Расчет биофильтров

1. Определяется коэффициент К:

• без рециркуляции ;

• с рециркуляцией ,

где L_a – БПК_полн исходной сточной воды, мг/л; – БПК_полн исходной сточной воды, предельная для данной конструкции биофильтра, мг/л; L_ – БПК_полн очищенной сточной воды.

2. В зависимости от типа фильтра по справочным данным (табл. 8) определяются рекомендуемые значения высоты биофильтра (Н), гидравлической нагрузки (q), удельного расхода воздуха (В), нагрузка по БПК.

3. Для биофильтров с рециркуляцией определяются БПК_полн смеси исходной и рециркуляционной сточных вод, мг/л, и коэффициент рециркуляции - n:

L_см=KL_;

.

4. Необходимая площадь биофильтров:

• без рециркуляции ;

• с рециркуляцией ,

где Q – расчетный расход сточных вод, м³/сут; q – гидравлическая нагрузка, м³/(м²сут).

5. Максимальный часовой расход воздуха, м³/ч,

Д_в.ч.= Q_мах.ч.В,

где Q_мах.ч – максимально-часовой расход сточных вод, м³/ч; В – удельный расход воздуха, м³/м³.

На эти расходы должны быть подобраны типовые проекты воздуходувных станций (табл. П11).

Капельные фильтры наиболее просты по конструкции и загружаются материалами мелких фракций, имеющими развитую макропористую поверхность. Объем загрузки таких фильтров отличается повышенной концентрацией микроорганизмов.

1. БПК_полн сточных вод, поступающих на капельные биофильтры, должна быть не более 220 мг/л, а при большей величине БПК следует предусматривать рециркуляцию.

2. Окислительная мощность капельного биофильтра составляет 0,15÷0,3 кг/м³сут.

3. Крупность фракции загрузочного материала составляет 25÷40 мм.

4. Высоту фильтра (Н) и гидравлическую нагрузку (q) определяют с учетом среднезимней температуры сточной воды (t °C) и вычислительного значения K (табл. 8).

Таблица 8. Параметры капельного биофильтра

Гидрав-лическая нагрузка, м^3/(м^2сут)	Значения K в зависимости от температуры сточной воды, высоты биофильтра и гидравлической нагрузки
	t=8 °С		t=10 °С		t=12 °С		t=14 °С
	Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м	Н=1,5 м	Н=2 м
1	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	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	3,8	6,0	4,4	7,1	6,0	8,6	5,9	10,0

Высоконагружаемые биофильтры отличаются от капельных большей окислительной мощностью, равной 0,75÷2,25 кг/м³сут, обусловленной лучшим обменом воздуха и незаиляемостью загрузки. Достигается это применением загрузочного материала повышенной крупности – 40÷70 мм, увеличением рабочей высоты до 2¸4 м и гидравлической нагрузки до 10–30 м³/(м²сут).

Высоконагружаемые биофильтры могут быть с естественной и искусственной аэрацией. Особенностью аэрофильтров является специальная конструкция днища и дренажа, обеспечивающая возможность искусственной продувки материала загрузки воздухом.

Подбор количества и диаметра аэрофильтров можно производить по табл. 9 и 10.

Таблица 9. Площадь загрузки аэрофильтров

Количество аэрофильтров в группе	Диаметр аэрофильтров, м
	6	12	18	24	30
	Площадь загрузки группы аэрофильтров, м^2
2	57	226	509	904	1414
3	85	339	763	1356	2121
4	113	452	1018	1808	2828
5	–	565	1272	2260	3535
6	–	–	1530	2712	4242
7	–	–	1781	3164	4949
8	–	–	2036	3616	5656

Таблица 10. Параметры аэрофильтра

В, м^3/м^2	Н, м	Значения коэффициента К при среднезимней температуре сточной воды Т, °С
		8 °С			10 °С			12 °С			14 °С
		Гидравлическая нагрузка q, м^3/(м^2 сут)
		10	20	30	10	20	30	10	20	30	10	20	30
8	2	3,02	2,32	2,04	3,38	2,5	2,18	3,76	2,74	2,36	4,3	3,02	2,56
	3	5,25	3,53	2,89	6,2	3,93	3,22	7,32	4,64	3,62	8,95	5,25	4,09
	4	9,05	5,17	4,14	10,4	6,25	4,73	11,2	7,54	5,56	12,1	9,05	6,51
10	2	3,69	2,89	2,58	4,07	3,11	2,76	4,5	3,36	2,93	5,09	3,67	3,16
	3	6,1	4,24	3,56	7,08	4,74	3,94	8,23	5,33	4,36	9,9	6,04	4,84
	4	10,1	6,23	4,9	12,3	7,18	5,68	15,1	8,45	6,88	16,4	10,0	7,42
12	2	4,32	3,38	3,01	4,76	3,72	3,28	5,31	3,98	3,44	5,97	4,31	3,7
	3	7,25	5,01	4,18	8,35	5,55	4,78	9,9	6,35	5,14	11,7	7,2	5,72
	4	12,0	7,35	5,83	14,8	8,5	6,92	18,4	10,4	7,69	23,1	12,0	8,83

Биофильтры с пластмассовой загрузкой.

Пластмассовая загрузка имеет большую пористость (73¸99 %) по сравнению с загрузкой из фракционных материалов, благодаря чему обеспечивается условие обтекания биологической пленки воздухом и соответственно повышается производительность сооружений.

Наибольший технико-экономический эффект может быть получен при использовании биофильтров с пластмассовой загрузкой для неполной биологической очистки, а также при очистке сточных вод от небольших городов и промышленных предприятий. Пластмассовая загрузка может также успешно применяться при реконструкции и расширении станций очистки сточных вод с биофильтрами согласно СНИП. БПК_полн сточных вод, подаваемых на биофильтры с пластмассовой загрузкой, следует принимать не более 250 мг/л, рабочую высоту загрузки 34 м и предусматривать естественную аэрацию.

При расчете биофильтров с пластмассовой загрузкой гидравлическую нагрузку и допускаемую нагрузку по БПК₅ можно определять по табл. 11 и 12 в зависимости от заданной степени очистки, температуры сточной воды и высоты слоя загрузки.

Таблица 11. Допустимая нагрузка на биофильтры с пластмассовой загрузкой

Степень очистки, %	Гидравлическая нагрузка, м^3/м^2сут, при высоте слоя загрузки, м
	3				4
	При среднезимней температуре сточной воды, °С
	8	10	12	14	8	10	12	14
90	6,3	6	7,5	8,2	8,3	9,1	10	10,9
85	8,4	9,2	10	11	11,2	12,3	13,5	14,7
80	10,2	11,2	12,3	13,3	13,7	15	16,4	17,9

Таблица 12. Допустимая нагрузка по БПК₅ на биофильтры с пластмассовой загрузкой

БПК5 очищенной воды, мг/л	Нагрузка по БПК5, кг/м^3сут, при высоте слоя загрузки, м
	3			4
	При среднезимней температуре сточной воды 0 °С
	1012	1315	1620	1012	1315	1620
15	1,15	1,3	1,55	1,5	1,75	2,1
20	1,35	1,55	1,86	1,8	2,1	2,5
25	1,65	1,85	2,2	2,1	2,4	2,9
30	1,85	2,1	2,5	2,45	2,85	3,4
40	2,15	2,5	3,0	2,9	3,2	4,0