Загрязнённые бытовые, хозяйственные и промышленные сточные воды подвергают очистке перед сбросом в природные водоёмы. На первом этапе производят механическую очистку от мусора с помощью решёток и сеток. Затем жидкая фракция направляется в отстойники, где происходит отделение твёрдых органических отходов, составляющих 35% загрязнений. Стоки с растворённой органикой направляются в аэротенки – резервуары с прямоугольным горизонтальным сечением, заполненные активным илом, где происходит дальнейшая биохимическая очистка воды.
Виды и принцип работы аэротенков
На выходе из аэротенка вода, содержащая минимальное количество растворённой органики, вместе с осадком, который образуется в процессе жизнедеятельности микроорганизмов и бактерий, проходит через систему отстойников. Осадок из вторичных отстойников направляется в перегниватель, а затем восполняет количество активного ила. После конечного отстойника чистая вода сбрасывается в водоём.
Технологическая схема с осветлителем – перегнивателем с естественной аэрацией — эффективнее задерживает загрязнения и выдерживает пиковые нагрузки, чем применение обычных вертикальных отстойников.
Принцип действия механических аэраторов заключается в захватывании воздуха с поверхности при перемешивании жидкости, пневматических – в подаче воздуха от компрессора. Комбинированные аэраторы позволяют с помощью механических устройств дробить воздушные потоки в воде.
Основные факторы, влияющие на систему очистки:
температурный режим;
- непрерывность поступления исходной воды;
- степень насыщения кислородом;
- отравляющие вещества;
- уровень кислотности среды.
Для устранения аммонийного азота из промышленных или хозяйственных стоков применяют процесс нитрификации с помощью афтотрофных бактерий, которые питаются неорганическим углеродом. В результате в воде образуются нитриты и нитраты, которые удаляются с помощью бактерий – денитрификаторов, гетеротрофных бактерий разлагающих вредные соединения до свободного азота и использующих для своей жизнедеятельности связанный кислород.
В зависимости от способа подачи сточных вод и активного ила, и отвода очищенной воды различают несколько видов аэротенков.
Аэротенки-смесители
Предназначены для очистки производственных стоков, имеющих высокую концентрацию загрязнения — до 1000 мг/л. Позволяют производить очистку при неравномерном поступлении стоков и изменении их состава, принцип работы аэротенков для очистки сточных вод заключается в подаче воды и ила через отверстия по всей длине ёмкости. Очищенная вода равномерно отводится. При этом достигается лучшее перемешивание ила с исходной водой, при котором ускоряется биохимическая очистка.
Аэротенки-вытеснители
Главный недостаток в снижении качества очистки при резком изменении содержания органики и токсичных веществ. При равномерном поступлении стоков использование аэротенков вытеснителей предпочтительнее в силу небольших объёмов и простоты конструкции. Они подразделяются на секционированные и коридорные.
Первые применяются в аэротенках длиной свыше 60 м. Через равные промежутки коридоры разделены перегородками, чтобы предотвратить изменение направления перемещения исходной воды.
Коридорными называются аэротенки-вытеснители при соотношении ширины резервуара к его длине 1:50. Если ширина составит 6 м, то длина соответственно 300 м, при ширине 9 м, длина не менее 450 м. Для компактности делают двухкоридорные аэротенки, если резервуар занимает более половины объёма очистных сооружений. Применение трёхкоридорных конструкций позволяет работать без регенерации ила.
Аэротенк вытеснитель с регенератором
Для более интенсивного процесса окисления органики применяют аэротенки вытеснители со встроенными регенераторами, где дозировка активного ила увеличивается в два-три раза, что позволяет увеличить качество очистки.
Аэротенк в септике
Владельцы частных строений для эффективной очистки сточных вод делают активный септик. Он требует большого объёма, отличается простой конструкцией и высокой очисткой бытовых стоков – до 99%. Продуктивность аэробных микроорганизмов выше, чем анаэробных бактерий, присутствующих в выгребных ямах. Чтобы увеличить численность аэробов, к септику подключают систему аэрации и устанавливают компрессор.
Качество осветления сточных вод в аэротенках должно соответствовать СНИП 2.04.03-85.
Установка и запуск системы очистки
Начинается установка с рытья котлована под аэротенк. Для создания подушки на дно насыпается слой песка высотой до 20 см. После этого устанавливают резервуар. Одновременно происходит заполнение ёмкости водой и засыпка резервуара, причём уровень воды должен быть на 15 см выше уровня земли для предотвращения деформации резервуара под давлением насыпного грунта.
На следующем этапе прокладываются коммуникации, устанавливается компрессор и подключается к системе аэрации. Всё сооружение засыпается землёй. После проверки работы всех систем и контрольного пуска аэротенк вводится в эксплуатацию.
Преимущества и недостатки
- высокое качество очищения стоков с большой скоростью;
- компактность в сочетании с простотой конструкции;
- полная загрузка оборудования;
- не нужно утеплять объект, так как окислительно-восстановительные реакции идут с выделением большого количества тепла;
- нет неприятного запаха.
Минусы:
- высокая стоимость;
- затраты электроэнергии на систему аэрации;
- необходимость в эксплуатационном персонале для обслуживания.
Для нормального функционирования аэротенков необходима непрерывная подача сточных вод с растворёнными органическими веществами для питания микроорганизмов. С остановкой системы при отсутствии кислорода начинаются процессы гниения, аэробные микроорганизмы погибают.
При снижении подачи воздуха, возможно образование залежей. Минимальная концентрация кислорода для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов должна быть выше 0,2 мг/куб.дм, для эффективной биохимической очистки – 0,5 мг/куб.дм.
Система аэрации подбирается ещё на стадии проектирования. Расчёт объёма аэротенков определяется на калькуляторе из произведения максимального расхода в час пиковой загрузки на время пребывания стоков в резервуаре. На скорость и качество очищения влияет величина пузырьков воздуха, подаваемого из компрессора. Чем меньше их размер, тем качественнее проходит процесс окисления. Происходит активный прирост биомассы, микроорганизмы лучше переносят воздействие отравляющих веществ. С другой стороны мелкопузырчатая фракция не позволяет в достаточной степени обеспечить перемешивание активного ила, что приводит к появлению залежей в «мёртвых зонах».
Для увеличения интенсивности перемешивания на стенках аэротенка устанавливаются побудительные сопла, создающие турбулентную циркуляцию потоков. Они увеличивают скорость подъема мелких пузырьков и сокращают время взаимодействия стоков и активного ила. Аэротенки с настенной системой аэрации работают эффективнее моделей с аэрационной установкой на дне резервуара.