Глава 2. Биологическая очистка сточных вод в аэробных условиях

2.1. Очистка сточных вод в аэротенках

2.1.1. Классификация аэротенков

Аэротенк – это резервуар прямоугольного сечения глубиной 3–6 м, выполненный из металла, монолитного или сборного железобетона или пластмассы. В зависимости от условий аэротенки заглубляются или устанавливаются на поверхности земли, на открытом воздухе либо в шатрах-утеплителях.

Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических устройств, перемешивает обрабатываемую жидкость с активным илом и насыщает ее кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий, простейших и многоклеточных животных. Аэротенки применяются для очистки многих видов сточных вод в широком диапазоне их расходов и концентраций загрязнений.

Число конструктивных модификаций аэротенков (рис. 2) постоянно увеличивается. По способу подачи сточных вод и гидродинамическому режиму конструкции применяемых аэротенков подразделяются на три основных типа: вытеснители (рис. 2, а) с «поршневым» потоком сточных вод, смесители с рассредоточенной (рис. 2, б) или центральной подачей и выпуском сточных вод, аэротенки промежуточного типа (рис. 2, в).

Рис. 2. Аэротенки: а – аэротенк-вытеснитель; б– аэротенк-смеситель;

в – аэротенк промежуточного типа:

1 – канал сточной воды; 2 – канал циркуляционного активного ила; 3 – канал иловой смеси

Аэротенки-вытеснители разделены продольными направляющими перегородками, каждая из которых не доходит до одной из торцевых стен, на коридоры. Число коридоров от 1 до 4, соотношение общей длины коридоров к ширине >30–40. В торцах аэротенков расположены каналы для впуска и отведения сточных вод. В зависимости от геометрических размеров аэротенков гидродинамический режим в них в той или иной степени приближается к режиму вытеснения. Особенностью процесса, протекающего в аэротенках-вытеснителях, является изменение концентрации загрязняющих веществ в сточных водах и скорости очистки по длине аэротенка. Окислительный процесс в аэротенках-вытеснителях происходит неравномерно: в начале аэротенка – быстрее, а по мере приближения к концу и уменьшения количества субстрата – медленнее. Аэрация также должна осуществляться неравномерно.

В таких аэротенках можно достичь высокой глубины очистки, однако при залповом поступлении загрязняющих веществ, что обычно характерно для производственных стоков, активный ил оказывается перегруженным, теряет свою активность, вспухает и выносится из вторичных отстойников.

В аэротенках-смесителях создаются условия для полного и быстрого смешения сточных вод с массой активного ила, обеспечивается равномерное распределение органических загрязнений и растворенного кислорода. Быстрое разбавление поступающих сточных вод очищенной водой позволяет подавать сточные воды с относительно высокой концентрацией загрязнений, в установившемся режиме они работают с равномерными скоростями процесса очистки. Недостатками аэротенков-смесителей являются более сложная система впуска и выпуска жидкости и сравнительно низкая средняя удельная скорость окисления, поскольку концентрация загрязнений в иловой смеси находится на уровне значений, предъявляемых к очищенной воде. Следовательно, окислительная мощность этих сооружений ниже, чем аэротенков-вытеснителей.

К аэротенкам промежуточного тина относятся, например, коридорные аэротенки с рассредоточенной по длине подачей сточных вод и с впуском активного ила в начало коридора. В этом случае концентрация активного ила на входе максимальна и постепенно уменьшается по мере приближения к выходу. Для стабильной работы таких сооружений сточные воды целесообразно подавать неравномерно по длине сооружений для поддержания одинакового соотношения между количеством загрязнений и массой беззольного вещества активного ила.

Аэротенки подразделяются также по виду применяемой аэрации – аэротенки с механической или (наиболее распространенной) пневматической аэрацией; по способу регенерации активного ила – с отдельно стоящими регенераторами ила и совмещенные с регенераторами.

Окисление органических загрязняющих веществ в аэротенках происходит за счет жизнедеятельности аэробных микроорганизмов, образующих хлопьевидные скопления – активный ил. Часть органических веществ, непрерывно поступающих со сточными водами, окисляется, а другая часть расходуется на конструктивный обмен, т. е. обеспечивает прирост бактериальной массы активного ила.

В зависимости от требуемой степени снижения содержания органических загрязняющих веществ аэротенки проектируются на полную биологическую очистку (значение БПК_полн очищенных вод до 15 мг/дм³) и частичную (БПК_полн > 15 мг/дм³).