7.3.4 Розрахунок аерофільтрів

Такі фільтри розраховують відповідно до вимог СНиП [5].

При БПК_П0ВН очищуваних стічних вод менше 300 мг/л високонавантажувані біофільтри влаштовуються без рециркуляції, а при БПКповн більше 300 мг/л – з рециркуляцією.

Розрахунок високонавантажуваних біофільтрів здійснюють у наступній послідовності:

1) визначають коефіцієнт аерофільтрів K_af за формулою (7.1)

2) за отриманим значенням K_af за табл. 38 СНіП [5] для даної середньозимової температури знаходять значення висоти завантаження аерофільтрів H_af (2–4 м), гідравлічне навантаження q_af ,м³/м²×добу, i питому витрату повітря q_a, що становить 8–14 м³/м³;

Якщо отримане значення K_af відрізняється від значень, що наведені в табл. 10.2, то для очистки без рециркуляції необхідно приймати H_af, q_af i q_a за найближчим більшим значенням K_af, а для очистки з рециркуляцією – за меншим (встановлювати за техніко–економічним розрахунком). БПК_повн суміші стічних вод, яка допустима для подачі на аерофільтри визначають за формулою:

. (7.3)

При БПК_повн вихідних стічних вод, що перевищують 300 мг/л, необхідно приймати .

Розрахункову площу поверхні біофільтрів визначають за формулою (7.2).

У випадку розрахунку біофільтрів з рециркуляцією після визначення БПК_повн суміші стічних вод, яка допустима для подачі на аерофільтри L_mix визначають коефіцієнт рециркуляції:

. (7.4)

Тоді загальна площа біофільтрів:

, (7.5)

де Q – середньодобова витрата стічних вод, м³/добу;

q_af – навантаження, м³, стічних вод на 1 м² площі аерофільтра на добу.

Залежно від прийнятої висоти завантаження фільтруючого матеріалу H_af і отриманої площі біофільтра визначають об’єм фільтруючого матеріалу:

. (7.6)

Необхідну питому витрату повітря q_a приймають в межах 8–12 м³/м² з урахуванням рециркуляційної витрати.

Кількість біоплівки, що виноситься із біофільтрів, приймають 28 г за сухою речовиною на людину за добу, вологість – 96 %.

7.4 Біофільтри з площинним завантаженням

Поява у 50–х роках ХХ сторіччя площинних – блочних, м’яких і засипних завантажуваних матеріалів дозволили значно збільшити продуктивність біологічних фільтрів.

Перевагами таких біофільтрів є компактність, вони мають невелику енергоємкість, надійні в експлуатації, не піддаються замуленню. Крім того, вони мають високу індустріальність будівництва, включаючи заводське виготовлення всього комплексу споруд невеликої потужності. Як завантаження використають блокові, засипні й рулонні матеріали з пластичних матеріалів, металу, азбестоцементу, кераміки, скла, дерева, тканин й ін.

Щільність площинних завантажуваних матеріалів (12,2–140 кг/м³) значно менша, ніж традиційних матеріалів з гравію або щебеню (1350– 1500 кг/м³), що дозволяє спростити й полегшити фундамент і конструкції огорожі біофільтрів. Поруватість таких матеріалів (87–98) більше ніж вдвічі вище ніж у об’ємних завантажень (40–50 %), що дозволяє відмовитися від примусової вентиляції й зекономити значну кількість електроенергії.

Цей тип біофільтрів дозволив перебороти багато недоліків, властивих біофільтрам: неіндустріальність будівництва, малу пропускну здатність, ненадійність роботи при перевантаженнях, відсутність завантажувального матеріалу й ін. Перевагу біофільтрам з площинним завантаженням слід віддавати в районах з важкими ґрунтовими умовами, сейсмічних районах, при наявності дешевих місцевих матеріалів і дефіциті електроенергії.

Біофільтри мають круглу, прямокутну і восьмигранну форму в плані.

Висота завантажувального шару 3–8 м, щільність завантаження 10–250 кг/м³, питома площа поверхні 60–250 м²/м³. Гідравлічне навантаження на 1 м³ об’єму біофільтра за добу становить 6–18 м³ .

Заглибні біофільтри являють собою комбіновані споруди для біологічного очищення, що мають ознаки біофільтрів й аеротенків. Бувають трубчасті, шнекові, дискові й барабанні.

Дискові біофільтри складаються з дисків діаметром 1–3 м, що збирають по 30–80 шт. і закріплюють на горизонтальному валу на відстані 10–30 мм один від одного. Диски приблизно на половину діаметра занурені в лоток, по якому протікає стічна вода, і повільно обертаються за допомогою електроприводу. Поступово на поверхні дисків з’являється біоплівка, яка за видовим складом утворюючих її мікроорганізмів не відрізняється від біоплівки біофільтрів із об’ємним і площинним завантаженням. При занурюванні в рідину здійснюється процес сорбції біоплівкою нерозчинних, колоїдних і розчинних забруднень, що містяться в стічних водах. Коли біоплівка знову опиняється у повітрі, відбувається інтенсивне поглинання кисню й окислення вже сорбованих забруднень. За рахунок обертання дисків здійснюється також аерація очищуваних стічних вод. Частина біоплівки, включаючи відпрацьовану, відривається від поверхні дисків, потрапляє в лоток і знаходиться в очищуваних стічних водах у завислому стані. Таким чином, процеси біохімічного окислення органічних забруднень стічних вод здійснюються як біоплівкою, закріпленою на поверхні завантаження (як і в біофільтрах), так і вільно плаваючою біоплівкою (аналогічно до аеротенків).

Дискові біофільтри доцільно використовувати для очистки стічних вод малих населених пунктів з витратою до 500–1000 м³/добу, а також стічних вод від окремих будівель, кемпінгів, будинків відпочинку, санаторіїв, таборів, вахтових селищ тощо. Вони знайшли застосування і для очищення стічних вод підприємств, що знаходяться в сільській місцевості (молокозаводи, спиртні заводи, консервні заводи).

Барабанні біофільтри є подальшою модифікацією дискових біофільтрів. Основним елементом таких біофільтрів є барабан, жорсткий корпус якого обтягується сіткою і поділяється усередині радіальними поздовжніми перегородками на 6–8 секторів, які заповнюються завантаженням.

Питання для самоконтролю:

1. Яке призначення мають і для яких умов роботи призначені біофільтри?

2. Як класифікують біофільтри за умовами аерації й за матеріалами завантаження?

3. Краплинні та високонавантажувані біофільтри, їх відмінні особливості.

4. Конструкція біофільтрів (основні елементи).

5. Принцип дії біофільтрів.

6. Системи розподілу стічних вод по поверхні біофільтра.