Биофильтры

 

Применение биологических фильтров для очистки сточных вод требует тщательной предварительной очистки их от жиров и взвешенных веществ.

Процессы, происходящие в биологических фильтрах, можно определить как окисление загрязнений сточных вод кислородом воздуха. Процессы происходят при участии микроорганизмов, образующих биологическую пленку на поверхности материала – наполнителя фильтра. Суть этих процессов заключается в непосредственном ферментативном окислении органических веществ, содержащихся в сточных водах, а также синтез клеток микроорганизмов. Условием работы фильтра является обеспечение контакта сточных вод с биологической пленкой и наличие необходимого воздушного потока через фильтрующий слой. Ход биологического процесса в биофильтрах во многом зависит от конструктивных особенностей этих сооружений. Эти особенности обуславливают специфику гидродинамических процессов, а, следовательно, характер и скорость подвода органических веществ и кислорода воздуха к клеткам микроорганизмов биологической пленки, отвода от них  продуктов биохимических реакций, что в свою очередь влияет на скорость процесса очистки сточных вод и эффективность работы очистных сооружений.

Важнейшей составной частью биофильтра является загрузочный материал. Загрузка биофильтра характеризуется следующими основными параметрами: высотой слоя, удельной площадью поверхности, пористостью и плотностью загрузки. Высота слоя загрузки, или рабочая высота биологического фильтра, определяет наравне с другими параметрами продолжительность пребывания сточных вод в биологическом фильтре.

От удельной площади поверхности загрузки зависит и общая площадь поверхности закрепленной на ней биопленки, а, следовательно, и площадь, через которую осуществляется перенос органических загрязнений от жидкости, обтекающей загрузку, к бактериальным клеткам.

Для процесса очистки сточных вод важным является площадь поверхности биопленки, а не общее количество биомассы в загрузке, так как активно работающим является только наружный слой. Внутри, у поверхности загрузки, образуется анаэробная зона, которая почти не участвует в процессе изъятия и окисления загрязнений. Увеличение количества биомассы уменьшает объем порового пространства загрузки, затрудняет воздухообмен в биофильтре и снабжение микроорганизмов кислородом воздуха.

По типу загрузочного материала биофильтры делятся на две категории - с объемной и плоской загрузкой. Плоскостная загрузка тоже объемная, хотя занимаемый ею объем невелик. В качестве объемной загрузки используют щебень, гравий, шлак, керамзит, кокс, пеностекло. Такой материал имеет пористость 40-50 %, плотность – 500-1500 кг/м³, удельную поверхность в зависимости от размера фракций – 30-120 м²/м³. В качестве плоскостной загрузки применяют листовой материал (пластмассу, асбоцемент), мягкие рулонные ткани (пластмассовую пленку, синтетический материал), а также засыпные элементы (кольца, отрезки труб и др.).

Загрузку из листового материала выполняют в виде различных блоков и кассет, которые укладывают в тело биофильтра; мягкие рулонные материалы закрепляют на каркасах или свободно подвешивают.

Пористость плоской загрузки из листового материала составляет 80-97 %, из рулонных материалов – 94-99 %, их засыпных элементов – 70-90 %. Удельная поверхность листовой и рулонной  загрузки – 80-130 м²/м³; засыпной – 70-100 м²/м³; плотность листовой загрузки – 40-100 кг/м³; рулонной – 50-60 кг/м³; засыпной – 100-600 кг/м³.

Применение плоскостной загрузки позволяет упростить конструкцию биологического фильтра, снизить транспортные и строительно-монтажные расходы. Отдельные виды этой загрузки (например, пластмассовая перфорированная пленка) дешевле, чем объемная загрузка из естественных пород.

 

                                          

Рис.Типы загрузки биофильтров:

 

Процесс изъятия загрязнений из сточных вод на биофильтрах  осуществляется  при свободно протекающей сточной воде через загрузку с неподвижно закрепленной на ее поверхности биологической пленкой.