Biofiltr, též skrápěný filtr či biologická kolona, je nejstarším biologickým způsobem čištění a dočišťování odpadních vod (první zmínky udává popis SEMIRAMIDINÝCH zahrad). Nejedná se o klasický filtr používaný pro filtraci, ale o válcovité těleso naplněné materiálem přírodním (kámen, struska) či umělým (desky, prvky z plastových hmot). Biologické filtry s kamenitou náplní byly navrhovány na povrchové zatížení 0,6 – 1,2 m³·m^-2·h^-1. V 60. letech 20. století se začaly objevovat biofiltry s náplní z plastických hmot. Materiál slouží jako podklad pro růst směsné kultury mikroorganismů. Tvar a zrnitost náplně jsou důležité pro uchycení organismů a jejich vývoj. Provoz biologických filtrů je jednoduchý, má nízkou energetickou spotřebu a vyšší toleranci k nárazovému zatížení a toxickým látkám. Probíhají zde aerobní čisticí procesy založené na samočisticích schopnostech vody. Podle parametrů, za kterých filtr pracuje (hydraulické zatížení, objemové látkové zatížení a doba styku povrchu náplně s odpadní vodou), se rozlišují pomalé biologické filtry (nízkozatěžované, standardní), rychlofiltry (vysokozatěžované, aerofiltry) a věžové biologické filtry (SCHULZOVY). Stejnoměrné rozdělení odpadní vody na náplň biofiltru provádí Segnerovo kolo. Odpadní voda pomalu stéká po náplni a předává absorbovaný kyslík jednotlivým vrstvám a umožňuje tak mikroorganismům aerobní metabolismus. Proti proudící vodě je válcem veden vzduch.

Skrápěním náplně filtru mechanicky předčištěnou vodou se na povrchu vytvoří biologický nárost či biologická blána (dosahuje mocnosti 0,16 až 0,32 cm, výjimečně i 1 cm). V různých vrstvách biofiltru probíhá sukcese biocenózy charakterizující různé stupně vyčištěné protékající vody. Obsah rozpuštěných látek, složení odpadních vod, technologické parametry a sezónní vlivy mají dopad na složení biocenózy nárostu (bakterie, houby, Flagellata apochromatica, Ciliata, améby, hlístice, vířníci, máloštětinatci a hmyz). Z ekologického hlediska se v ekosystému biofiltru ustavují potravní řetězce, v nichž dochází k přesunu energie od jedné formy organismu ke druhé. Trofické úrovně jsou představovány trofickou pyramidou (viz obr. 1). Přítokem odpadní vody na filtr se přináší rozpuštěné organické látky, které jsou rozkládány heterotrofními bakteriemi a saprobními prvoky (měňavky, bičíkovci, volně žijící nálevníci), bakterie rozkládají organické látky pomocí exoenzymů vylučovaných do prostředí a saprobní prvoci tyto látky pohlcují. Na stejné úrovni se vyskytují autotrofní bakterie získávající energii oxidací amoniaku. Další trofickou úrovní jsou holozoičtí prvoci živící se heterotrofními bakteriemi a partikulemi mrtvé organické hmoty. Na ně navazujícím článkem jsou mnohobuněčné organismy, např. hlístice Nematoda a vířníci Rotatoria, popř. jednobuněčné rournatky Suctoria živící se prvoky a bakteriemi. Vrchol trofické pyramidy tvoří červi Oligochaeta a hmyz vyskytující se ve všech vývojových stadiích (pro biofiltr je důležité larvální stadium).

Narůstáním biologické blány na povrchu biologického filtru se postupně snižuje průtok odpadní vody filtrem a provzdušnění kolony. Mikroaerobní poměry určuje samotná mezerovitá náplň. Za optimální výšku nárostu se považuje 0,25 mm (kyslík se dostává maximálně do hloubky 0,1-0,2 mm nárostu), hlubší vrstvy jsou anaerobní. Negativní vliv na provoz biofiltru mají např. nerozpuštěné látky, které ucpáváním trysek skrápěče vedou k nerovnoměrnému rozdělování odpadní vody na povrch filtru, dále působí zabahňování filtrů, zápach, nedostatek kyslíku až úplné zastavení činnosti. Čerstvě naplněný biofiltr je potřeba zapracovat (7 až 14 dní), zapracovaný a nepřetěžovaný filtr odtrhává nárost kontinuálně.

Biologické hodnocení stavu, funkce a účinnosti biofiltru je založeno na mikroskopickém posouzení biologického oživení nárostu a volné vody vytékající z filtru. Mikroskopické analýzy významně přispívají k prevenci závad v technologii a provozu biofiltrů. Z biologického hlediska se rozlišují tři typy nárostů: povrchový, vnitřní aerobní a vnitřní anaerobní (v dobře pracujícím filtru se nevyskytuje).

 

---

Obr. 1: Přehled trofických úrovní v biofiltru.

  Grafy souvislostí do úrovně:      I       II       III