Biologické filtry a disky

Biologické filtry (biofiltry) jsou nádrže vyplněné kusovým materiálem, který je zkrápěn mechanicky předčištěnou odpadní vodou. Po určité době zapracování se na náplni vytvoří slizovitý povlak mikroorganismů. Princip čištění je biologický, nejedná se tedy v pravém slova smyslu o filtraci.

Schéma biofiltru:

1 - přítok, 2 - odtok, A - středový sloup, B - Segnerovo kolo, C - náplň, D - rošt, E - větrací otvory, F - obvodový plášť.

Ke skrápění se nejčastěji používá tzv. Segnerovo kolo. (Na duté ose je osazena děrovaná roura, ze které je voda rozdělována stejnoměrně po celém povrchu biofiltru.):

Schéma Segnerova kola:

Náplní biofiltru může být jakýkoliv materiál, který dostatečně vzdoruje mechanickému otírání, vlivu vlhkosti, chemickým vlivům a má drsný povrch. Jako náplň se nejčastěji používá štěrk, vápenec, struska a nyní především umělé hmoty. Velikost zrna má být v průměru 5 - 10 cm. Umělohmotné náplně mají speciální úpravu s co největším povrchem a s co nejsnazší manipulací - jde obvykle o desky mřížovitého tvaru, bloky s definovanou velikostí otvorů apod. (V minulosti byly používány tzv. "husí krky" - 10 cm dlouhé části drenážních trubek jako sypaná náplň biofiltrů.) Přednosti náplně z umělých hmot spočívají zejména ve velkém specifickém povrchu umožňujícím vyšší hydraulické zatížení, v nízké hmotnosti náplně, bezporuchovém provozu (nedochází k ucpávání náplně) i v úspoře elektrické energie.

Biologické filtry snášejí i vysoké zatížení a nacházejí použití i pro čištění poměrně koncentrovaných průmyslových odpadních vod. Výška filtrační vrstvy bývá 1,5 až 4 m. Větrací otvory ve stěně filtru musí mít celkovou plochu nejméně 1 % z půdorysné plochy náplně, aby přirozené větrání stačilo k dostatečnému přísunu kyslíku pro aerobní biochemické pochody probíhající ve slizovitém povlaku náplně. Proudění vzduchu v biofiltru vzniká v důsledku rozdílu vnější teploty (teploty vzduchu) a teploty odpadní vody. Vyšší vnitřní teplota filtru v zimě způsobuje vzestupné proudění, vyšší teplota vzduchu v létě naproti tomu sestupné proudění. K obratu dochází, dosáhne-li rozdíl teplot 20 °C.

Podle způsobu provozu se dělí biologické filtry na pomalé filtry s čerpáním z akumulační jímky nebo s gravitačním přítokem a na biologické rychlofiltry nepřetržitě skrápěné odpadní vodou.

Biologicky vyčištěná voda je z biologických filtrů odváděna do dosazovacích nádrží. Zatím co za pomalými filtry dosazovací nádrž není nezbytně nutná (ovšem její instalace provozu rozhodně neškodí), musí být za rychlofiltry zařazovány dosazovací nádrže s dobou zdržení asi 1,5 - 2 hodiny, neboť v důsledku vysokého hydraulického zatížení je nadbytečný biologický povlak odplavován čištěnou vodou.

Na pomalých filtrech lze čistit vodu s max. BSK5 145 g/m³, na rychlofiltrech 130 g/m³. Aby bylo možno čistit vody koncentrovanější, je nutno snížit jejich BSK₅. K jejich naředění se používá vyčištěná voda, která se recirkuluje. Recirkulováním vody je také umožněno trvalé skrápění biologických rychlofiltrů.

V praxi se používá buď tzv. malá nebo velká recirkulace. Na funkci biofiltru nemá způsob zvolené recirkulace vliv, rozdíl spočívá pouze v dimenzování usazovací a dosazovací nádrže. U malé recirkulace se usazovací nádrž dimenzuje pouze pro množství surové odpadní vody (Q_o) a dosazovací nádrž pro množství surové i recirkulované vody (Q_o + Q_r). U velké recirkulace je to obráceně. Poměr Q_r/Q_o je označován jako tzv. recirkulační poměr R. Jeho hodnota má být co nejnižší, protože čím větší je množství recirkulované vody, tím jsou vyšší energetické náklady na čerpání recirkulované vody a tedy i provozní náklady.

Schéma zapojení biofiltru s velkou recirkulací:

Biologické disky

Jedná se o zařízení skládající se z kotoučů osazených v několika centimetrových vzdálenostech na pomalu se otáčející hřídeli. Kotouče jsou z plastických hmot. Při otáčení zasahují přibližně jednou polovinou do odpadní vody. Na biologickém povlaku vytvořeném na povrchu kotoučů dochází ke stejným pochodům jako na náplni biologických filtrů.

Za biologickými disky musí být vždy zařazena dosazovací nádrž, v níž se oddělí biologický povlak uvolněný z disků od vyčištěné vody. Biologické disky se používají k čištění odpadních vod z malých aglomerací, max. do 5 000 obyvatel.