Расчет биофильтра для очистки сточных вод – Расчет биофильтров

Расчет биофильтров

  1. Определяется коэффициент К:

  • без рециркуляции ;

  • с рециркуляцией ,

где La – БПКполн исходной сточной воды, мг/л; – БПКполн исходной сточной воды, предельная для данной конструкции биофильтра, мг/л; L – БПКполн очищенной сточной воды.

  1. 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.

  2. Для биофильтров с рециркуляцией определяются БПК

    полн смеси исходной и рециркуляционной сточных вод, мг/л, и коэффициент рециркуляции - n:

Lсм=KL;

.

  1. Необходимая площадь биофильтров:

  • без рециркуляции ;

  • с рециркуляцией ,

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

  1. Максимальный часовой расход воздуха, м3/ч,

Дв.ч.= Qмах.ч.В,

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

3/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. БПКполн 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, м3/(м2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, м2

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, м32

Н,

м

Значения коэффициента К при среднезимней температуре сточной воды Т, °С

8 °С

10 °С

12 °С

14 °С

Гидравлическая нагрузка q, м3/(м2

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. БПКполн 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, м32сут, 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/м3сут, 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

studfiles.net

Биофильтры: понятие, классификация, расчет

Что такое биологический фильтр? Он имеет резервуар специальной формы, в котором очищаются сточные воды с применением биологических материалов — оболочка из разных микроорганизмов.

Во время очистительных работ происходит постоянная циркуляция воздуха благодаря температурной разнице атмосферы и очищаемой воды. Вентиляция является обязательным условием поддержания жизни – обеспечение микроорганизмов кислородом.

Классификация биофильтров

В биологических фильтрах предусмотрены разные материалы для загрузки. Выделяют:

  • Биофильтры с объемной нагрузкой. Они содержат горный щебень, керамзит, гальку и т.д.
  • Фильтры плоской нагрузки. Используются прочные пластмассы, работающие в температурном диапазоне от 6 до 30 градусов.

По  используемой технологической схемы выделяют:

  • Фильтры с двумя ступенями очистки, которые выдают высокоочищенную воду. Их применяют при ограничении высоты устройства или при неблагоприятном климате.
  • Биофильтры с одной ступенью очистки.

По степени очистки биофильтры бывают:

  • с полной очисткой;
  • с неполной очисткой.

В зависимости от способа подачи воздуха биофильтры делятся:

  • с естественной циркуляцией воздуха;
  • с искусственной воздушной подачей.

Различают два режима работы биологических фильтров:

  • рециркуляционны — высококонцентрированная вода подается небольшими порциями для более эффективной очистки;
  • без рециркуляции – при низком загрязнении воды.

В зависимости от пропускной способности классифицируются на:

  • капельные — с малой пропускной способностью;
  • высоконагружаемые.

Биофильтры с объемной нагрузкой

Их принято разделять на:

  1. Капельные, которые характеризуются малой производительностью. Зернистость тела загрузки будет 20-30 миллиметров при двухметровой высоте слоя.
  2. Высоконагружаемые с размером загрузочного материала 40-60 миллиметров и четырехметровый слой.
  3. Башенные биофильтры имеют большую высоту – 16 метров, а зернистостью 40-60 миллиметров.

Биофильтры с плоской загрузкой

  1. Жесткая нагрузка обеспечивается кольцами, частями труб и подобными элементами. В бак засыпают крошку из металла, керамики или пластмассы. Их плотность доходить до 600 кг/м3, пористость материалов от 70%. Очищающий слой доходит до шести метров.
  2. Жесткая нагрузка с блочной или решетчатой нагрузкой. Блоки изготавливают из асбестовых листов (плотность до 250 кг/м3, пористость от 80%, шесть метров загрузки) или некоторых разновидностей пластмасс (плотность от 40 до 100 кг/м3, пористость от 90%, фильтрующий слой до 16 метров).
  3. Рулонная или мягкая нагрузка создается сеткой из металла, синтетическими тканями, пленкой из пластмассы. Загрузку выкладывают рулонами или закрепляют на каркас. Плотность до 60 кг/м3, пористость от 95% при высоте загрузки до 8 метров.
  4. Биофильтры для погружения – резервуары с вогнутым днищем. Диски из пластмассы, металла или асбеста монтируются выше уровня очищаемых вод. Диски расположены 10-20 миллиметров друг от друга, их диаметр – 06-3 метра. Вал вращается с частотой до 40 мин-1.

Засыпная и мягкая нагрузка используется при максимальном расходе 10 000 м3/сутки, блочная нагрузка – 50 000 м3/сутки. Погружные биофильтры эффективны при низких нагрузках.

Капельные биофильтры

Схема работы фильтра

Подача водной массы осуществляется капельным или струйным методом. Воздух проходит через дренаж фильтра или забирается с поверхности. Предварительно очищенная сточная вода с невысокой концентрацией загрязнений сама течет в распределитель, который порциями подает ее на поверхность загрузочной массы. Далее вода идет в  систему дренажа, а оттуда на водные лотки за границами биологического фильтра. Во втором отстойнике удаляется биопленка.

Капельные биофильтры характеризуются низкой органической нагрузкой. Что бы вовремя очистить тело фильтра от мертвой биопленки, используют гидравлическую нагрузку.

Должно быть обеспечено равномерное орошение всей загрузки биофильтра. Это необходимо для исключения возникновения повышенной или пониженной гидравлической нагрузки.

Капельные фильтры почти невозможно регулировать под изменения внешних условий. При эксплуатации следят за показателями загрязненности и состоянием биофильтров. Очистка загрузки имеет высокую стоимость – используют полную ее замену. В биофильтр должна поступать сточная вода с количеством взвешенных частиц менее 100 мг/л.

При эксплуатации важным является аэрация фильтра. Концентрация кислорода не должна снижаться за 2 мг/л. Необходимо обеспечить периодическую очистку полости под дренажем и над днищем.

Капельный биологические фильтры плохо переносит зимой ветер. Для эффективной работы предусматривают противоветровую защиту. Неоднородная нагрузка приводит к заболачиванию фильтра, которая ликвидируется заменой загрузки. Работу нарушают и посторонние предметы в загрузочной массе и дозирующих баках.

Высоконагружаемые биофильтры

Этот тип фильтров имеет повышенный воздухообмен и, соответственно, окислительную способность. Обеспечивается повышенный обмен воздуха крупной фракцией загрузки и повышенной водонагрузки.

Очищаемые воды двигаются с большой скоростью и выносят трудноокисляемые вещества и отработанную биопленку. Кислород расходуется на оставшиеся загрязнения.

Высоконагружаемые биофильтры имеют высокий загрузочный слой, повышенную зернистость дренажа и днище особой формы для обеспечения искусственной циркуляции воздуха.

Промывка фильтра будет происходить только условиях постоянного беспрерывного и высокой подаче воды.

Высота массы загрузки прямо пропорциональна эффективности биофильтра.

Состав и работа биофильтров

В состав биологических фильтров могут входить:

  • тело фильтра – фильтрующая загрузка, которая расположена в резервуаре, доступном для проникновения воды. Наполнители (пластмасса, шлак, щебень, керамзит и т.д.) должны иметь низкую плотность и повышенную поверхностную площадь;
  • устройство для распределения воды, позволяющее равномерно орошать фильтрующую загрузку грязной водой;
  • дренаж;
  • устройство распределения воздуха – подает кислород для окислительных реакций.

Окислительные процессы в биофильтрах схожи с орошением полей или как в сооружениях биологической очистки, но интенсивнее.

Схема работы биофильтра

Загрузочная масса очищает воду от нерастворенных примесей, которые остались после пройденных отстойников. Биопленка  сорбирует растворенную органику. Микроорганизмы в биопленки живут за счет окисления органических веществ. Так же часть органики идет на увеличении биомассы. Происходит два эффективных действия: уничтожение ненужной органики из воды и увеличения биологической пленки. Поток сточной воды уносит с собой омертвевшую часть пленки. Кислород подается естественным и искусственным путем с помощью вентиляции.

Расчет биофильтров

Капельные биофильтры

Расчет производится для поиска эффективной толщины загрузочной массы и характеристик водораспределительного устройства, фракции дренажа и диаметра лотков, отводящих воду.

Эффективный размер загрузочной массы рассчитывают по окислительной мощности – ОМ. ОМ – это  масса необходимого кислорода в сутки. На нее влияет температура воды и окружающей среды, материала загрузочной массы, типа загрязнения, способа воздухообмена и т.д. Если за год  средняя температура менее 3 градусов, то биофильтр переносят в более теплое помещение с возможностью обогрева и пятикратной подачей свежего.

Часто используют следующий алгоритм:

  1. Определяют коэффициент К как произведение БПК20 входящей и выходящей воды.
  2. Из таблиц определить высоту фильтра и допустимую гидравлическую нагрузку, зависящая от среднезимней температуры окружающей среды и К.
  3. Общая площадь определяется делением расхода входящей воды на гидравлическую нагрузку.

Высоконагружаемые биофильтры

Для них существует точная методика расчета:

  1. Определяется допустимая концентрация загрязнения входящей воды: табличный коэффициент К умножается на БПК вышедшей воды.
  2. Рассчитывается коэффициент рециркуляции по специальной формуле. Он равен частному двух разностей: БПК поступающей сточной воды минус ее допустимая концентрация и допустимая концентрация минус БПК очищенной воды.
  3. Для определения площади фильтра берется произведение объема среднесуточной подачи воды, увеличенное на 1 отношение рециркуляционного расхода к расходу сточной воды и коэффициента с пункта 2. Все нежно разделить на допустимую нагрузку и температуру.

Существуют дополнительные методы расчета биологических фильтров, которые используют сложные формулы и дают более точные результаты.

Вентиляция биофильтров

Схема вентиляции биофильтра

Как уже упоминалось выше, биофильтры имеют два способа подачи кислорода: искусственный и естественны. Вид вентиляции зависит от климатических условий и типа фильтра.

Для высоконагруженных биофильтров используют вентиляторы с низким давлением  — ЭВР, ЦЧ. Аэрофильтры нуждаются в искусственной вентиляции.  При монтаже биофильтра в закрытом пространстве, так же предусматривают принудительную подачу воздуха в него.

Обеспечивают постоянную циркуляцию воздуха, так как перерывы могут поднять температуру до 60 градусов и вызвать плохие запах от разложения отработанной биопленки.

Биофильтр эффективно работает при температуре выше 6 градусов. Если вода будет меньшей температуры, то следует предусмотреть подогрев подаваемой воды.

Что бы в зимнее время фильтр не переохлаждался, устанавливают противоветровую защиту в виде купольного сооружения и снижают коэффициент неравномерности подачи сточных вод. Так же вводят ограничение по подаче холодного воздуха: на квадратный метр за час должно подаваться только 20 кубических метров. В вентиляционные решетки вставляют жалюзи, экраны из тканевых материалов.

Толщина биопленки оказывает влияние на равновесие в фильтре. Большая толщина может привести к прекращению потребления кислорода и начнется гниение. Наиболее распространено в капельных фильтрах.

Ранее считалось, что естественная подача кислорода происходит только благодаря разности температур. Сегодня доказано, что на естественную вентиляцию влияют диффузные процессы во время окислительно-восстановительных реакций.

vse-o-vode.ru

Биологические фильтры

Б.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Биологический фильтр (биофильтр) — сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов (рис. Б.1).

Биофильтр состоит из следующих частей:

- фильтрующей загрузки, помещенной в резервуаре круглой или прямоугольной формы в плане;

- водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра;

- дренажного устройства для удаления профильтрованной воды;

- воздухораспределительного устройства, с помощью которого поступает необходимый для окислительного процесса воздух.

Рис. Б.1.Схема биологического фильтра: 1 — подача сточных вод; 2— водораспределительное устройство; 3 — фильтрующая загрузка; 4 — дренажное устройство; 5 — профильтрованная сточная вода; 6 — воздухораспределительное устройство

Процессы окисления в биофильтре аналогичны процессам, происходящим в других сооружениях биологической очистки, и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.

Рис. Б.2. Схема обмена веществ в элементарном слое биофильтра: 1— анаэробный слой биопленки; 2 — аэробный слой биопленки; 3 — слой сточной воды

Проходя через загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней нерастворимые примеси, не осевшие в первичных отстойниках, а также коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биологической пленкой. Густо заселяющие биопленку микроорганизмы окисляют органические вещества и отсюда получают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. Часть органических веществ микроорганизмы используют как материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества и, в то же время, увеличивается масса активной биологической пленки в теле биофильтра.

Отработавшая и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород поступает в толщу загрузки путем естественной и искусственной вентиляции фильтра (рис. Б.2).

Биофильтр, как и любой другой биоокислитель, представляет собой открытую экологическую систему, ограниченную в пространстве, включающую живую (биоценоз биопленки) и неживую (конструктивная часть биофильтра, компоненты движущихся жидкой и газовой фаз) среду, обеспеченную источниками энергии и питания. Экосистема — биофильтр отличается устойчивым равновесием, т.е. способностью за счет саморегулирования возвращаться в исходное состояние по производительности и эффективности работы после отклонений от стабильного режима в результате воздействия окружающей среды и условий функционирования. Многообразие видового состава биоценозов является показателем жизнестойкости системы. Эффективность работы биофильтров зависит от многих факторов: влияния окружающей среды, состава сточных вод, режима эксплуатации, конструкции биофильтров, состава биоценозов биопленки и др.

studfiles.net

Глава27. Сооружения биологической очистки сточных вод § 109. Биологические фильтры

Биологические фильтры относятся к сооружениям биологической очистки сточных вод в искусственно созданных условиях.

По производительности биофильтры подразделя­ют на капельные и высоконагружаемые.

По способу подачи воздуха различают биофильт­ры с естественной и искусственной вентиляцией. Для капельных биофильтров используют естественную вентиляцию, для высоконагружаемых — как естественную, так и искусственную вентиляцию.В последнем случае биофильтры называют аэрофильтрами.

Капельные биофильтры. Капельные биофильтры состоят из сле­дующих основных элементов: водонепроницаемого основания, дре­нажа, стенок (воздухонепроницаемых или воздухопроницаемых), фильтрующей загрузки и распределительного устройства. В плане капельные биофильтры могут иметь прямоугольную или круглую форму.

Сущность процессов, протекающих в биофильтре, такова. На по­верхности зерен загрузки фильтра сорбируются нерастворенные и коллоидные загрязнения, образуя биологическую пленку, заселен­ную микроорганизмами. Попадая на эту пленку, растворенные за­грязнения сточных вод окисляются микроорганизмами. Отмершая пленка смывается сточной жидкостью и выносится из тела био­фильтра.

Осветленная в первичных отстойниках сточная жидкость пери­одически через специальное устройство равномерно распределяется по площади биофильтра (рис. III.43). Пройдя через слой загрузки и дренаж, жидкость собирается системой лотков и отводится по ним во вторичный отстойник. Назначение вторичного отстойника состоит в задержании отмершей биологической пленки, выносимой из био­фильтра.

1— дозирующий бак; 2 — распределительная сеть; 3—фильтрующая загрузка; 4 — дре­наж;5 — сборный лоток

Капельные биофильтры применяют при расходе сточных вод не более 1000 м3/сут.

Расчет капельного биофильтра заключается в определении объема загрузки, площади в плане, числа секций, размеров распредели­тельных устройств и лотков для сбора очищенной жидкости.

Рабочая высота биофильтра равна 1,5—2 м.

Высоконагружаемые биофильтры. Эти фильтры отличаются от капельных особенностями конструктивного и эксплуатационного характера. К особенностям конструктивного характера относятся увеличение крупности зерен загрузки, изменение конструкции дни­ща и дренажа, увеличение высоты загрузки. Особенности эксплуа­тационного характера состоят в уменьшении перерывов в подаче жидкости и повышении гидравлической нагрузки на 1 м2 площа­ди фильтра, что способствует вымыванию отмершей биологической пленки, в разбавлении в необходимых случаях поступающего стока очищенными сточными водами, т. е. в применении рециркуляции для снижения БПК-

По принципу действия различают высоконагружае­мые биофильтры, работающие на полную и неполную очистку.

По режиму работы высоконагружаемые биофильтры делят на работающие с рециркуляцией и без рециркуляции. Снижая БПК поступающих на биофильтры сточных вод, рециркуляция обес­печивает устойчивую работу фильтров.

По способу очистки высоконагружаемые биофильтры могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми. В первой сту­пени проводится частичная очистка воды, а во второй—полная.

По способу подачи воздуха различают высоко­нагружаемые биофильтры с естественной и искусственной вентиля­цией.

По высоте высоконагружаемые фильтры делят на низкие (до 2 м) и высокие (2 м и выше).

По виду загрузки высоконагружаемые фильтры могут быть с объемной загрузкой (гравий, щебень, керамзит и пр.) и с плоскостной загрузкой (кольца или обрезки из керамических или пластмассовых засыпных элементов, жесткая загрузка в виде ре­шеток или блоков из плоских или гофрированных листов и пр.).

Расчет высоконагружаемых биофильтров проводят в такой после­довательности.

1. Определяют коэффициент

K = La/Lt (III.25)

где La и Lt — БПК20 сточной жидкости, поступающей на биофильтр, в БПК2о очищенной сточной жидкости, мг/л.

2. По среднезимней температуре сточной жидкости и найденному значению К, используя табл. 39 СНиП 11-32-74, которая здесь не приводится, определяют рабочую высоту биофильтра Н, гидравли­ческую нагрузку q и количество подаваемого воздуха В.Рабочая высота биофильтра колеблется в пределах 2—4 м, гидравлическая нагрузка — 10—30 м32 в сутки, количество подаваемого воздуха — 8—12 м3 на 1 м3 сточной жидкости.

La сточной жидкости должно быть не более 300 мг/л. При L,, бо­лее 300 мг/л необходима рециркуляция.

3. Определяют LCM — БПК20 смеси сточной жидкости для био­фильтров рециркуляцией и п — коэффициент рециркуляции:

(III.26)

(III.27)

4.Определяют площадь биофильтров, по формулам: в слу­чае их работы без рециркуляции

F = Q/q (III.28)

в случае их работы с рециркуляцией

F=Q(n + 1)/q, (III.29)

где Q — расчетный расход сточных вод, м/сут.

Конструктивные особенности биофильтров. В качестве загру­зочного материала для фильтров используют щебень и гальку проч­ных пород, а также керамзит и пластмассы. Крупность загрузочного материала для высоконагружаемых фильтров принимается равной 40—60 мм по всей высоте загрузки. Крупность материала нижнего поддерживающего слоя высотой 0,2 м составляет 60—100 мм. Круп­ность загрузочного материала для капельных биофильтров прини­мается равной 30—50 мм с постепенным увеличением по глубине.

Распределение сточной жидкости по поверхности биофильтров осуществляется неподвижными разбрызгивателями или подвижными реактивными оросителями. Наибольшее распространение из непо­движных разбрызгивателей получили спринклерные установки. Спринклерная установка состоит из дозирующего бака, распреде­лительных труб и спринклеров. Спринклерные головки-насадки, установленные на вертикальных отростках, соединены с распредели­тельными трубами, уложенными в теле биофильтра.

Для нормальной работы биофильтра необходима подача воздуха в. достаточном количестве. В капельных биофильтрах обычно ис­пользуется естественная вентиляция, создаваемая разностью тем­ператур наружного воздуха и тела биофильтра. В высоконагружае­мых биофильтрах воздух подается вентиляторами в пространство между дренажем и днищем.

В последние годы в отечественной и зарубежной практике нахо­дят распространение биофильтры,с пластмассовой загрузкой. Они имеют высокую производительности обеспечивают хорошую очист­ку. Высоту таких биофильтров принимают равной 3—4 м. В качестве загрузочного материала возможно применение блоков из поливинилхлорида, полистирола и других жестких, пластмасс.

studfiles.net

Расчёт и проектирование биофильтров

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Расчёт и проектирование биофильтров
Расчёт и проектирование биофильтров

На основе проведенных исследований в критериальный комплекс, кроме высоты биофильтра, температурного коэффициента и гидравлической нагрузки, предлагалось ввести объем подаваемого воздуха, который влияет на результаты очистки. Расход воздуха составлял 8; 16 и 32 м3 на 1 м3 воды. При этом увеличение подачи воздуха свыше 16 м3 не дало дальнейшего улучшения очистки воды. Значение БПК выходящей жидкости при расходе воздуха 8 и 16 м3 было различным.

Профессоры СМ. Шифрин и Ю.А. Феофанов изучали возможность гидравлического моделирования высоконагружаемых биофильтров. Поскольку биофильтры могут классифицироваться как аппараты со стационарным слоем загрузки, то по своим гидродинамическим свойствам они занимают промежуточное положение между идеальными вытеснителем и смесителем. Следовательно, они могут быть представлены либо моделью идеального вытеснителя с перемешиванием жидкости, либо моделью последовательно соединенных проточных идеальных смесителей, число которых в цепочке (а также продолжительность пребывания жидкости в каждом смесителе) зависит от высоты сооружения и гидравлической нагрузки на биофильтр.

Анализ различных методов расчета высоконагружаемых биофильтров показывает, что эффективность их работы зависит от гидравлической нагрузки, продолжительности контакта сточной воды с биопленкой, температуры сточной воды и количества воздуха, поступающего в тело биофильтра. Последний фактор прямо связан с крупностью фракций загрузочного материала и его пористостью. Натурные замеры и расчеты пористости загрузочного материала показывают, что независимо от крупности загрузки пористость составляет примерно 50% объема. В то же время объем единичной поры зависит от крупности фракций загрузки, что и является причиной снижения пропускной способности биофильтров с объемной загрузкой при уменьшении крупности фракций загрузки. Следовательно, производительность биофильтров зависит от диаметра фракций загрузки, ее пористости и удельной площади поверхности загрузочного материала. Но с увеличением крупности фракций загрузочного материала уменьшается площадь рабочей поверхности для образования биопленки. Поэтому для повышения пропускной способности биофильтров следует идти по пути увеличения пористости загрузки. Биофильтры с плоскостной загрузкой имеют пористость 70-99% и рабочую поверхность для образования биопленки от 60 до 250 м2/м3 загрузки. В этом заключается основное принципиальное отличие биофильтров с плоскостной загрузкой от биофильтров с объемной загрузкой.

Похожие статьи:
Депонирование осадков сточных вод

Навигация:
Главная → Все категории → Очистка сточных вод

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

stroy-spravka.ru

Сооружения биологической очистки сточных вод. Биофильтры

Биофильтры. Представляют собой прямоугольные или круглые в плане сооружения со сплошными стенками и двойным дном: верхним в виде колосниковой решетки, и нижним сплошным. Колосниковая решетка или дырчатое днище, дренаж биофильтров устраивается из железобетонных плит. Общая площадь отверстий дренажа принимается не менее 5—8% площади поверхности фильтра.

Фильтрующим материалом служит щебень, галька горных пород, керамзит, шлак. Загрузка фильтрующего слоя по всей его высоте должна производиться материалом одинаковой крупности (табл.61).


Таблица 61. Крупность зерен загрузочного материала для биофильтра (СНиП II-Г. 6—62)


Мелочи в загрузочном материале должно быть не более 5%. Нижний поддерживающий слой во всех типах биофильтров должен применяться с размерами 60—100 мм.

Орошение биофильтров сточными водами производится через небольшие равномерные промежутки времени. Распределение сточных вод может быть капельным, струйным или в виде тонкого слоя.

Кислород, обеспечивающий жизнедеятельность бактерий, поступает в тело фильтра естественной или искусственной вентиляцией. Количество кислорода, получаемое с 1 м3 фильтрующего материала в сутки для снижения БПК сточных вод, называется окислительной мощностью. Она зависит от температуры сточных вод, наружного воздуха, характера загрязнений (табл. 62).


Таблица 62. Окислительная мощность, г, кислорода в сутки на 1 м3 загрузочного материала биофильтров (СНиП II-Г. 6—62)


Примечания: 1. Указанные в табл. 62 величины окислительной мощности определены для сточных вод со среднезимней температурой +10°. При другой среднезимнеи температуре сточных вод значения окислительной мощности следует увеличивать илн уменьшать пропорционально отношению фактической температуры к 10°С

2. При значении часового коэффициента неравномерности притока более 2, объем фильтрующего материала следует увеличить пропорционально отношению фактического коэффициента неравномерности К=2.

При среднегодовой температуре наружного воздуха ниже + 10°С и коэффициенте рециркуляции сточных вод более 4, а также при среднегодовой температуре воздуха до +3°С биофильтры любой производительности, и при среднегодовой температуре от +3 до +6°C биофильтры с производительностью до 500 м3 в сутки необходимо размещать в отапливаемых помещениях с расчетной температурой внутреннего воздуха на +20С выше температуры сточных вод и пятикратным воздухообменом в час. При производительности более 500 м3/сутки и среднегодовой температуре воздуха от +3 до +6°C биофильтры можно размещать в неотапливаемых помещениях облегченной конструкции.

При поступлении сточных вод с перерывами в течение суток строительство биофильтров в неотапливаемых помещениях или открытого типа должно обосновываться теплотехническим расчетом. При этом необходимо принимать во внимание опыт эксплуатации очистных сооружений, находящихся в данном районе или в других районах с аналогичными условиями.

Окислительную мощность биофильтра ОМ можно определить по формулам:

при работе с рециркуляцией


, (135)

без рециркуляции


, (136)

где LCM — БПК5 смеси поступающих сточных вод, мг/л;

Ld — БПКб поступающих на очистку сточных вод, мг/л;

Lt — БПК5 очищенных сточных вод, мг/л;

QcyT — суточный расход сточных вод, м3/сутки;

F — площадь фильтра, м2;

Н — высота загрузки фильтра, м;

q — расход сточных вод, л/сек;

n — коэффициент рециркуляции, определяемый по формуле (133).

При расчете биофильтров для промышленных сточных вод предприятий пищевой промышленности можно рекомендовать коэффициент скорости биохимического окисления Кс.б, указывающий на интенсивность прироста биологической пленки, определяемый по формуле

Кс.б = 21/a, (137)

где а — разность, проц., между ХПК и БПК20 сточных вод.

Низкие значения коэффициента указывают на нецелесообразность биохимических способов очистки сточных вод. Обратная величина коэффициента скорости биохимического окисления характеризует скорость прироста биологической пленки.

Коэффициент скорости биохимического окисления смеси сточных вод с различным размером загрязнений определяется по формуле


, (138)

где Q1, Q2...Qn — расходы различных по концентрации сточных вод;

а1, а2,...an — соответствующие разности, проц., между ХПК и БПК20.

Чем меньше коэффициент, тем больше интенсивность фактора прироста биологической пленки, поэтому коэффициент оказывает влияние на выбор фильтрующего материала (табл. 63).


Таблица 63. Зависимость вида загрузочного материала от коэффициента скорости биохимического окисления


Биофильтры подразделяются на капельные, высоконагружаемые, аэрофильтры, башенные.

Отличительной особенностью капельных биофильтров является небольшой диаметр фракций загрузочного материала (30— 50 мм) и высота загрузки (2 м), при этом нижний поддерживающий слой высотой 0,2 м принимается размером 60—100 мм, а также низкая нагрузка по сточной воде от 0,5 до 1,0 мг на 1 мг загрузки фильтра.

Капельные биофильтры рекомендуется применять на очистных сооружениях производительностью не более 1000 м3/сутки. Эффект снижения загрязнений по БПК5 может достигать 90% и более.

Высоконагружаемые биофильтры отличаются от капельных значительно большей гидравлической нагрузкой. Для капельных биофильтров нагрузка на 1 м2 поверхности в сутки составляет 1—2 м3 сточных вод, для высоконагружаемых — 10—30 м3 на 1 м2 поверхности в сутки, т. е. в 10—30 раз больше.

Более высокая окислительная мощность высоконагружаемых биофильтров обусловливается незаиляемостыо, лучшим обменом воздуха, что достигается благодаря более крупному загрузочному материалу и повышенной нагрузкой по воде. Значительные скорости прохода воды через загрузочный материал обеспечивают постоянный вынос трудноокисляемых примесей и отмирающей биопленки. Крупность частиц загрузки принимается размером 40—60 мм, что обеспечивает большой объем пор.

Конструктивные и эксплуатационные особенности высоконагружаемых биофильтров и их отличие от капельных следующие:

  1. высота слоя фильтрующей загрузки доходит до 4 м. Количество загрязнений, вносимых на 1 м2 площади фильтра в сутки, зависит от высоты фильтра. При высоте его 4 м окислительная мощность составляет 2400 г 02/м2, 3м — 2200, 2,5 м — 2000, 1 м— 1800 г 02/м2;
  2. крупность зерен доходит до 65 мм по всей высоте загрузки;
  3. искусственная вентиляция фильтра обеспечивается особой конструкцией днища и дренажа (ограждение глухими стенами с гидрозатвором) ;
  4. интервалы в орошении фильтра сточной водой должны быть сокращены до минимума. Нагрузка по воде должна быть повышенной и постоянной;
  5. направление концентрированных сточных вод на фильтры недопустимо, поэтому для поддержания повышенной нагрузки по воде необходимо их разбавление условно чистыми или очищаемыми водами при помощи рециркуляции;
  6. высоконагружаемые биофильтры могут работать на заданную степень очистки сточных вод;
  7. применяются как для полной, так и для частичной очистки сточных вод.

Высоконагружаемые биофильтры могут быть одно- (рис. 19) и двухступенчатые.


Рис. 19. Схема одноступенчатых высоконагружаемых биофильтров: П.О. — первичный отстойник; Н.С. — насосная станция; Б — биофильтр; В.О. — вторичный отстойник, К.Б, — коигакгиый бассейн; 1,2 — возможные варианты рециркуляции очищенной жидкости, 3 — удаление избыточной биопленки; 4 — хтораторная; 5 — очищенные и обеззараженные сточные воды иа выпуск.


Применение двухступенчатых высоконагружаемых биофильтров рекомендуется при благоприятном рельефе местности и при необходимости более глубокой очистки сточных вод. Разновидностью высоконагружаемых биофильтров могут быть сооружения перемежающейся фильтрации (рис. 20).


Рис. 20. Схема двухступенчатых высоконагружаемых биофильтров с перемежающейся фильтрацией: ПО — первичный отстойник, K1, К2 — камеры переключения, ИС — насосная станция, Б — биофильтры, ВО — вторичные отстойники, КБ контактный бассейн, 1 — удаление избыточной бнопленки, 2 — хлораторная, 3 — очищенные сточные воды на выпуск


Разновидностью высоконагружаемых биофильтров являются аэрофильтры. Особенность фильтров этого типа.— большая высота (3—4 м) и принудительная вентиляция, которая может осуществляться вентиляторами низкого давления.

Материал загрузки тела аэрофильтра должен быть по возможности гладким. Аэрофильтры устраиваются двух- и трехслойные. Нижний слой рекомендуется устраивать толщиной 0,2 м из кусков загрузочного материала размером 50—70 мм, а верхний — размером 30—40 мм (рис. 21).


Рис. 21. Схема аэрофильтра: 1 — загрузка, 2 — реактивный водораспределитель, 3 — гидрозатвор


Устойчивой работы и высокого эффекта очистки на аэрофильтрах можно достичь, если сточные воды, направляемые на очистку, будут иметь БПК не более 150 мг/л. Расчет аэрофильтров можно проводить по их окислительной мощности (табл. 64).


Таблица 64. Окислительная мощность, г, кислорода на 1 м3 загрузки аэрофильтра (СНиП II-Г. 6—62)


Данные табл. 64 определены для сточных вод со среднезимней температурой +10°C. При температуре сточных вод более или менее +10оС окислительную мощность аэрофильтра необходимо увеличивать или уменьшать соответственно пропорционально отношению фактической температуры к+10°С.


ohrana-bgd.ru

Расчет биофильтров - Справочник химика 21

    Расчет биофильтров высокой нагрузки по методу С. В. Яковлева состоит в следующем  [c.319]

    Расчет биофильтров с пластмассовой загрузкой (вариант II). Исходные данные по предыдущему, БПКполн сточных вод, подаваемых на биофильтры с пластмассовой загрузкой, допускается принимать не более 250 мг/л [19], [c.204]

    Расчет биофильтров с пластмассовой загрузкой (вариант III). Применение новых высокоэффективных видов загрузок — пластмасс, пеностекла, асбофанеры — позволяет увеличивать высоту биофильтров и органические нагрузки на них. Такие биофильтры рассчитываются по окислительной мощности, которая устанавливается на основании данных экспериментальных исследований. [c.206]


    Расчет биофильтров по методу проф. С. В. Яковлева основан на двух процессах—изъятия органических веществ из сточной жидкости в толще загрузки и их биологического окисления [8]. [c.229]

    Для расчета биофильтра по этому методу используется критериальный комплекс [c.229]

    График зависимости эффекта очистки Э от критериального комплекса Ф (рис. 8.4) рекомендуется как универсальная основа расчета биофильтров. [c.229]

    В окончательном расчете биофильтра влияние температуры, однако, уже не столь заметно, как это показано выше, поскольку в расчетной формуле значение кт вуалируется одновременным учетом влияния еще ряда других параметров. [c.161]

    Расчет биофильтров. Важнейшая составная часть биофильтра — загрузочный материал. По типу загрузочного материала все биофильтры делят на две категории с объемной и плоскостной загрузкой. Строго го- [c.180]

    При расчете биофильтра определяют необходимый объем фильтрующего материала для очистки поступающих сточных вод, рассчитывают распределительные приспособления для орошения, дренаж и лотки для пропуска и сбора-осветленных вод. [c.98]

    Конструкции и расчет биофильтров [c.1098]

    Методы расчета биофильтров [c.82]

    В настоящее время в отечественной практике используется способ расчета биофильтров по окислительной мощности. [c.82]

    В зарубежной практике в основу расчетов биофильтров были положены как эмпирические формулы, так и формулы, основанные на уравнении мономолекулярной реакции. [c.86]

    Авторами был предложен метод расчета биофильтров с плоскостной загрузкой, который состоит в следующем. [c.89]

    Ниже приведены рекомендации по расчету биофильтров различных типов. [c.92]

    Имея данные о составе производственных сернисто-щелочных вод и об их токсичности, можно произвести расчет биофильтров. [c.176]

    Капельные биофильтры. Расчет биофильтра состоит в определении необходимого объема загрузочного материала для очистки поступающей сточной жидкости, а также размеров всех элементов водораспределительных устройств, дренажа и лотков для сбора и отведения осветленных вод. [c.390]

    При расчетах биофильтров окислительную мощность назначают в зависимости от среднегодовой температуры воздуха по табл. 4.37. [c.390]

    Полученными выше формулами можно пользоваться также для расчета биофильтров, работающих с рециркуляцией. В этом случае степень рециркуляции зависит от высоты биофильтра. Величина определяется по формуле (4.143) и по табл. 4. 39. Эффект очистки определяется по уравнению (4.146), а в формуле (4.147) вместо значения д вводится значение I [c.394]

    Капельные биофильтры. Расчет биофильтров состоит в определении необходимого объема загрузочного материала для очистки сточной воды и размеров элементов водораспределительных устройств, дренажа, лотков для сбора и отведения воды. [c.340]

    При расчете биофильтров окислительную мощность, г/(м -сутки), нат значают в зависимости от среднегодовой температуры воздуха  [c.341]

    На основании анализа каждого процесса проф. С. В. Яковлевым предложены уравнения, характеризующие зависимость между основными факторами, обусловливающими работу биофильтров, и рекомендован графоаналитический метод расчета биофильтров. [c.343]

    Расчет биофильтров

chem21.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *