1.2.1. Капельные биофильтры

На капельных биофильтрах (рис. 1) происходит полный процесс очистки сточных вод. БПК_полн. сточной воды должно быть не более 220 мг/л. БПК_полн. очищенной воды принимается 15 мг/л. Если начальное БПК больше 220 мг/л, то предусматривают рециркуляцию очищенных сточных вод [1, п. 6.128].

Количество избыточной биологической плёнки на станциях очистки с капельными биофильтрами принимается 8 г/сут. по сухому веществу на 1 чел. Влажность биоплёнки – 96 %. Производительность капельного биофильтра от 500 до 1000 м³/ сут., при большей производительности размеры сооружений велики и экономически невыгодны.

Окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15 – 0,3 кг/(м³_*сут.) по снятой БПК. Гидравлическая нагрузка на 1 м² биофильтра 1 – 3 м³/сут. В капельных биофильтрах используют загрузочный материал с крупностью фракций 25 – 40 мм; рабочая высота фильтра 1,5 – 2 м. Нижний поддерживающий слой высотой 0,2 м загружается материалом крупностью 70 – 100 мм.

Рис. 1. Капельный биофильтр:

1 – дозирующие баки сточной воды; 2 ‑ спринклеры; 3 – загрузка биофильтра;

4 – стенки железобетонные; 5 – подача сточной воды на очистку

В днище распределительных лотков устраиваются отверстия, поэтому вода на фильтрующую поверхность подаётся в виде отдельных капель или струй. При проектировании разбрызгивателей следует принимать начальный свободный напор около 1,5 м, а конечный – не менее 0,5 м; диаметр отверстий – 13-40 мм; высоту расположения головки над поверхностью загрузочного материала – 0,15-0,2 м; продолжительность орошения на капельных биофильтрах при максимальном притоке воды – 5-6 мин.

Скорость движения жидкости в начале труб 0,5 – 1 м/с; скорость истечения жидкости из отверстий не менее 0,5 м/с, диаметр отверстий не менее 10 мм.

Вентиляция естественная через отверстия в его стенах, располагаемые равномерно по периметру междонного пространства и оборудованные заслонками. Площадь вентиляционных отверстий должна быть не менее 1 % от площади биофильтра.

Расчёт капельных биофильтров

1 способ по окислительной мощности: Последовательность расчёта следующая:

1. Определяется объём фильтрующей загрузки по окислительной мощности (ОМ), которая принимается по табл. 1 в зависимости от среднегодовой температуре воздуха и воды.

Таблица 1

Значения окислительной мощности биофильтра от температуры

Температура воздуха среднегодовая	ОМ в граммах кислорода, сут./м3
	отапливаемое помещение	неотапливаемое помещение
< +3C	200	-
+3 до 6 C	250	150
6 до 10 C	300	250
более 10 С	-	300

Примечание: ОМ – количество кислорода в сутки, выражаемое в граммах БПК, необходимое для 1 м³ фильтрующего материала.

2. Удельный объём фильтрующего материала определяется по формуле

, м³/(м²сут.), (1)

где L_en и L_ex – БПК_полн исходной и очищенной воды соответственно, г/м³;

3. Общий необходимый объём фильтрующей загрузки определяется по формуле

, м³. (2)

2 способ по гидравлической нагрузке: капельные биофильтры рассчитываются по гидравлической нагрузке согласно п. 6.129 СНиП [1]:

1. Определяют соотношение величин исходной и очищенной сточной жидкости К_bf по формуле

К_bf = . (3)

2. В зависимости от гидравлической нагрузки q_bf и температуры воды T_w и рабочей высоты биофильтра Н_bf по табл. 2 или [1, табл. 37] находится требуемое значение коэффициента К_bf, которое сравнивается с расчётным по формуле (3). Если расчётное значение превышает табличное, то необходимо предусматривать рециркуляцию.

Коэффициент рециркуляции определяется по формуле

, (4)

здесь L_mix – БПК_полн смеси исходной и циркулирующей жидкости.

Таблица 2

Значение требуемого коэффициента К_bf в зависимости от температуры воды

и гидравлической нагрузки

qbf, м3/(м2сут.)	Коэффициент Кbf при температуре Tw С и высоте Нbf, м
	Tw =8		Tw =10		Tw =12		Tw =14
	Нbf =1,5	Нbf =2	Нbf =1,5	Нbf =2	Нbf =1,5	Нbf =2	Нbf =1,5	Нbf =2
1,0	8,0	11,6	9,8	12,6	10,7	13,8	11,4	15,1
1,5	5,9	10,2	7,0	10,9	8,2	11,7	10,0	12,8
2,0	4,9	8,2	5,7	10,0	6,6	10,7	8,0	11,5
2,5	4,3	6,9	4,9	8,3	5,6	10,1	6,7	10,7
3,0	3,8	6,0	4,4	7,1	6,0	8,6	5,9	10,2

3. Общий объём фильтрующей загрузки определяется по формуле (5) или (5а)

, м³, (5)

или с учётом циркулирующей жидкости

, м³. (5а)

4. Необходимая площадь поверхности биофильтров определяется по формуле

, м². (6)

Необходимо выбрать типовой биофильтр и найти его площадь (принимается кратно трём). Например, f=ВхА= 3х6, 6х6, 6х9 м².

Необходимое количество биофильтров принимается кратно двум:

n_б= F/f, шт. (7)

Всего биофильтров должно быть не меньше двух и не больше восьми, причём все ёмкости рабочие.

Принцип работы биофильтров

Сточная вода самотёком поступает из первичных отстойников в распределительное устройство, из которого периодически напускается на поверхность биофильтра. Вода, профильтровавшаяся через толщину 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 плёнка отделяется от очищенной воды.

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