реактора в значительной степени зависит от того, как достигается этот контакт между водой и биофильтром.

Способы контроля за ростом биопленки и обеспечением системы кислородом обсуждаются далее в разд. 5.10.2 и 5.10.1.

5.8.1. Капельные фильтры

Капельный фильтр по сути своей является традиционным ре­ актором для очистки стоков на биопленке. За последние сто лет разработано много различных типов таких фильтров. На рис. 5.15 показан наиболее распространенный его вариант, для которого характерно использование трехфазной системы. Запол­ няют реактор щебенкой диаметром 5-20 мм. В качестве загрузки реакторов были опробованы многие другие материалы, но широкое распространение, помимо щебенки, получили только полимерные материалы. Загрузка реактора неподвижная.

Сточная вода распределяется по фильтру, скапывает по щебенке вниз, собирается там и выводится. Снизу через фильтр подается постоянный поток воздуха, что обеспечивает эффективную вен­ тиляцию. При разработке этой конструкции считалось необходи­ мым осуществлять принудительную вентиляцию реактора, однако, как позднее выяснилось, разность температур загрузки фильтра, сточной воды и окружающего воздуха достаточна для того, чтобы обеспечить смену воздуха и реаэрацию воды в процессе ее стекания. Капельный фильтр обеспечивает эффективную адгезию микроор­ ганизмов, достаточный контакт между водой и биопленкой и хоро­ шую реаэрацию воды. Наиболее серьезный недостаток капельного фильтра — это сложность контроля за ростом биопленки. Именно поэтому при проектировании и эксплуатации биофильтров должны строго соблюдаться определенные требования. В реакторах старых конструкций (с очень низкой нагрузкой) контроль осуществляется биологически. Биопленка развивается без какого-либо торможения, что приводит к локальной кольматации. Кольматация препятствует прониканию кислорода к биомассе, в результате чего биомасса загнивает и разлагается, так что проток воды опять становится возможным. Высшие организмы, такие как черви и личинки, также способствуют деградации биомассы и удалению ее с биопленки.

В итоге реактор может стать инкубатором для насекомых, осо­ бенно фильтровых мошек, что является достаточно неприятным обстоятельством. По этой причине капельные фильтры с низкой нагрузкой используются не слишком широко. Следует еще доба-

вить, что в связи с очень низкими скоростями процессов в таких биофильтрах площади их должны быть относительно велики, так что они приемлемы лишь для самых небольших станций.

Повышение нагрузки (часто одновременно гидравлической на­ грузки и нагрузки по органическому веществу) на низкоскоростных реакторах может приводить к нарушению нормального течения процесса, в частности, к кольматации фильтра со скоростями более высокими, чем скорости удаления засоренных участков. Однако при скоростях, превышающих определенную величину, возможна следующая ситуация: толщина биопленки контролируется не ис­ ключительно биологически, а главным образом гидравлическим сбросом биомассы. Такие типы биологических капельных филь­ тров еще довольно многочисленны. В последние годы интерес к капельным фильтрам вновь резко повысился. Это связано с исполь­ зованием полимерных материалов, позволяющих создавать разви­ тые поверхности на фильтрах небольшой массы. Такие фильтры можно без особых затрат делать достаточно высокими. Часто они используются для предварительной обработки концентрированных сточных вод, за которой следует любая другая обработка.

5.8.2.Погружные фильтры

Вфильтрах этого типа загрузка располагается ниже поверхности воды. Загрузка может быть либо неподвижной, либо подвижной, что и является наиболее важной характеристикой погружного фильтра.

Фильтры со стационарной загрузкой

На рис. 5.16 показано устройство такого фильтра. Принципиальны­ ми в этой схеме являются следующие моменты: контроль толщины биопленки и подача кислорода в воду.

Решить проблемы, связанные с изменением толщины биопленки и кольматацией фильтра, можно только двумя путями. 1. Первый путь — использовать объемные загрузки с приемлемой поверхно­ стью и гидравлическими характеристиками, предотвращающими образование избыточной пленки. С такими загрузками невозможно получить высокую удельную площадь поверхности, и поэтому соот­ ветствующие реакторы требуют большего объема. 2. Альтернатив­ ный путь — проводить обратную промывку фильтра при высокой скорости потока воды. Если фильтр загружен тонкодисперсным

развитой поверхностью, обеспечивающих равномерное распределение стока внутри фильтра.

материалом, например песком, отдельные частицы поднимаются с потоком воды, вращаются в нем и в результате счищают биопленку точно так же, как это происходит в обычных фильтрах на станциях очистки воды. В фильтрах с неподвижной загрузкой очистка достигается под действием потока воды, вызывающего эрозию биопленки на подложке.

В тех реакторах, где для удаления органического вещества необходим кислород, подавать его можно снизу, со дна фильтра. По мере того, как пузырьки воздуха поднимаются в фильтре вверх, происходит окисление содержащихся загрязнений.

На погружной фильтр с неподвижной загрузкой вода может подаваться как снизу, так и сверху, и при описании фильтра это часто указывается, хотя на самом деле для его функционирования совершенно не важно, подается ли поток воды сверху или снизу.

Фильтры с подвижной загрузкой

В то время как капельные фильтры и погружные фильтры с неподвижной загрузкой известны уже давно, фильтры с подвижной загрузкой были разработаны только в 70-е годы. На рис. 5.17, 5.18 и 5.19 показаны три различных их варианта.

Слой дисперсной загрузки, например слой песка, в фильтре с восходящим потоком остается неподвижным до тех пор, пока градиент давления (снизу вверх) относительно мал. Если же дав­ ление в нижней части фильтра сравняется с весом расположенного выше слоя загрузки, произойдет сдвиг последнего, контакт между отдельными песчинками нарушается и они становятся подвижны­ ми. Такой фильтр, получивший название ф ильтр (реактор) с расш иренным слоем (см. рис. 5.17) используется на практике. Заполняющие его частицы все время трутся друг о друга, и биопленка остается тонкой. На настоящий момент наши знания