26.1. Общие сведения, биологические фильтры
Биологический фильтр — очистное сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая преимущественно из аэробных микроорганизмов. Очистка сточных вод осуществляется вследствие жизнедеятельности указанных микроорганизмов. По характеру загрузочного материала биологические фильтры могут быть разделены на два вида: с объемной (зернистой) и плоскостной загрузкой.
В биологических фильтрах с объемней загрузкой используют щебень прочных горных пород, гальку, шлак, керамзит, а в фильтрах с плоскостной загрузкой — пластмассы, способные выдержать температуру 6—30° С без потери прочности. Тщательно отсортированный загрузочный материал (кроме пластмасс) должен быть прочным и морозостойким и должен выдерживать без потери прочности:
1) нагрузку не менее 100 кПа (1 кгс/см2) при насыпной плотности до 1000 кг/м3 в естественном состоянии;
2) 5-кратную пропитку насыщенным раствором сернокислого натрия;
3) 10-кратное замораживание;
4) кипячение в течение, 1 ч в 5%-ном растворе соляной кислоты, количество которой (по массе) должно превышать навеску испытуемого материала в 3 раза.
Биологические фильтры с объемной загрузкой могут быть капельными, высоко-нагружаемыми и башенными.
Капельные фильтры наиболее просты по конструкции и загружаются материалами мелких фракций, имеющими развитую макропористую поверхность. Объем загрузки таких фильтров отличается повышенной концентрацией микроорганизмов. Недостаток капельных фильтров — заболачивание загрузки, снижающее степень очистки сточ¬ных вод.
Этот недостаток устранен в высоконагружаемых биологических фильтрах путем увеличения гидравлической нагрузки и укрупнения загрузочного материала. При поступлении на биологические фильтры сравнительно концентрированных сточных вод для повышения гидравлической нагрузки применяется рециркуляция очищенных вод. В целях улучшения воздухообмена в загрузке фильтров осуществляется искусственная аэрация с помощью вентиляторов. В связи с повышением гидравлической нагрузки для обеспечения полной биологической очистки сточной воды необходимо увеличить высоту сооружения по сравнению, с капельными биологическими фильтрами.
Требования к фракционному составу загрузочного материала биологических фильтров различных видов приведены в табл. 26.1. Капельные фильтры применяют при расходах сточных вод до 1000 м3/сут; они обеспечивают полную биологическую очистку (до БПК 15 мг/л). Высоконагружаемые и башенные фильтры рекомендуется использовать при расходах сточных вод до 50 тыс. м3/сут как для полной, так и для неполной биологической очистки. Применение высоконагружаемых биологических фильтров должно быть обосновано технико-экономическим сравнением их с аэротенками.
Примечания:
1. Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы в загрузочном материале допускается не более 5%.
2. Для нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м во всех случаях используется материал с крупностью зерен 70—100 мм.
Биологические фильтры с плоскостной загрузкой обладают значительно более высокой окислительной способностью, чем фильтры с объемной загрузкой. По характеру загрузочного материала эти фильтры различаются:
а) с жесткой засыпной загрузкой из пластмассовых колец, обрезков труб, шариков и других материалов;
б) с жесткой блочной загрузкой, изготовляемой из плоских или гофрированных листов, монтируемых в блоки;
в) с мягкой загрузкой из металлических сеток, полимерных пленок или синтетических тканей, прикрепляемых на каркасах или укладываемых в виде рулонов.
Материал для плоскостных загрузок должен быть механически прочным, стойким к биологическому разложению и не должен содержать токсичные для микроорганизмов компоненты.
Применяются также погружные биологические фильтры, представляющие собой вращающиеся диски, барабаны или другие конструкции, частично погруженные в сточную воду.
Биологические фильтры с жесткой засыпной и мягкой загрузкой рекомендуется применять при расходах сточных вод до 10 тыс. м3/сут, а фильтры с жесткой блочной загрузкой — до 50 тыс. м3/сут как для полной, так и неполной очистки. Погружные фильтры успешно применяются при малых расходах сточных вод — до 500 м3/сут.
Распределение сточных вод по поверхности прямоугольных в плане — фильтров осуществляется стационарными разбрызгивающими оросителями (спринклерами), а в круглых фильтрах — вращающимися оросителями (реактивными). В стационарные оросители вода подается периодически из дозирующего устройства. Наиболее распространенным дозирующим устройством является бак с сифоном. Для распределения сточных вод по поверхности биологических фильтров небольшой производительности используют дырчатые трубы, а в качестве дозирующих устройств — опрокидывающиеся желоба.
На очистной станции должно быть не менее двух и не более восьми секций фильтров (причем все они должны быть рабочими).