2. Високонавантажувальний біофільтр

Характерною відмінністю високонавантажуваних біофільтрів (рис. 4) від краплинних є їх більша продуктивність та окислювальна потужність, що зумовлюється незамулюваністю їх завантаження і кращим обміном у них повітря. Це досягається завдяки застосуванню більш крупного матеріалу завантаження - до 40 – 70 мм, збільшенню його висоти до 2 – 4 м, підвищеному гідравлічному навантаженню – до 10 – 30 м³/(м²*добу), а також застосуванню штучної вентиляції завантаження. У зв’язку з підвищенням гідравлічного навантаження повна біологічна очистка забезпечується при значеннях БПК_повносвітлених стічних вод, що подаються на високонавантажувані біофільтри, які не перевищують 300 мг/л.

Підвищена швидкість протікання стічних вод по поверхні завантаження, яка досягається його практично безперервним зрошуванням, забезпечує постійне вимивання з біофільтра надлишкової біологічної плівки і важкоокислюваних грубо-дисперсних домішок стічних вод. Таким чином, кисень повітря, що надходить у високонавантажувані біофільтри, використовується на окислення лише органічних забруднень, які адсорбуються на поверхні біоплівки, і не витрачається на окислення надлишкової біоплівки й грубо-дисперсних домішок очищуваних стічних вод. Ця обставина пояснює більшу окислювальну потужність високонавантажуваних біофільтрів у порівнянні з краплинними.

Згідно СНиП 2.04.03-85 кількість надлишкової біоплівки, яка виноситься із високонавантажуваних біофільтрів, складає 28 г/(жит*добу) за сухою речовиною, а її вологість - 96 %. Надлишкова біоплівка з високонавантажуваних біофільтрів швидко загниває, а тому вона повинна піддаватись наступній стабілізації.

Рисунок 4 – Високонавантажуваний біофільтр

1–корпус; 2–завантаження; 3–реактивний зрошувач; 4–дренаж; 5–гідрозатвор; 6–суцільне дно; 7–вентиляційна камера

Високонавантажувані біофільтри відрізняються від краплинних також і біоценозом біоплівки. У біоплівці високонавантажуваних біофільтрів переважають бактерії, в ній мало найпростіших, відсутні личинки комах, плісняві грибки. Біоплівка високонавантажуваних біофільтрів набагато тонкіша від біоплівки краплинних біофільтрів.

У вітчизняній практиці високонавантажувані біофільтри звичайно влаштовують із збірного залізобетону у вигляді циліндричних резервуарів діаметром 6, 12, 15, 18, 21, 24, 27 і 30 м. Як і для краплинних, кількість робочих високонавантажуваних біофільтрів на очисній станції приймається в межах 2 – 8 шт. Дно біофільтрів виконується з монолітного залізобетону з похилом до збірного лотка (звичайно влаштовується один лоток), дренажне перекриття - із збірних колосникових решіток. Надійна робота високонавантажуваних біофільтрів досягається за умови рівномірного безперервного зрошення водою його поверхні, яке здійснюється в більшості випадків за допомогою радіальних реактивних зрошувачів, що обертаються.

В окремих випадках, коли БПК_повночищуваних стічних вод більша від граничного для високонавантажуваних біофільтрів значення 300 мг/л, застосовується рециркуляція очищених стічних вод, яка забезпечує розбавлення очищуваних стічних вод, збільшення гідравлічного навантаження на біофільтр, підвищення ефекту очистки стічних вод. Зазвичай для рециркуляції використовується очищена стічна вода, яка забирається з каналу після вторинного відстійника (рис. 5, a) і змішується з очищуваними стічними водами перед біофільтром.

Рециркуляційна рідина вміщує нітрити, нітрати, розчинений кисень, аеробні мікроорганізми й ферменти. При змішуванні її з очищуваною водою відбувається «освіження» стічних вод, як правило, підвищується рН, зменшується запах. Головна перевага рециркуляції полягає в тому, що отримувана суміш стічних вод і рециркуляційної рідини набуває властивостей, які забезпечують високу ефективність окислення забруднень біоплівкою . При рециркуляції набагато ефективніше працюють нижні шари завантаження біофільтра.

Рисунок 5 – Схеми очистки стічних вод на біофільтрах з рециркуляцією очищеної води:

а) – подача очищеної води перед біофільтром; б) – подача очищеної води з надлишковою біоплівкою перед первинним відстійником; 1 – первинний відстійник; 2 – біофільтр; 3 – вторинний відстійник; 4 – рециркуляційна вода; 5 – насос; 6 – надлишкова біоплівка; 7 – сирий осад; 8 – рециркуляційна вода з біоплівкою.

Роль рециркуляції підвищується ще більше у випадку, коли очищена вода повертається разом із біоплівкою і змішується потім з неочищеними стічними водами перед первинними відстійниками (рис. 5, б). За рахунок цього вже в первинних відстійниках розпочинається процес біологічної очистки стічних вод. При використанні цієї схеми рециркуляції об’єм вторинних відстійників можна не збільшувати, оскільки рециркуляційна рідина не надходить у їх відстійну зону.

Високонавантажувані біофільтри можуть забезпечити будь-який заданий ступінь очистки стічних вод, а тому знайшли використання як для повної, так і для неповної біологічної їх очистки на очисних станціях продуктивністю до 50000 м³/добу. При необхідності високонавантажувані біофільтри можуть також працювати і за двоступінчастою схемою.