5.6. М а ссовы е балансы дл я би оф и л ьтров

Обычно в реакторах с биофильтром необходимость в рециркуляции ила отсутствует, поскольку концентрация ила в биопленке доста­ точно высока благодаря развитой поверхности твердой подложки. Поэтому в ряде случаев мы можем не рассматривать отдельно вторичные отстойники, см. гл. 6 о нитрификации. Обычно, впрочем, ил, содержащийся в воде, которая уже прошла сквозь биофильтр, необходимо осаждать. Присутствие ила в воде, прошедшей через биофильтр, объясняется или отрывом биомассы от биопленки, или же наличием в поступающей на фильтр воде суспендированных твердых веществ.

5.6.1. Биофильтры без рециркуляции

Уравнение массового баланса для биофильтра выглядит следую­ щим образом:

эта величина обычно неизвестна, то скорость удаления вещества относят к пощади поверхности подложки.

Если отнести скорость удаления вещества к единице площади

(например, в к гХ П К /(м 2 •сут)), А 2* — общая площадь подложки

(например, м2).

5.6.2.Биофильтры с рециркуляцией

Вбольшинстве таких биофильтров возвращаемый поток соединя­ ется непосредственно с поступающим на фильтр стоком (рис. 5.14). Кратность рецикла определяют по уравнению

Кратность рециркуляции определяется выражением (5.52)

Объемная нагрузка описывается выражением

Количество вещества, внесенного в единице объема за единицу времени, Q iC i, рассчитывается для точки, расположенной до соединения исходного и возвращаемого потоков. Рециркуляция не

влияет на объемную нагрузку.

П лощ адь поверхности биопленки — это площадь горизон­

тального сечения реактора с биопленкой и площадь поверхности подложки. Последняя величина обычно намного выше. Площадь поверхности подложки, как правило, рассчитывают следующим

Площадь поверхности горизонтального сечения реактора А 2 ис­

пользуется для расчетов поверхностной гидравлической нагрузки. Н агрузка по органическому вещ еству выражает нагрузку

Эта величина наиболее близко связана с кинетическими процес­ сами, происходящими на фильтре.

П оверхностная гидравлическая нагрузка (или вертикаль­ ная скорость потока) определяется из рис. 5.14 как

Этот параметр просто характеризует поток, проходящий через биопленку, и, следовательно, связан с гидравлической эрозией, которая принципиально важна при контроле толщины биопленки. (В немецкой литературе Qi устанавливается, исходя из величин суточного потока, например, рассчитывается как суточный поток, разделенный на 18 ч работы для больших реакторов, см. рис. 1.6 .)

П рирост ила F sp — это масса ила, покидающего реактор в единицу времени. В соответствии с рис. 5.14 рассчитывается как

Более детальная информация относительно прироста ила изло­ жена в разд. 4.2 гл. 4. Замечания, сделанные в указанном разделе,

полностью относятся и к биофильтрам. Таким образом, прирост ила можно рассчитать по уравнению (4.13). Имейте в виду, однако, что коэффициенты прироста биомассы для биофильтра и для активного ила различаются.

И збы точны й ил — это та часть прироста ила, которая далее будет обрабатываться на станции, (т. е. Q5X 5 на рис. 5.14).

5.8. Т и п ы реакторов

Удовлетворительная очистка стоков на аэробных биофильтрах достигается при условии, что реактор сконструирован так, что бактерии, необходимые для процесса, могут прикрепляться к под­ ложке (так называемой загрузке фильтра); вода соответствующим образом контактирует с прикрепленным илом (биопленка/слйзь); ведется контроль за ростом биопленки, чтобы не допустить кольматации (засорения) фильтра; в воду для разложения органического вещества подается кислород.

Бактерии обладают замечательной способностью прикреплять­ ся к твердым поверхностям, будь то камень, дерево или полимерный материал; именно эти три вида загрузок обычно и используются на практике. Инженерный контроль за адгезией тех бактерий, которые осуществляют желаемый процесс, вполне применим при обработ­ ке сточных вод. Напротив, в других процессах промышленной биотехнологии используются биологические реакторы, в которых чаще применяют тщательно отобранные виды микроорганизмов. Для обработки сточных вод создают такие условия, которые, как известно из накопленного опыта, приводят к селективному отбору тех бактерий, которые необходимы для данного процесса. Все это относится и к биофильтрам: бактерии, не способные сорбироваться на поверхности, вымываются из системы. Бактерии, не способные разлагать данные стоки, не смогут конкурировать с другими (см. гл. 3 , разд. 3 .1.2). Однако это иногда вызывает трудности при

запуске биофильтров.

Для достижения эффективного удаления веществ из стоков вода должна проходить через поверхность биофильтра так, что­ бы постоянно происходило обновление воды, соприкасающейся с поверхностью биофильтра. С этой целью либо сток проходит через твердую загрузку, как в обычных биофильтрах (капельные фильтры), либо загрузка фильтра постоянно переносится через воду, как в фильтрах с вращающимися дисками. Эффективность