4
Гидравлическая нагрузка, q м3/(м2 сут)	1-3	10-30
Режим подачи сточных вод	периодически	непрерывно
Расход сточных вод, м3/сут	не более 1000	30– 60 тыс.
Высота неподвижного слоя насадки при одноступенчатом/ многоступенчатом фильтре, м	1,5-2,4/0,8-1,2	0,9-1,8/0,5-1,2
Очищенная вода имеет значения БПК5, г/м3	высоко-нитрифицированная БПК5 = 20	низко-нитрифицированная БПК5 = 30

Метод расчета биофильтров основан на определении окислительной возможности (ОМ) в граммах кислорода в сутки, которая может быть получена с 1 м³ загрузочного материала для снижения БПК_полн сточной жидкости до остаточной 15 г О₂/м³:

ОМ = (S₀- S) / V

ОМ - окислительная мощность, г БПК/ (м³*с)

V - объем загрузочного материала, необходимого для очистки 1 м³ сточной воды в сутки, м³

S₀ - БПК_полн поступающих на очистку сточных вод, г О₂/ м³

S - БПК_полн выходящих после очистных сооружений, г О₂/ м³

Зная суточное количество сточных вод Q и окислительную мощность ОМ, определяем общий объем загрузочного материала:

V = Q* (S₀- S)/ ОМ

где Q - расход сточных вод, м³/сут.

По расходу очищаемых сточных вод Q и гидравлической нагрузке q определяется общая площадь биофильтра F,м²:

F = Q/q

Или по формуле:

F = V/H,

где H - высота фильтра, м.

Коэффициент К рассчитывают по формуле:

К = S₀/S

Диаметр биофильтра, из выражения:

D = (4F/π)^0.5

При значениях S₀ выше допустимых необходимо предусмотреть рециркуляцию воды.

Расчет рециркуляции для капельных и высоконагружаемых биофильтров

Коэффициент рециркуляции определяют по формуле:

R = (S₀- S_см) / (S_см- S)

где R - коэффициент рециркуляции,

S_см - БПК_полн циркулирующей смеси, г О₂/ м³, определяемая по формуле

S_см = K_T S

где K_T - температурная константа потребления кислорода определяемая по уравнению

K_T = 0,117Т (Н/3) K₁₀

где K₁₀ - температурная константа при Т=8-10 ⁰С , K₁₀=4,4

Т - температура воды в летнее время, ⁰С.

Зная коэффициент рециркуляции определяют объем рецуркулирующей воды Q_R:

Q_R=Q*R

После чего вносятся уточнения по параметрам биофильтра с учетом рециркуляции:

F = (Q+ Q_R)/q

Необходимое количество воздуха для аэрации биофильтра В м³/сут, определяется по формуле:

B = B₀(Q+ Q_R)

Эффективность работы биофильтров Е% по очистке сточных вод, определяется :

E = (S₀- S)*100/ S₀