Теоретическая часть. Биологический фильтр – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой

Биологический фильтр – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей: фильтрующей загрузки, помещенной 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.

Биологическая очистка заключается в окислении остающихся в воде после механической или физико-химической очистки органических загрязнений с помощью микроорганизмов, способных в процессе своей жизнедеятельности осуществлять минерализацию органических веществ. Биологическая очистка сточных вод может происходить в условиях близких к естественным (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды) и в искусственно созданных условиях (биологические фильтры и аэротенки). Процессы окисления в биофильтре протекают значительно интенсивнее.

Рисунок 8.1 – Схема биологического фильтра

На рисунке 8.1 представлена схема биологического фильтра с принудительной подачей воздуха. Исходная сточная вода по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2 и через водораспределительные устройства 4 равномерно разбрызгивается по площади фильтра. При разбрызгивании сточная вода поглощает часть кислорода воздуха. В процессе фильтрования через загрузку 5, в качестве которой используют шлак, керамзит, пластмассу, гравий и т. п., на загрузочном материале образуется биологическая пленка, микроорга-низмы которой поглощают органические вещества.

Интенсивность окисления органических примесей в пленке существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха через трубопровод 1 и опорную решетку 6 в направлении, противоположном фильтрованию. Очищенная от органических примесей вода выводится из фильтра через трубопровод 7.

Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путем естественной и искусственной вентиляции фильтра.

По конструктивному признаку биофильтры делятся на биофильтры с объемной загрузкой и с плоскостной загрузкой. В свою очередь, биофильтры с объемной загрузкой (гравий, шлак, керамзит, щебень и др.) делятся на:

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

- высоконагружаемые биофильтры (крупность фракции загрузочного материала 40–60 мм и высота загрузки 2–4 м;

- биофильтры большой высоты (башенные), имеющие крупность загрузочного материала 60–80 мм и высота загрузки 8–16 м.

Биофильтры с плоскостной загрузкой подразделяют на:

- биофильтры с жесткой засыпной загрузкой, в качестве загрузки используют керамические, пластмассовые и металлические засыпные элементы. В зависимости от материала загрузки плотность ее составляет 100 – 600 кг/м³, пористость 70–90%, высота слоя загрузки 1–6 м;

- биофильтры с жесткой блочной загрузкой; блочные загрузки выполняют из различных видов пластмассы (гофрированные, плоские листы или пространственные элементы), а также из асбестоцементных листов. Плотность пластмассовой загрузки 40–100 кг/м³, пористость 90–97%, высота слоя загрузки 2–1м. Плотность асбестоцементной загрузки 200–250 кг/м³, пористость 80–90%, высота слоя загрузки 2–6 м;

- биофильтры с мягкой или рулонной загрузкой, выполненной из металлических сеток, пластмассовых пленок, синтетических тканей (нейлон, капрон), которые крепятся на каркасах или укладываются в виде рулонов. Плотность такой загрузки 5–60 кг/м³, пористость 94–99%, высота слоя загрузки 3–8 м.

Капельные биофильтры применяют при расходах сточных вод до 1000м³/сут, а высоконагружаемые и большой высоты – до50 тыс. м³/сут. Плоскостные биофильтры с засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется применять при расходах до 10 тыс.м³/сут, с блочной загрузкой – до 50 тыс. м³/сут.

По технологической схеме работы биофильтры могут быть одноступенчатые и двухступенчатые, при этом режим работы назначается как с рециркуляцией, так и без нее.

К биофильтрам с плоской загрузкой следует отнести и погружные дисковые биофильтры, которые используют для очистки бытовых и производственных сточных вод при расходах до 1000 м³/сут. Диски выполняются из пластмасс, асбестоцемента или металла, и они имеют диаметр 0, 6–3 м. Расстояние между дисками 10–20 мм, частота вращения вала с дисками 1–10 мин^-1.

Капельные биофильтры в зависимости от расхода сточных вод и среднегодовой температуры воздуха размещают в неотапливаемых помещениях; допустимая величина БПК_полн сточных вод, подаваемых на биофильтр, составляет 20 мг/л; гидравлическая загрузка 1–3 м³/м³ в сутки.