Принцип очистки сточных вод в аэротенках

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

Поступающие в аэротенк сточные воды перемешиваются с активным илом с помощью пузырьков воздуха, подаваемого через аэрационную систему, состоящую из аэраторов разного типа. При этом происходит насыщение смеси кислородом, который необходим для жизнедеятельности популяции микроорганизмов, составляющих биомассу активного ила. Они поглощают до 85% растворённой органики. Биомасса в резервуаре увеличивается за счёт их питания и размножения. С помощью постоянного перемешивания создается равномерная концентрация кислорода по объёму резервуара. С его помощью бактерии превращают отходы в углекислый газ и воду.

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

Используются для очистки городских и хозяйственно-бытовых промышленных стоков. С одного конца аэротенка подается активный ил и загрязнённая вода, которые по мере своего продвижения перемешиваются под действием аэраторов и направляются к выходу из резервуара. Скорость реакции расщепления органической массы снижается по мере продвижения, так как количество органики уменьшается. На выходе очищенная вода поступает в отстойники, а иловая смесь выводятся через выходное отверстие для дальнейшего использования.

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

Для монтажа системы сточных вод рекомендуется приглашать специалистов сторонних организаций или фирмы-производителя, так как проект имеет конструктивные особенности.

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

Основные преимущества установки:

• 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.