Основные схемы очистки сточных вод в аэротенках
В зависимости от способа подачи и распределения воздуха аэротенки бывают с пневматической, поверхностной (механической) аэрацией и с аэрацией смешанного типа. В аэротенки с пневматической аэрацией воздух подается воздуходувками и поступает в жидкость через аэраторы, обычно фильтросного типа. Механическая аэрация осуществляется специальными механическими аэраторами, которые интенсивно перемешивают жидкость и засасывают воздух из атмосферы. В отечественной и зарубежной практике наибольшее распространение получила пневматическая аэрация, но для небольших установок применяют и механическую аэрацию.
Для полной биологической очистки бытовых сточных вод или их смеси с производственными сточными водами раньше чаще всего применяли обычные одноступенчатые аэротенки. По сравнению с другими они относительно просты в эксплуатации, но недостаточно экономичны. В этих аэротенках очистка сточной жидкости и регенерация активного ила осуществляются в одном сооружении.
Аэротенки, работающие с регенераторами, обеспечивают стабильность процесса биохимической очистки сточных вод. Процесс извлечения загрязнений из воды отделен от окисления их в активном иле, поэтому собственно аэротенки проектируются на меньшее время пребывания в них сточной воды, так как их задача — извлекать загрязнения. В регенераторах окисляются загрязнения, задержанные на активном иле. В них активный ил находится более длительное время. Такой способ очистки, когда в собственно аэротенках протекает первая стадия процесса, а в регенераторе — вторая и третья стадии, позволяет увеличить концентрацию загрязнений, приходящуюся на ил. В аэротенке поддерживается обычная нагрузка на ил, в регенераторе она повышается. Таким образом, средняя нагрузка на ил возрастает, и эти сооружения работают более эффективно. Применение аэротенков с регенераторами позволяет уменьшить общий строительный объем этих сооружений на 10—20% по сравнению с объемом одноступенчатых аэротенков.
Средняя скорость процесса очистки в аэротенке может быть повышена несколькими путями. Один из них— дифференцированная подача воздуха по длине аэротенка в количестве, необходимом для окисления органических веществ. Однако в связи с трудностями такого распределения воздуха этот способ не получил распространения. Практически удовлетворительное выравнивание скорости потребления кислорода по всему аэротенку можно обеспечить путем равномерного смешения вновь поступающей сточной жидкости и активного ила со всей массой воды, находящейся в аэротенке. Этот принцип (разработан проф. Н. А. Базякиной) положен в основу аэротенков-смесителей.
Рис. 1. Схема работы двухступенчатых аэротенков
Стадийность процесса биохимического окисления органических веществ положена в основу ступенчатой очистки сточных вод (рис. 1). В аэротенке первой ступени завершается первая стадия очистки: сорбция органических загрязнений активным илом и окисление некоторой части задержанных загрязнений. Неполностью очищенная сточная вода поступает в аэротенк второй ступени, где происходит окончательная очистка воды. Двухступенчатая очистка может осуществляться как с регенерацией, так и без нее. Обычно регенераторы предусматривают для каждой ступени очистки сточной воды. Ступенчатую очистку целесообразно применять при высокой концентрации загрязнений в сточных водах. В аэротенках практически можно достичь полной степени очистки.
Интенсивность аэрации зависит от условий насыщения смеси сточной воды и активного ила кислородом, а также от тщательности перемешивания их и поддержания во взвешенном состоянии. Следует иметь в виду, что интенсивность аэрации обусловливает стоимость всего сооружения: чем меньше интенсивность аэрации, тем больше должны быть размеры сооружения, а следовательно, тем выше его стоимость и меньше эксплуатационные затраты на подачу воздуха, и наоборот. Оптимальную интенсивность аэрации следует выбирать на основании сравнительных технико-экономических подсчетов.
На кафедре канализации МИСИ им. В. В. Куйбышева были проведены экспериментальные исследования работы аэротенков с отдельной регенерацией, которые позволили предложить метод расчета этих сооружений. В аэротенках протекает процесс сорбции загрязнений на активном иле, для которого требуется меньше времени, чем общее время, необходимое для переработки и окисления всех загрязнений, содержащихся в воде и иле. Объем собственно аэротенка определяется скоростью сорбции, общий же объем системы — скоростью переработки всех загрязнений.