Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях

Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях может осуществляться в биологических прудах, на полях фильтрации и сооружениях подземной фильтрации, а также на земледельческих полях орошения.

Биологические пруды — искусственно созданные неглубокие водоемы, в которых происходит биологическая очистка сточных вод на слабо фильтрующих грунтах, основанная на процессах, протекающих при самоочищении водоемов. Биологические пруды можно также использовать для доочистки сточных вод после их прохождения через другие сооружения для биологической очистки. Пруды бывают одиночные (мелкие непроточные глубиной 0,6—1,2 м) или состоящие из трех — пяти прудов, через которые медленно протекает осветленная или биологически очищенная на биофильтрах сточная жидкость.

Для очистки сточных вод в IV климатическом районе биологические пруды можно применять круглый год, во II и III климатических районах — только в теплый сезон, а в холодный сезон при условии, что вода в биопрудах имеет температуру не ниже 8°С.

Очистка сточных вод в биологических прудах может происходить в анаэробных и аэробных условиях. Анаэробные пруды имеют глубину 2,5—3 м, нагрузка по БПК для бытовых сточных вод составляет 300—350 кг/ /(га-сут). Аэробные биопруды с естественной аэрацией можно использовать для очистки сточных вод с концентрацией по БПК.5 не выше 200—250 мг/л в IV климатической зоне круглогодично, а во II и III климатических зонах — только в теплый период. Расчетная нагрузка на пруды для отстоенных сточных вод принимается до 250 м3/(га-сут), для биологически очищенных вод — до 5000 м3/(га-сут). При площади пруда 0,5—0,25 га время пребывания сточных вод в зависимости от нагрузки колеблется от 2,5 до 10 сут.

Бнопруды для полной очистки целесообразно осуществлять в две — три ступени, принимая в каждой из ступеней степень очистки по БПК.5 равной 70 %. Для интенсификации процесса очистки сточных вод в биопруды искусственным путем подается кислород воздуха. Такие биопруды занимают значительно меньшую площадь и менее зависят от климатических условий, они могут работать и при температуре воздуха от —15 до — 20 °С, а в отдельные дни и до —45 °С.

Исследования ВНИИ ВОДГЕО, МИСИ им. В. В.Куйбышева и ЦНИИЭП инженерного оборудования, а также результаты производственных испытаний Белорусского научно-исследовательского санитарно-гигиенического института подтвердили целесообразность применения аэрируемых биопрудов для очистки сточных вод в сельской местности пропускной способностью 100—10 000 м3/сут, а для доочистки — до 50 000 м3/сут.

Аэрируемые биопруды можно использовать для очистки сточных вод с концентрацией по БПК5 ДО 500 мг/л, они обеспечивают эффективную очистку сточных вод во II и III климатических зонах. В северных районах II климатической зоны, а также в районах с устойчивыми ветрами в зимнее время года более целесообразно применять биологические пруды с рециркуляционным циклом (возвратом) иловой смеси, имеющие лучшие теплотехнические характеристики. Перед биопрудами следует предусматривать механическую очистку сточных вод. При концентрации взвешенных веществ до 250 мг/л время отстаивания можно принимать равным 0,5 ч, при концентрации 250—500 мг/л—1 ч.

На строительство очистных сооружений g аэрируемыми биопрудами требуются наименьшие капитальные вложения по сравнению с очисткой другими методами. Удельные затраты на этих станциях на 20—50 % ниже. Кроме того, аэрируемые биопруды характеризуются высоким уровнем механизации земляных работ и минимальным расходом железобетона и других строительных материалов.

Поля фильтрации можно применять в отдельных случаях при наличии непригодных для сельскохозяйственного использования земельных участков с фильтрующими грунтами, при отсутствии опасности загрязнения грунтовых вод, используемых для питьевых нужд. Земельные участки полей фильтрации специально подготовляют для биологической очистки сточных вод, не допуская их использования для агрокультурных целей. Подаваемая на поля сточная вода поступает на отдельные участки (карты) по системе открытых лотков или каналов (разводные каналы); комплекс этих каналов составляет оросительную сеть. Сбор и отвод профильтровавшейся очищенной воды осуществляется с помощью дренажа, который может быть открытым в виде канав по периметру карт или закрытым, состоящим из дренажных труб, уложенных по карте на глубине 1,5—2 м, и канав. Система дренажа и канав образует осушительную систему. Каналы выполняют из кирпича, бута, железобетона, бетона или делают земляными. Каналы имеют прямоугольное или трапецеидальное поперечное сечение; размещают их по ограждающим земляным валкам.

При проектировании полей фильтрации выбирают открытые, не затопляемые весенними водами участки со спокойным рельефом местности с естественным уклоном не более 0,02. Для устройства полей фильтрации не пригодны участки, расположенные близко от мест выклинивания водоносных горизонтов, а также торфяные и глинистые почвы и солончаки. Наиболее пригодны песчаные и супесчаные грунты. Поля рекомендуется располагать с подветренной стороны на определенном расстоянии от жилых массивов в зависимости от расхода сточной воды: при расходе до 5000 м3/сут это расстояние принимают 300 м, при 5000—50 000 м3/сут —500 м и свыше 50 000 м3/сут—1000 м. По контуру полей обычно высаживают иву и другие влаголюбивые насаждения. Ширину полосы насаждений принимают 10—20 м в зависимости от удаленности полей от населенных пунктов.

Бытовые сточные воды, очищенные на полях фильтрации, имеют БПК 10—15 мг/л, стойкость 99% (т.е. не загнивают), содержат нитратов до 25 мг/л. Количество бактерий уменьшается на 99—99,9% по сравнению с содержанием их в исходной воде. Специальная дезинфекция не требуется. Для успешной эксплуатации полей необходимо подавать на них сточную воду, предварительно осветленную, т.е. в значительной степени освобожденную от взвешенных частиц. Кроме того, при отстаивании из сточной жидкости выделяется в осадок до 50—-80 % гельминтов, что снижает загрязнение ими почвы в 7—10 раз.

Требуемую площадь для полей фильтрации определяют исходя из нормы нагрузки — допустимого количества сточной воды, которое может быть очищено на 1 га поверхности полей. Кроме того, учитывают характер грунтов, уровень грунтовых вод и среднегодовую температуру по нормам нагрузок. Нормы нагрузки осветленных сточных вод на поля фильтрации для районов со среднегодовым количеством атмосферных осадков 300—• 500 мм приведены в СНиП 2.04.03-85.

Для устройства ограждений карт, оросительной сети, дорог и въездов на карты необходимо предусматривать дополнительную площадь. Так, при полезной площади полей фильтрации до 0,3 га дополнительная площадь предусматривается равной 100% полезной площади, при 0,5 га—90, при 0,8—80, при 1 га—60 и более 1 га— 40% полезной площади полей.

При устройстве полей фильтрации обычно предусматривают постоянную и временную оросительные сети. Постоянная оросительная сеть (рис. 2) состоит из магистрального канала, групповых распределительных каналов и картовых оросителей, обслуживающих отдельные карты. Картовын ороситель — последний элемент постоянной сети.

Оросительную сеть проектируют из керамических или асбестоцементных труб диаметром 75—100 мм. Допускается применение оросительных лотков из кирпича, бетона и других материалов. Укладывают оросительные трубы в песчаных грунтах с уклоном 0,001—0,003, а в супесчаных — горизонтально. Расстояние между параллельными оросительными трубами в песках 1,5—2,0 м, в супесях—2,5 м. Керамические трубы прокладывают с зазорами 15—20 мм; над стыками труб следует предусматривать накладки. В асбестоцементных трубах оросительных сетей снизу делают пропилы на половину диаметра шириной 15 мм. Расстояние между пропилами должно быть не более 2 м. Для притока воздуха на концах оросительных труб устанавливают стояки диаметром 100 мм, возвышающиеся на 0,5 м над поверхностью земли.

Осушительную сеть на полях фильтрации предусматривают при неблагоприятных грунтовых условиях. Она состоит из дренажа, сборной сети, отводящих линий и выпусков. Дренажная система является составной частью полей, так как позволяет своевременно отводить излишнюю влагу почвы и способствует прониканию воздуха в деятельный слой, без которого не может проходить аэробный окислительный процесс. В малопроницаемых грунтах (суглинках) сооружают закрытый дренаж, в проницаемых грунтах (пески, супеси) дренаж или вообще не требуется, или устраивают открытые осушительные канавы.

Расстояние между дренами зависит от степени водопроницаемости грунта, глубины осушаемого слоя, глубины заложения дрен, количества отводимой воды и пр. Для предварительных расчетов расстояние между дренами в песках принимают 16—25 м, в супесях 12—15 м и в легких суглинках 8—10 м. В крупнозернистых песках в некоторых случаях дренаж сооружают в виде открытых осушительных канав с расстоянием между ними до 100 м.

Закрытый дренаж устраивают преимущественно из неглазурованных гончарных труб диаметром 75—100 мм.

Дрены следует располагать перпендикулярно направлению потока грунтовых вод с уклоном 0,0025—0,005. Между трубами оставляют зазоры 4—5 мм. Под стыками укладывают глиняную подушку, сверху стыки перекрывают толем или войлоком. Открытые осушительные канавы, сборные сети и выпуски устраивают в виде каналов трапецеидальной формы с боковыми стенками под углом естественного откоса грунтов.

В зимнее время после промерзания почвы фильтрация сточных вод на полях фильтрации значительно замедляется, а иногда полностью прекращается, и напускаемые на поля сточные воды намораживаются. Поэтому в районах с холодным и умеренным климатом поля фильтрации следует проверять на намораживание. Обычно высоту слоя намораживания сточных вод принимают 0,6—0,8 м, в соответствии с чем определяют высоту валов, ограждающих карту.

Сооружения подземной фильтрации. Для очистки малых количеств сточных вод применяют поля подземной фильтрации. Сточную воду от здания или группы зданий направляют для предварительного осветления в септик (рис. 3). Осветленная вода поступает в сеть уложенных на глубине 0,3—1,2 м трубопроводов с незаделан ными стыками, через которые сточная вода проникает в грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. Очищенная сточная вода не собирается в осушительную сеть, а просачивается в толщу грунта или частично уходит с грунтовым потоком.

На территории полей подземной фильтрации допускается выращивание огородных культур. Недостатком полей фильтрации является необходимость устройства широкой зоны санитарного разрыва (200—300 м). Для объектов с расходом сточных вод до 12 м3/сут в отдельных случаях (при наличии фильтрующих грунтов, глубоком залегании грунтовых вод и отсутствии опасности загрязнения водоносных горизонтов, используемых для питьевого водоснабжения) могут быть приняты очистные сооружения, работающие по принципу подземной фильтрации сточных вод (песчано-гравийные фильтры, фильтрующие траншеи, фильтрующие колодцы). Эти сооружения достаточно просты в строительстве и эксплуатации и предназначаются для полной биологической очистки.

Сооружения подземной фильтрации (в отличие от наземных полей фильтрации) могут находиться вблизи обслуживаемых ими зданий и не требуют строительства наружной канализационной сети значительной протяженности. Сточная вода на очистные сооружения поступает самотеком, в связи с чем не требуются станции перекачки. Такие сооружения целесообразно устраивать в песчаных, супесчаных и легких суглинистых грунтах.

Сточную воду от здания или группы зданий направляют для предварительного осветления в септик. Осветленная вода через дозирующую камеру и распределительный колодец поступает в дренажные трубы, расположенные выше уровня грунтовых вод не менее чем на 1 м, или фильтрующий колодец. Через незаделанные стыки и пропилы труб или отверстия в стенках колодца осветленная жидкость попадает в грунт, где происходит ее дальнейшая очистка. При работе систем подземной фильтрации исключается загрязнение воздуха и верхних слоев почвы.

Типовые проекты очистных сооружений систем подземной фильтрации разработаны в соответствии с унифицированным рядом таких сооружений малой производительности 0,5—12 м3/сут. Номенклатура типовых проектов включает: септики; системы с полями подземной фильтрации и фильтрующими колодцами, применяемые в песчаных и супесчаных грунтах; системы с фильтрующими траншеями и песчано-гравийными фильтрами, используемые при суглинистых и глинистых грунтах.

Септик представляет собой подземное сооружение, в котором сточные воды протекают с малой скоростью, при этом взвешенные вещества выпадают в осадок, а жидкость осветляется в течение 1—4 сут. Выпавший осадок в септике подвергается длительному перегниванию (сбраживанию) в течение 6—12 мес под воздействием анаэробных микроорганизмов.

Расчетные объемы септиков следует принимать из условий очистки их не менее 1 раза в год. При средне-зимней температуре сточных вод выше 10°С или при норме водоотведения более 150 л/(чел-сут) полный расчетный объем септика может быть уменьшен на 20%.

При расходе сточных вод до 1 м3/сут предусматривают однокамерные септики, до 10 м3/сут — двухкамерные и свыше 10 м3/сут — трехкамерные. Объем первой камеры в двухкамерных септиках принимают равным 0,75; в трехкамерных—0,5 расчетного объема. В последнем случае объем второй и третьей камер должен составлять по 0,25 расчетного объема. В септиках из бетонных колец все камеры могут быть равного объема. При расходах более 5 м3/сут каждую камеру следует разделять продольной стенкой на два одинаковых отделения. Минимальные размеры септика: глубина (от уровня воды) 1,3, ширина 1, длина или диаметр 1 м. Максимальная глубина септика не более 3,2 м. В септиках должна быть предусмотрена естественная вентиляция. В типовом проекте разработаны септики пропускной способностью 0,5— 0,25 м3/сут (рис. 4).

Песчано-гравийный фильтр представляет собой котлован, в который уложена фильтрующая засыпка. В зависимости от числа слоев засыпки фильтры бывают одно- и двухступенчатые. В одноступенчатых фильтрах применяют крупнозернистый песок слоем 1 —1,5 м, в двухступенчатых фильтрах первая ступень загружается гравием, коксом, гранулированным шлаком слоем 1— 1,5 м, вторая — аналогично одноступенчатому фильтру.

Фильтрующая траншея — конструктивная разновидность песчано-гравийных фильтров — представляет собой рассредоточенные и удлиненные фильтры. Траншеи применяют в тех случаях, когда устройство песчано-гравийных фильтров не допускается из-за близкого расположения грунтовых вод и невозможен их отвод дренажной сетью из-за рельефа местности. Расчетную длину фильтрующих траншей принимают в зависимости от расхода сточных вод и нагрузки на оросительные трубы, но не более 300 м, ширину траншей по низу — не менее 0,5 м.

В фильтрующих траншеях в качестве загрузочного материала используют крупно- и среднезернистый песок и другие крупнозернистые материалы с толщиной слоя (между оросительной и дренажной трубой) 0,8—1 м. Для оросительных труб и отводящих дрен фильтров и траншей применяют трубы минимального диаметра 100 мм, укладывая их в гравийную (или из других крупнозернистых материалов) обсыпку толщиной 5—20 см. Глубина заложения оросительных труб от поверхности земли должна быть не менее 0,5 м. Расстояние между параллельными оросительными трубами и между отводящими дренами в песчано-гравийных фильтрах 1—1,5 м. Уклон оросительных и дренажных труб в фильтрах и траншеях не менее 0,005.

Фильтрующие колодцы — предназначены для очистки бытовых сточных вод, поступающих от отдельно стоящих зданий при расчетном расходе не более 1 м3/сут, после предварительной обработки в септике. Их применяют в песчаных и супесчаных грунтах при отсутствии достаточных площадей для размещения полей подземной фильтрации и расположении основания колодца не менее чем на 1 м выше максимального уровня грунтовых вод (рис. 5).

Фильтрующие колодцы круглые по форме выполняют из железобетонных колец диаметром не более 2 м, а прямоугольные — из усиленно обожженного кирпича и бутового камня размером не более 2X2 м в плане и 2,5 м глубиной. Внутри колодца устраивают донный фильтр высотой до 1 м из гравия, щебня, кокса, хорошо спекшегося котельного шлака и других материалов. У наружных стенок и основания колодца выполняют обсыпку из тех же материалов. В стенках колодца ниже подводящей трубы сверлят отверстия для выпуска профильтровавшейся воды. Колодцы перекрывают плитой с люком диаметром 700 мм и оборудуют вентиляционной трубой диаметром 100 мм.

Расчетная фильтрующая площадь поверхности колодца определяется суммой площадей дна и поверхности внутренних стенок колодца на высоту фильтра. Нагрузка на 1 м2 площади фильтрующей поверхности в песчаных грунтах принимается 80 л/сут, а в супесчаных — 40 л/сут. При устройстве фильтрующих колодцев в средне-и крупнозернистых песках или при расстоянии между основанием колодца и уровнем грунтовых вод более 2 м нагрузка увеличивается на 10—20% (последняя цифра принимается при норме водоотведения на 1 человека более 150 л/сут или при среднезимней температуре сточных вод выше 10 °С). Для объектов сезонного действия нагрузка также может быть увеличена на 20%.

Земледельческие поля орошения, устраиваемые на землях колхозов и совхозов, предназначены для круглогодичного приема и обезвреживания сточных вод в процессе их сельскохозяйственного использования. Эти поля имеют невысокие нормы нагрузки на 1 га площади орошения, а также небольшой объем планировочных работ. Круглогодичный прием сточных вод независимо от климатических условий возможен в том случае, если нормы нагрузки не превышают 5—20 м3/сут на 1 га площади орошения. Земледельческие поля орошения располагают на почвах, пригодных для земледелия, или которые можно использовать после надлежащей их подготовки (мелиорации). Естественный уклон земельных участков не должен превышать 0,03 (наиболее приемлем уклон 0,005—0,015).

Городские сточные воды вначале поступают на очистную станцию, где предварительно обрабатываются, т. е. проходят решетку, песколовку и первичные отстойники. В ночное время вода поступает в регулирующие емкости. После отстойников сточная вода самотеком или с помощью насосов подается на командные точки полей.

На территорию полей вода подается по оросительной сети, которая подразделяется:
а) постоянная, подводящая сточную воду к полям севооборота и состоящая из постоянных магистральных и распределительных трубопроводов, укладываемых преимущественно из асбестоцементных труб;
б) временная, состоящая из переносных трубопроводов, временных оросителей, ложбин и водоотводных борозд;
в) поливная, состоящая из борозд, полос и подпочвенных увлажнителей.

Трубопроводы постоянной оросительной сети укладывают с учетом промерзания грунта на пахотных землях на глубине 0,7—1,2 м, а под дорогами и на территории населенных мест—ниже глубины промерзания грунта на 0,1 м до шелыги трубы. Из закрытой постоянной сети вода выпускается специальными водовыпусками. Водовыпускные колодцы в зависимости от рельефа местности и расположения поливных участков при одностороннем распределении размещают на расстоянии 100—200, при двустороннем —200—300 м.

Увлажнительно-удобрительные нормы орошения сточными водами на земледельческих полях орошения устанавливают в зависимости от состава культур и насаждений, потребности их в минеральной пище и воде, санитарно-гигиенических требований, связанных с обезвреживанием сточных вод. Расчетный расход воды составляет 5—20 м3/сут на 1 га или 1800— 7300 м3/год.

66.Устройство биологической очистки в аэробных условиях

Биологический фильтр – сооружение для очистки сточных вод, заполнен­ное загрузочным материалом, через который фильтруется сточ­ная вода и на поверхности которого развивается биологичес­кая пленка. Разница температур между сточными водами и воз­духом гарантирует непрерывную вентиляцию атмосферного воздуха через загрузку фильтра, обеспечивая постоянно доста­точную для жизнедеятельности микроорганизмов концентра­цию кислорода. Важнейшая составная часть биофильтра – загрузочный материал. По типу загрузочного материала все биофильтры делят на две категории: с объемной загрузкой и с плоскостной. В биологических фильтрах с объемной загрузкой используют щебень прочных горных пород, гальку, шлак, керамзит, а в филь­трах с плоскостной загрузкой – пластмассы, способные выдер­живать температуру 6 – 30 ⁰С без потери прочности.

Пропускная способность биофильтра (по сточной воде) определяется, преж­де всего, следующим: площадью поверхности, занятой биоплен­кой, и возможностью свободного доступа кислорода к биоплен­ке. Чем больше площадь поверхности биопленки и чем легче к ней доступ кислорода, тем выше пропускная способность био­фильтра. Согласно общепринятой классификации различают биофильтры с объемной загрузкой – капельные, высоконагру-жаемые и башенные и с плоскостной загрузкой – с жесткой за­сыпной, жесткой блочной и мягкой загрузкой. Согласно литературным данным интенсивность деструкции трудноокисляемых органических веществ сточных вод в биофильтрах не только не ниже, но в отдельных случаях даже выше, чем в аэротенках. Биофильтры применяются для очистки хозяйствен­но-бытовых и промышленных сточных вод. Например, на ка­пельных биофильтрах с высотой слоя загрузки 1,5 м и есте­ственной аэрацией очищались сточные воды канифольно-эк-стракционного завода, термической переработки сланцев, про­изводств диметилтерефталата, окиси этилена, хлоропренового каучука.

Концентрация загрязнений в исходных сточных водах составляла от 320 до 580 мг/дм³, а в очищенных сточных водах не превышала 25 мг/дм³. Окислительная мощность капельных биофильтров колебалась от 400 до 580 г БПКп на 1м³ сооружения в сутки. При высоте биофильтра 4 м и степени очистки сточных вод с 250 до 25 мг/дм³ по БПКп окислительная мощность составляла 7 – 9 г БПКп на 1 м³.

Исследования ЛИСИ (Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет) показали, что на сточных водах мясо­комбината и молочного завода работа биофильтров более стабиль­на, чем работа аэротенков. Указанные сточные воды содержат высокие концентрации легкоразлагаемой органики, например лак­тозы, которая приводит к развитию нитчатых бактерий, вызыва­ющих «вспухание» ила, и препятствующих стабильной работе вторичного отстойника. В биофильтрах развитие нитчатых бактерий и колоний низших грибов в верхней части загрузки может привес­ти к заиливанию загрузки, однако этого можно избежать при по­вышении гидравлической нагрузки (за счет увеличения коэффи­циента рециркуляции) и снижении БПК смеси. Интересны так же исследования в области определе­ния влияния рН сточных вод на стабильность работы биофильт­ров. С.М. Шифрин с сотрудниками (1981 г.) показал, что сточные воды молкомбината имеют рН 4,6 – 9,4, что обусловлено поступ­лением сыворотки и отработавших моющих растворов, поступле­ние кислых и щелочных сточных вод влияло на состав биопленки, в частности приводило к интенсивному росту нитчатых бактерий. Однако ухудшения работы биологических фильтров при этом не наблюдалось. Предварительная нейтрализация исходных сточных вод до рН 7 не повышала эффекта очистки. Также не наблюдалось ухудшения работы биологических фильтров при подаче неосветленных сточных вод с концентрацией взвешенных веществ до 450 мг/дм³. При этом вынос избыточной биопленки увеличивался на 2 – 3% по сравнению с очисткой осветленных сточных вод. В обычном биофильтре могут осуществляться наряду с био­деградацией органических веществ сточных вод процессы нитрификации и денитрификации. На биоценоз верхней части биофильтра приходятся высокие нагрузки по органическим веществам, поэтому в этой части формируется биопленка, состоящая из гетеротрофов, интенсивно окисляющих органические веще­ства сточных вод. По мере продвижения сточных вод по загрузке, на кото­рой сорбируются органические вещества, нагрузка на биоплен­ку по органическим веществам понижается, и появляются ус­ловия для формирования автотрофов – нитрификаторов, транс­формирующих азот аммонийный в азот нитритов и нитратов. Если толщина биопленки превышает 4-5 мм, то внутренний слой биопленки обеднен кислородом и в анаэробных условиях разви­ваются анаэробные гетеротрофы, в том числе денитрификаторы, осуществляющие трансформацию азота нитратов в азот молекулярный или другие летучие формы азота.

Капельные биофильтры обычно проектируются прямоу­гольными в плане, сточная вода подается сверху на поверхность загрузки, при помощи распределительных устройств различно­го типа.

Фильтрующий слой может быть выполнен из щебня или гравия (размер 25 – 80 мм) или отдельных конструкций, со­стоящих из пространственных пластмассовых элементов. Сравнительно небольшие линейные размеры загрузки обус­лавливают значительную удельную поверхность (150–250 м²/м³), что предопределяет высокие скорости изъятия загрязнений, в то время как при использовании крупной загрузки уменьша­ется вероятность кальматации сооружения. Подобные филь­тры не требуют принудительной аэрации, поступление воз­духа происходит через отверстия поддерживающей загрузку решетки, расположенной на дне фильтра. Для увеличения эф­фекта очистки сточных вод, особенно при значительных колебаниях расхода, желательно обеспечить рециркуляцию очищенной сточной воды через сооружение. В процессе работы биофильтра происходит вымывание биопленки. Количество избыточной биопленки сле­дует принимать 8 г/(чел сут) по сухому веществу. Влажность био­пленки, выносимой из биофильтра – 96%. Для задержания био­пленки устраивают вторичные отстойники. При БПКп сточ­ных вод более 220 мгО₂/дм³ надлежит предусматривать рецирку­ляцию сточных вод.

Данные биофильтры могут быть использованы как для изъя­тия органических загрязнений, так и для реализации процесса нитрификации, в последнем случае часто требуется установка биофильтра первой и второй ступеней. Справочником по совре­менным технологиям очистки природных и сточных вод и обо­рудованию (Отдел по Датскому Сотрудничеству в Области Окружающей Среды в Восточной Европе, 2002 г) рекомендует­ся использовать биофильтры для предварительной очистки вы­сококонцентрированных сточных вод. В этом случае при использовании пластмассовых загрузок можно эксплуатировать сооружение с нагрузкой 2 кг БПК/м³ сут.

Капельные биофильтры могут обеспечивать снижение БПК сточных вод до 80%, содержание БПК может быть менее 30 мгО₂/дм³ в очищен­ных сточных водах (в СНиП 2.04.03-85, п. 6.129, указывается, что остаточная концентрация загрязнений сточных вод по БПКп может быть при­нята 15 мгО₂/дм³), а азота аммонийного менее 2 мг/дм³. Недостатки капельного биофильтра, которые могут проявляться в период эксплуатации: возможность заиления загрузки; чувстви­тельность к колебаниям температуры; невозможность достижения низких значений БПК в очищенной сточной воде даже в случае низкой нагрузки по органике; сравнительно высокие капитальные затраты.

Высоконагружаемые биофильтры (аэрофильтры) отли­чаются от капельных большей окислительной мощностью, рав­ной 0,75 – 2,25 кгБПК/(м³ сут), обусловленной лучшим обме­ном воздуха и незаиляемостью загрузки, что достигается при­менением загрузочного материала крупностью 40-70 мм, уве­личением рабочей высоты загрузки до 2 – 4 м и гидравлической нагрузки до 10 – 30 м³/(м²сут).

Высоконагружаемые фильтры могут быть с естественной и искусственной аэрацией, последние получили название аэро­фильтров. Количество избыточной биопленки, выносимой из вы-соконагружаемых биофильтров, надлежит принимать 28 г/(чел сут) по сухому веществу, влажность пленки 96%. При очистке сточных вод с рециркуляцией определяют до­пустимую БПКп смеси поступающей и рециркулируемой сточ­ной воды, подаваемой на биофильтр. Рециркуляцию применяют при БПК сточных вод более 300 мгО₂/дм³.

Материалом загрузки может быть антрацит, песок, сла­нец, пемза, обычный диаметр частиц 4 - 8 мм. Направление потока обрабатываемой сточной воды может быть как нисходящим, так и восходящим.

Если аэрофильтр рассчитывается с учетом процесса нит­рификации, то определяемыми параметрами в этом случае яв­ляются нагрузка по азоту аммонийному, выраженная в кг NН₄-N/м³ загрузки в сутки (0,3-2,0 кг NН₄-N/м³ загрузки в сутки и гидравлическая нагрузка - 3 - 15 м³/м² в час. При правильном проектировании аэрофильтра изъятие загрязнений из сточных вод по БПК₅ может достигать 90 % и более (БПК₅ очищенной воды менее 20 мгО/дм³; концентрация взвешенных веществ - 25 мг/дм³ и менее). При осуществлении процесса нитрификации, содержание азота ам­монийного в очищенной воде - менее 2 мг/дм³; взвешенных ве­ществ менее 15 мг/дм³. Затраты энергии для функционирования аэрируемых фильтров сопоставимы с затратами для систем с ак­тивным илом. Избыточную биомассу необходимо подвергать дальнейшей обработке, во избежание возникновения неприятных запахов. Аэрофильтры имеют незначительную чувствительность к колебаниям температуры, стабильное качество очищенной воды.