1.2.2. Высоконагруженные биофильтры

Они отличаются от капельных тем, что имеют большую окислительную мощность, обеспечивают незаиляемость фильтрующей загрузки. В них лучше происходит обмен воздуха. Достигается это за счёт применения более крупных фракций загрузки. С увеличением окислительной мощности увеличивается и гидравлическая нагрузка. Наличие высоких скоростей фильтрации воды при высоких нагрузках обеспечивает постоянный вынос из фильтрующей нагрузки трудно окисляемых нерастворимых примесей и отмирающей биоплёнки. Поэтому кислород воздуха расходуется в основном на окисление органических веществ, оставшихся в сооружении.

К конструктивным особенностям высоконагружаемых биофильтров следует отнести:

1) большую высоту слоя фильтрующей загрузки – в аэрофильтрах от 2 до 4 м, в биофильтрах с пластмассовой загрузкой 3 – 4 м, в башенных ‑ 6 – 16 м;

2) большую крупность зёрен загрузки. В биофильтрах высотой 4 м размер фракций составляет 40 - 50 до 65 мм, в башенных – 100 - 150 мм;

3) особую конструкцию днища и дренажа, которая обеспечивает возможность искусственной вентиляции загрузки;

4) необходимость орошения всей поверхности биофильтров с возможно меньшими перерывами в подаче воды и поддержания повышенной нагрузки жидкости на 1 м² поверхности загрузки. Только при этих условиях обеспечивается незаиляемость фильтров.

Высоконагружаемые биофильтры классифицируются по следующим признакам:

1. По степени очистки – на полную и неполную биологическую очистку;

2. По способу подачи воздуха – с естественной и искусственной вентиляцией. Наиболее часто применяется искусственная вентиляция на аэрофильтрах.

3. По режиму работы: без и с циркуляцией очищенной воды. Циркуляцию очищенной сточной жидкости предусматривают в случае превышения БПК_полн в поступающей воде 150 г/м³. Возврат очищенной воды на биофильтр не приводит к увеличению загрязнений, но при этом увеличивается гидравлическая нагрузка по воде, что обеспечивает самопроизвольную промывку фильтрующей загрузки.

4. По биологической схеме: в одну или две ступени. Двухступенчатый режим работы биофильтров предусматривается при неблагоприятных климатических условиях, а также при отсутствии возможностей увеличить высоту биофильтра (при низком перепаде отметок земли на территории станции).

Распределение воды по поверхности биофильтра можно осуществлять двумя способами: спринклерными (рис. 2) или реактивными оросителями. Конструкция дренажного днища может быть выполнена из сборных железобетонных перфорированных плит, из кирпича или полутруб. Высота междудонного пространства 40 – 60 см. Общая площадь отверстий для пропуска воды через дренажное устройство 5 – 8 % общей площади дна биофильтра.

Рис. 2. Спринклерные оросители биофильтров

Очищенная вода через дренажное устройство попадает на водонепроницаемое днище. Отвод воды по днищу можно осуществлять путём устройства сборных лотков под самим биофильтром либо водонепроницаемому днищу придают уклон для отвода воды за пределы ёмкости биофильтра. При устройстве сборных лотков в водонепроницаемом днище скорость воды в лотках принимается не менее 0,6 м/с. Уклон днища в сторону сборных лотков принимают 0,02. Расстояние между сборными лотками принимается в пределах 2,5…4 м. Уклон лотков, по которым вода отводится за пределы биофильтра, 0,02…0,005. В сборный лоток вода поступает из отводящих лотков. Уклон сборного лотка 0,003…0,005.

Стенки резервуара биофильтра возвышаются над фильтрующей загрузкой на 0,5 м с целью уменьшения влияния ветра на равномерность распределения воды по поверхности биофильтра.

В качестве фильтрующей загрузки можно применять керамзит, щебень, гравий, пластмассовую загрузку, полиэтиленовые трубы, волнистый или листовой шифер, а также отходы заводов пластмассовых изделий в виде бракованных деталей. Лучшим фильтрующим материалом является фильтрующая загрузка из пластмассы, выполненная в виде пчелиных сот, 1м³ такой фильтрующей загрузки составляет до 200 м² поверхности контакта с водой.

Требования, предъявляемые к фильтрующей загрузке:

1. удельный вес на более 1000 кг/м³;

2. выдерживать давление более 10 атм.;

3. выдерживать более чем пятикратную пропитку насыщенным раствором сернокислого натрия;

4. пройти не менее 10 циклов испытаний на замораживание;

5. выдерживать кипячение в течение 1 ч в пятипроцентном растворе соляной кислоты (НСl), масса которой должна превышать массу испытуемого материала в 3 раза;

6. материал не должен получать заметных повреждений или уменьшаться в весе более чем на 10 % от его начального веса.