4.1. Капельные биологические фильтры

При расчете биофильтров данного типа следует принимать:

• максимальную допустимую величину БПК_полнподаваемых на фильтр сточных вод – не более 200 мг/л. Если БПК_полнстоков, подлежащих очистке превышает указанную величину, то необходимо предусмотреть рециркуляцию очищенных вод с целью снижения этой величины до допустимой;

• БПК_полночищенных сточных вод – 15 мг/л;

• рабочую высоту слоя загрузки – 1,5…2,0 м;

• гидравлическую нагрузку – 1…3 м³/(м^{2 .}сут).

Расчет начинается с определения коэффициента очистки сточных вод по формуле

(171)

где: L₀– величина БПК_полнподаваемых на биофильтр сточных вод, мг/л;

L_t– величина БПК_полночищенных сточных вод, мг/л.

Затем по полученному значению коэффициента К и среднезимней температуре очищаемых стоков, используя данные табл. 19, определяют рабочую высоту загрузки фильтра h₁, м, и гидравлическую нагрузкуg_s, м³/(м^{2 .}сут).

Необходимая площадь фильтров, м², при работе без рециркуляции очищенных вод и с ней рассчитывается соответственно, по формулам:

(172)

(173)

здесь: Q– суточный расход сточных вод, подлежащий очистке, м³/сут.;

К_r– коэффициент рециркуляции очищенных сточных вод, доли единицы, равный:

(174)

при чем, L_mix– БПК_полнсмеси исходной и циркулирующей воды,L_mix 220 мг/л.

Таблица 19

Основные характеристики капельных биофильтров

Гидравлическая нагрузка qs ^.м^3/(м^2 .сут)	Коэффициент К при температурах Tw ^0C, и высоте h1, м
	Тw=8		Тw=10		Тw=12		Тw=14
1 1,5 2 2,5 3	h1=1,5	h1=2	h1=1,5	h1=2	h1=1,5	h1=2	h1=1,5	h1=2
	8 5,9 4,9 4,3 3,8	11,6 10,2 8,2 6,9 6	9,8 7 5,7 4,9 4,4	12,6 10,9 10 8,3 7,1	10,7 8,2 6,6 5,6 6	13,8 11,7 10,7 10,1 8,6	11,4 10 8 6,7 5,9	15,1 12,8 11,5 10,7 10,2

Примечание: Если значение К превышает табличное, то необходимо предусмотреть рециркуляцию.

Площадь одной секции биофильтра или одного отдельностоящего биофильтра, м²,

(175)

где, N– число секций биофильтра или отдельностоящих биофильтров,N=2…8.

Размеры сооружения в плане определяются в зависимости от его формы. Как правило, эти сооружения имеют прямоугольную или круглую форму. В случае прямоугольной формы длина и ширина связаны между собой соотношением:

(176)

В капельных биофильтрах для распределения очищаемых сточных вод используют оросительные системы с разбрызгивателями (спринклерами). Расчет производится по максимальному расходу сточных вод (л/с), определяемому по формуле:

(177)

при чем, К – коэффициент общей неравномерности подачи сточных вод, К=2,73.

В соответствии с указанными выше общими расчетными характеристиками рассматриваемой системы орошения с учетом схемы водораспределительной системы, например, (рис.13) назначаются статический напор воды у разбрызгивателей Н_общвысоту расположения оголовка спринклера над поверхностью загрузкиh_си диаметр отверстий в немd_отв, а так же глубину заложения водораспределительной сетиh_в. При этом рекомендуется принимать:

• статический напор, м,

(178)

здесь, Н_св– начальный свободный напор, Н_св 1,5 м;

• диаметр отверстий оголовка спринклера, d_отв = 19…25 мм;

• глубину заложения водораспределительной сети h= 0,25…0,75 м.

Далее в зависимости от величины начального свободного напора определяется диаметр D_ори радиусR_орзоны орошения спринклера (рис.14), а также максимальный расход воды через негоq'_с.max(рис.15).

Разбрызгиватели следует располагать в шахматном порядке. При этом, расстояние между ними в каждом ряду и расстояние меду рядами , а также расстояния от них до стен сооружения принимаются соответственно:

(179)

(180)

(181)

(182)

Количество рядов спринклеров:

(183)

Расчетное количество спринклеров в одном ряду

(184)

Примечание: Количество спринклеров в нечетных рядах рекомендуется принимать на один больше, чем в четных

Диаметр магистрального трубопровода водораспределительной сети секции биофильтра (отдельностоящего биофильтра), м,

(185)

где: v_м– скорость движения сточной воды в магистральном трубопроводе,v_м = 1 м/с.

Диаметр ответвлений указанной системы, м,

(186)

при чем, v₀– скорость движения воды в ответвлениях,v₀=0,75 м/с.

Для нормальной работы водораспределительной системы необходимо, чтобы величина свободного напора Н'_св.maxу оголовка наиболее удаленного от дозирующего бака спринклера была приблизительно равна величине предварительно назначенного свободного напора_.Н_св.max. Свободный напор Н'_свmax , м, определяется по формуле:

(187)

здесь, h– суммарные потери напора в водораспределительной сети, м.

Суммарные потери напора, м,

(188)

где h_дл– потери напора по длине трубопровода, м;

h_м– местные потери напора, м;

h_в– восстановительный напор, м.

Потери напора по длине трубопровода, м,

(189)

здесь i– порядковый номер расчетной точки водораспределительной сети;

к – число расчетных точек;

 - коэффициент шероховатости трубопровода;

l_n– длина участника трубопровода междуi-й и (i+1)-й расчетными точками, м;

D_n– диаметра трубопровода наn-м участке, м;

v_i– скорость движения воды в трубопроводе передi-й расчетной точкой, м/с;

g– ускорение свободного падения,g=9,81 м/с².

Местные потери напора, м,

(190)

где _i– коэффициент местного сопротивления вi-й расчетной точке (табл.10).

Восстановительный напор, м,

(191)

при этом, v_i+1– скорость движения воды в трубопроводе за (i+1)-й расчетной точкой, м/с.

Примечание. Если отличие Н'_св.maxот Н_св.maxбудет значительным, то следует произвести полный перерасчет водораспределительный сети или предусмотреть подачу воды в дозирующий бак ниже либо выше принятого первоначально.

Минимальный суммарный расход воды через спринклеры должен быть больше полуторократного ее максимального притока в дозирующий бак q_max. В противном случае водораспределительная сеть будет работать непрерывно, что приведет к непрерывному орошению поверхности загрузки биофильтра и ухудшению его работы. Другими словами,

(192)

где, q_c.min– минимальный суммарный расход очищаемой воды через спринклеры, л/с, равный

(193)

при чем, q'_c.min– расход воды через один спринклер, л/с, при минимальном свободном напоре Н_св.min(Н_св.min 0,5 м), определяемый по рис. 15.

Рабочая глубина дозирующего бака, м,

(194)

здесь, h_min– потери напора при минимальном расходе сточных вод, м,

(195)

Объем указанного бака, м³,

(196)

где: q_ср– средний расход воды через спринклеры, обслуживаемые дозирующим баком, л/с,

(197)

t_on– продолжительность опорожнения дозирующего бака, с,t_оп=1…5 мин.

Полная глубина дозирующего бака, м,

(198)

при этом, h'₃– высота бортов бака,h'₃ = 0,3…0,5 м.

Продолжительность наполнения бака, мин.,

(199)

Продолжительность полного цикла работы дозирующего бака, мин.,

(200)

здесь t_оп– продолжительность опорожнения бака, мин.

Примечание. Для капельных биофильтров продолжительность полного цикла работы дозирующего бака должен быть не менее 5…6 мин.

В биофильтрах рассматриваемого типа, как отмечалось выше, предусматривается естественная аэрация. При этом, площадь вентиляционных окон, м²,

(201)

Площадь одного вентиляционного, окна, м²,

(202)

где, n_в– количество вентиляционных окон.

Означенные окна равномерно распределяются по периметру сооружения в верхней трети высоты междудонного пространства и могут иметь круглую или прямоугольную форму. При этом, соответственно, их диаметр или высоту рекомендуются принимать не более 0,25 h₃. В случае прямоугольных окон длина этих устройств должна быть в 3…5 раз больше ширины.