1—40 мин-1.

Плоскостные биофильтры с засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется применять при расходах до 10 тыс. м3/сутки, с блочной загрузкой— до 50 тыс. м3/сутки, погружные биофильтры — для малых расходов до 500 м3/сутки.

Основные типы биофильтров

Капельные биофильтры. В капельном биофильтре сточная вода подается в виде капель или струй. Естественная вентиляция воздуха происходит через открытую поверхность биофильтра и дренаж. Такие биофильтры имеют низкую нагрузку по воде; обычно она колеблется от 0,5 до 1 м3 воды на 1 м3 фильтра.

Капельные биофильтры рекомендуется применять при расходе сточных вод не более 1000 м3/сутки. Они предназначаются для полной биологической очистки сточной воды.

Схема работы капельных биофильтров следующая: сточная вода, осветленная в первичных отстойниках, самотеком (или под напором) поступает в распределительные устройства, из которых периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через толщу биофильтра, попадает в дренажную систему и далее по сплошному непроницаемому днищу стекает к отводным лоткам, расположенным за пределами биофильтра. Затем вода поступает во вторичные отстойники, в которых выносимая пленка отделяется от очищенной воды.

При нагрузке по загрязнениям больше допустимой поверхность капельных биофильтров быстро заиливается, и работа их резко ухудшается.

Проектируются они круглыми или прямоугольными в плане со сплошными стенками и двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки и нижним — сплошным.

Высота междудонного пространства должна быть не менее 0,6 м для возможности периодического его осмотра. Дренаж биофильтров выполняют из железобетонных плит, уложенных на бетонные опоры. Общая площадь отверстий для пропуска воды в дренажную систему должна составлять не менее 5—8% площади поверхности биофильтров. Во избежание заиливания лотков дренажной системы скорость движения воды в них должна быть не менее 0,6 м/с.

Уклон нижнего днища к сборным лоткам принимается не менее 0,01, продольный уклон сборных лотков (максимально возможный по конструктивным соображениям) — не менее 0,005.

Стенки биофильтров выполняются из сборного железобетона и возвышаются над поверхностью загрузки на 0,5 м для уменьшения влияния ветра на распределение воды по поверхности фильтра. При наличии дешевого загрузочного материала и свободной территории небольшие биофильтры можно устраивать без стенок; фильтрующий материал в этом случае засыпается под углом естественного откоса. Наилучшими материалами для засыпки биофильтров являются щебень и галька.

Все примененные для загрузки естественные и искусственные материалы должны удовлетворять следующим требованиям: при плотности до 1000 кг/м3 загруженный материал в естественном состоянии должен выдерживать нагрузку на поперечное сечение не менее 0,1 МПа, не менее 10 циклов испытаний на морозостойкость; кипячение в течение 1 ч в 5%-ном растворе соляной кислоты; материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10% первоначальной загрузки биофильтров; загрузка биофильтров по высоте должна быть одинаковой крупности, и только для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м следует применять более крупную загрузку (диаметром 60—100 мм).

Высоконагружаемые биофильтры.

Конструктивно высоконагружаемые и капельные биофильтры практически не отличаются. Схема такого сооружения представлена на рис. 2

Рис. 2 Схема биофильтра

В начале текущего столетия появились биофильтры, которые у нас в стране получили название аэрофильтры, а за рубежом — биофильтры высокой нагрузки. Отличительной особенностью этих сооружений является более высокая, чем в обычных капельных биофильтрах, окислительная мощность, что обусловлено незаменимостью таких фильтров и лучшим обменом воздуха в них. Достигается это благодаря более крупному загрузочному материалу и повышенной в несколько раз нагрузке по воде.

Повышенная скорость движения сточной воды обеспечивает постоянный вынос задержанных трудноокисляемых нерастворенных примесей и отмирающей биопленки. Поступающий в тело биофильтра кислород воздуха расходуется в основном на биологическое окисление части загрязнений, не вынесенных из тела фильтра.

Конструктивными отличиями высоконагружаемых биофильтров являются большая высота слоя загрузки, большая крупность ее зерен и особая конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом.

Междудонное пространство должно быть закрытым, и туда подается вентиляторами воздух. На отводных трубопроводах должны быть предусмотрены гидравлические затворы глубиной 200 мм.

Особенностями эксплуатационного характера являются необходимость орошения всей поверхности биофильтра с возможно малыми перерывами в подаче воды и поддержание повышенной нагрузки по воде на 1 м2 площади поверхности фильтра. Только при этих условиях обеспечивается промывка фильтров.

Высоконагружаемые биофильтры могут обеспечить любую заданную степень очистки сточных вод, поэтому применяются как для частичной, так и для полной их очистки.

Как показали исследования, в одинаковых условиях (одинаковая высота и крупность загрузки, характер загрязнений, степень очистки сточных вод

и т.д.) высоконагружаемые биофильтры по сравнению с капельными имеют большую пропускную способность по объему пропускаемой через них воды, а не по количеству переработанных (окисленных) загрязнений. Повышенная же эффективность этих биофильтров по извлечению из сточных вод загрязняющих веществ достигается при увеличении высоты слоя загрузки, увеличении крупности зерен загрузки и лучшем воздухообмене. Очистные сооружения, в состав которых входят такие биофильтры, имеют суточную пропускную способность от 170 м 3 до 2 100 м 3 сточных вод.

Башенные биофильтры. Эти биофильтры имеют высоту 8—16 м и применяются для очистных станций пропускной способностью до 50 000 м3/сутки при благоприятном рельефе местности и при БПК очищенной воды 20—25 мг/л. В отечественной практике они распространения не получили.

Фильтры с плоскостной загрузкой. Для повышения пропускной способности биофильтров ис­пользуют плоскостную загрузку, пористость которой состав­ляет 70 - 90% . Рабочая поверхность для образования биопленки составляет от 60 до 250 м2/м3 загрузки. В этом заключается основное принципиальное отличие биофильтров с плоскостной загрузкой от биофильтров с объемной загрузкой. Биофильтр с плоскостной загрузкой, как правило, разме­щают в закрытом помещении, допустимое значение БПК поступающих сточных вод при полной биологической очистке -250 мг/м3; при неполной очистке – не ограничивается.

Однако, рекомендованный СНиП 2. 04.03. – 85 диапа­зон гидравлической нагрузки на биофильтры с плоскостной загрузкой, обеспечивающий стабильный эффект очистки сточных вод, может быть несколько расширен. Согласно исследованиям, проводимым еще в конце 70-х, начале 80-х годов 20 столе­тия, показали, что при изменении гидравлической нагрузки от 5 до 120 м3/(м2сут), на поверхности загрузки легко образу­ется биопленка, имеющая стабильный состав, при больших значениях по гидравлической нагрузке, эффект очистки со­ставлял 60% (Porcalowa Petra, 1978 г.) Эти данные подтверж­дают исследования, выполненные японскими учеными при изучении сверхвысоконагружаемых биофильтров с коэффи­циентом циркуляции 10-40 и гидравлической нагрузкой 150 – 250 м3/(м2 сут). По данным Яковлева С.В. и Воронова Ю.В. (Биологические фильтры, 1982 г.) изменение гидравлической нагрузки в преде­лах 10 – 32 м3/(м2 сут) существенно не влияет на микрофлору биопленки. При нагрузках более 32 м3/(м2 сут) в биопленке на­ряду с уменьшением числа крупных и появлением мелких форм реснитчатых, отмечено уменьшение количества коловраток и червей.