5. Сравните различные режимы нагрузок между собой. Каковы достоинства и недостатки каждого из режимов? Каковы возможности и области применения этих режимов?

Режим средних нагрузок (полной биологической очистки) обеспечивает самое высокое качество очистки сточных вод по БПК и взвешенным веществам сравнительно с иными режимами.

При окислении органических соединений происходит попутно удаление из воды ряда загрязнений промышленного происхождения: более чем на 50% снижается содержание тяжелых металлов, что является следствием их сорбции активным илом и последующим его удалением с избыточным активным илом. Практически полностью окисляются органические кислоты, глубокому распаду подвергаются спирты, анионные и неионогенные синтетические поверхностно-активные вещества.

Нефть и нефтепродукты удаляются из воды на 80%, жиры растительные и животные на 70%, фенолы - на 95%.

Содержание фосфора при полной биологической очистке снижается на 50%.

Однако нельзя забывать, что высокий эффект снижения содержания в воде сопутствующих соединений возможен лишь тогда, когда их содержание не превышает концентраций, максимально допустимых для аэротенков.

Важным достоинством режима полной биологической очистки является то, что он обладает большими возможностями по оптимизации окислительных процессов.

В рамках режима средних нагрузок можно обеспечивать нитрификацию в значительных пределах, использовать различные варианты регенерации ила, либо вести процесс без нее.

В сочетании с различными конструкциями илоотделителей, в диапазоне средних нагрузок можно достичь показателей высокопроизводительного режима.

Режимы полной биологической очистки успешно используются в аэрационных системах с различными гидродинамическими режимами - в аэротенках-вытеснителях, аэротенках-смесителях, аэротенках с рассредоточенным впуском сточной жидкости.

Благодаря своим преимуществам, режим средних нагрузок получил самое широкое применение в системах канализации населенных мест. Аэротенки на полную биологическую очистку используют и в составе малогабаритных установок, очищающих сточные воды отдельных небольших поселков, и в крупнейших комплексах очистки городских сточных вод, способных очищать несколько миллионов кубометров сточной жидкости ежесуточно.

Вместе с тем, аэрационным системам полной биологической очистки присущи многие недостатки.

В процессе такой очистки образуются значительные объемы избыточного активного ила, основу которых составляет органически неокисляемая биомасса, требующая дальнейшей стабилизационной обработки путем сбраживания в метантенках или минерализации в аэробных стабилизаторах. Активный ил хуже поддается анаэробному сбраживанию в метантенках, нежели сырой осадок, присутствие его в смеси осадков снижает газовыделение. Сброженная в метантенках смесь активного ила и осадка из первичных отстойников обладает худшими водоотдающими свойствами, нежели сброженный осадок из отстойников.

Для обеспечения эффективности процессов полной биологической очистки обязательно требуется предварительное осветление сточной воды перед подачей ее в аэротенки, т. е. необходимо применение первичных отстойников.

При режиме средних нагрузок не достигается глубокое окисление азота аммонийных солей, поэтому он в значительных количествах содержится в воде, прошедшей полную биологическую очистку.

Несмотря на сравнительно высокий эффект очистки сточных вод от органических загрязнений, при полной биологической очистке не обеспечивается снижение БПК очищенной воды до значения ПДК ее в воде водоемов коммунально-бытового назначения (6 мг/л), не говоря уже о водоемах рыбохозяйственного и хозяйственно-питьевого назначения (3 мг/л).

Целый ряд органических соединений промышленного происхождения не поддается биохимическому окислению в аэротенках вообще (например, полициклические хлорорганические соединения и др.). Такие вещества представляют собой фоновые загрязнения, проходящие всю систему очистки без изменения, не окисляясь и не сорбируясь активным илом.

Высоконагружаемые аэротенки частичной биологической очистки, по сравнению с аэротенками средних и низких нагрузок, обладают самой высокой объемной производительностью при наименьшем удельном объеме сооружений и минимальном удельном расходе кислорода.

Для неполной биологической очистки не требуется предварительное осветление сточных вод, так как концентрация взвеси в исходной воде не нормируется.

Высоконагружаемые аэротенки способны очищать высококонцентрированную сточную воду с БПК_ПОЛН до 5000 мг/л.

Основной недостаток высоконагружаемых аэротенков - более низкий эффект очистки по всем показателям, по сравнению с остальными режимами нагрузок. Поэтому такие аэротенки, как правило, не применяются для очистки сточных вод непосредственно перед отведением их в водоем.

В то же время, аэротенки на неполную очистку нашли применение для очистки концентрированных промышленных сточных вод перед сбросом их в системы городской канализации или в качестве первой ступени двухступенчатых аэротенков в системах промышленной канализации.

Иногда возникают ситуации, когда появляется необходимость применить режим высоких нагрузок при очистке городских сточных вод. Если, например, очистные сооружения перегружены и функционируют в условиях повышенных нагрузок БПК на ил, превосходящих предельные значения для режима полной биологической очистки, наилучшим выходом из положения будет освоение на аэротенках режима высоких нагрузок, причем может оказаться достаточным использование таких нагрузок только в части аэротенков.

Многими серьезными достоинствами обладает режим низких нагрузок (полного окисления).

Глубокое окисление иловой смеси в аэротенках в условиях низких нагрузок с продленной аэрацией позволяет значительно упростить технологию обработки осадков.

Во-первых, процесс полного окисления позволяет значительно сократить прирост ила и, соответственно, объем избыточного активного ила, требующий дальнейшей обработки.

Во-вторых, избыточный ил полного окисления не требует сбраживания, или аэробной стабилизации, так как он не загнивает и не разлагается при хранении на иловых площадках, обладая стабильными свойствами.

В-третьих, активный ил режима полного окисления, как правило, обладает низким удельным сопротивлением и более высокими водоотдающими свойствами, что позволяет ускорить сушку ила на иловых площадках или сократить количество реагентов при механическом обезвоживании ила.

Наконец, режим полного окисления не требует полного осветления сточных вод перед подачей их на аэротенки. Поэтому на таких установках образуется один вид осадка - избыточный активный ил в окисленной (минерализованной) форме.

Важнейшее достоинство режима полного окисления состоит в том, что он обеспечивает эффективное удаление соединений аммонийного азота из сточной жидкости.

Для аэротенков низких нагрузок могут быть использованы резервуары простейших конструкций, без деления их объема на коридоры, ячейки, отпадает необходимость в регенераторах. Эти аэротенки работают обычно в режиме полного окисления.

Наряду с достоинствами, режим низких нагрузок имеет несколько существенных недостатков.

Прежде всего, совмещение в одной установке процессов очистки воды и минерализации осадка требует значительного увеличения объемов аэротенка и вторичных отстойников, а также расходов воздуха.

Объем низконагружаемых аэротенков обычно рассчитывают на суточное поступление воды в них.

Кроме того, показатели очистки сточных вод в системах полного окисления несколько уступают показателям полной биологической очистки.

Так, степень очистки по БПК может колебаться, хотя чаще она высокая, как при полной очистке. Нередко наблюдается увеличенное содержание взвешенных веществ в очищенном стоке (до 25 мг/л и более).

Если при полной биологической очистке обеспечивается снижение содержания фосфатов, то при полном окислении количество фосфатов не только не уменьшается, но зачастую даже увеличивается в результате разрушения клеток микроорганизмов.

Глубокое окисление аммонийных соединений приводит к образованию большого количества нитратов.

Названные недостатки зачастую ограничивают область применения режима полного окисления. Этот режим в основном используется при малых расходах сточных вод (до 1000-1500 м³/сут). Однако возможны и исключения.

Режим низких нагрузок может оказаться оправданным при стечении ряда обстоятельств для средних и даже крупных станций аэрации. К таким обстоятельствам можно отнести, например, следующие: поступление на сооружения слабоконцентрированных (по БПК) сточных вод, наличие резерва мощности аэротенков, возможность перевода аэротенка с режима средних нагрузок на работу с регенерацией.

Применение режима полного окисления на очистных сооружениях может способствовать решению иловой проблемы на них, когда узким местом в технологии являются сооружения обработки осадка, а также снижению содержания аммонийного азота в очищенной воде.

Многолетний опыт эксплуатации Криворожской станции аэрации показывает, что режим полного окисления, может быть применим на станциях городской канализации производительностью до 400 тыс. м³/сут. Этот режим позволяет обеспечить удовлетворительную работу сооружений в условиях дефицита сооружений для обезвоживания осадков (иловых площадок и оборудования механического обезвоживания осадков), благодаря сокращению объемов образующихся на станции осадков, улучшению их водоотдающих свойств.