29. Технологические емкости для биологической очистки сточных вод
Аэротенк – это очистное сооружение или резервуар, служащий для очистки стоков биологическим путем через окисление их бактериями, которые находятся в аэрируемом слое. В устройстве аэротенк стоки очищаются посредством нагнетания воздуха, который подается компрессором, что создает идеальные условия для развития бактерий, очищающих бытовые стоки. Степень очистки в устройстве аэротенк достигает 99 %. Отличительная особенность аэротенка как сооружения биологической очистки в том, что процесс очистки можно регулировать до необходимой по местным условиям степени. Чем длительнее процессы аэрации, чем больше воздуха и активного ила, тем лучше очищается вода. Различают аэротенки-смесители, аэротенки-вытеснители и аэротенки промежуточного типа. В зависимости от местных условий аэротенки проектируют либо на полную, либо на частичную биологическую очистку. По технологической схеме различают аэротенки одноступенчатые, двухступенчатые и аэротенки с регенераторами. Аэротенк-вытеснитель - сооружение для биологич. очистки мало-концентриров. сточных вод при сравнительно равномерном их поступлении (напр., на крупных и средних очистных сооружениях городов). Исходная вода и циркуляционный ил сосредоточенно впускаются в начало аэротенка-вытеснителя, при этом по мере продвижения воды и ила к концу А.-в. концентрация загрязнений в воде вследствие их окисления убывает. Повышенная концентрация загрязнений на начальном участке обусловливает более высокие скорости их окисления и увеличение пропускной способности сооружения в целом. Иловая смесь выпускается в конце аэротенка-вытеснителя. Изменение состава сточной воды в результате окисления загрязнений по ходу процесса по длине А.-в. затрудняет адаптацию микроорганизмов активного ила, вследствие чего снижается их биохимическая активность. Этот недостаток может быть компенсирован закреплением ила на насадках, размещенных в аэротенках-вытеснителях; в этом случае обеспечивается пребывание микроорганизмов в стационарных условиях и улучшается их адаптация. В реальных сооружениях режим вытеснения иловой смеси существенно нарушается воздействием продольного турбулентного перемешивания, возникающего вследствие аэрации. Для предотвращения такого режима А.-в. оборудуют четырьмя—шестью поперечными перегородками с отверстиями для перепуска иловой смеси. При повышенных концентрациях загрязнений (БПК 150 мг/л) А.-в. работает регенераторами. В многоступенчатых схемах очистки сточных вод А.-в. применяют на последних ступенях, что обеспечивает высокую эффективность очистки.
Аэротенк- смеситель - сооружение для биологич. очистки сточных вод, и к-ром исходная сточная вода и циркулирующий активный ил равномерно распределяются по всему объему, что обеспечивает их мгновенное смешивание и снижение концентрации загрязнений в иловой смеси. Это позволяет обрабатывать концентриров. и токсичные сточные воды, а также сглаживать отрицат. влияние колебаний их состава и расхода. Аэротенки-смесители применяют преимущественно при очистке производств. сточных вод . Несмотря па мгновенное смешивание сточной воды и активного ила скорость биохим. процессов в А.-с. лимитируется концентрацией загрязнений, являющихся источником питания для микроорганизмов активного ила. Концентрация загрязнений во всем объеме А.-с. равна их концентрации в очищенной воде на выходе из аэротенка. Это обстоятельство не дает возможности интенсифицировать работу соружешЛ при необходимости глубокой очистки сточных вод, когда концентрация загрязнений должна быть минимальной. В силу техпологич. особенностей аэротенков-смесителей рациональны в многоступенчатых схемах очистки, где они применяются на первой ступени для изъятия основной массы загрязнений и усреднения состава сточных вод, что облетает работу последующих сооружений. При очисткепроизводств. сточных вод А.-с, как правило, работают с регенераторами активного ила.
Прошедшая аэротенк сточная вода вместе с активным илом поступает во вторичный отстойник, где активный ил отделяется от очищенной сточной воды. Отделенный активный ил снова перекачивается в канал перед аэротенком для дальнейшего использования. Этот ил называется циркуляционным. В процессе окисления им органического вещества количество ила в связи с ростом микроорганизмов и наличием органических загрязнений непрерывно возрастает, поэтому часть ила приходится все время удалять.
Биологический фильтр — сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой, образованной колониями микроорганизмов. Биофильтр состоит из следующих основных частей:
а) фильтрующей загрузки (тело фильтра) из шлака, гравия, керамзита, щебня, пластмасс, асбестоцемента, помещенной обычно в резервуаре с водопроницаемыми или водонепроницаемыми стенками; б) водораспределительного устройства, обеспечивающего равномерное с небольшими интервалами орошение сточной водой поверхности загрузки биофильтра; в) дренажного устройства для удаления профильтровавшейся воды;
г) воздухораспределительного устройства, с помощью которого по ступает необходимый для окислительного процесса воздух.
Процессы окисления, происходящие в биофильтре, аналогичны процессам, происходящим в других сооружениях биологической очистки, и в первую очередь на полях орошения и полях фильтрации. Однако в биофильтре эти процессы протекают значительно интенсивнее.
Проходя через загрузку биофильтра, загрязненная вода оставляет в ней нерастворенные примеси, не осевшие в первичных отстойниках, а также коллоидные и растворенные органические вещества, сорбируемые биологической пленкой. Густо заселяющие биопленку микроорганизмы окисляют органические вещества и отсюда черпают энергию, необходимую для своей жизнедеятельности. Часть органических веществ микроорганизмы используют как пластический материал для увеличения своей массы. Таким образом, из сточной воды удаляются органические вещества и в то же время увеличивается масса активной биологической пленки в теле биофильтра. Отработанная и омертвевшая пленка смывается протекающей сточной водой и выносится из тела биофильтра. Необходимый для биохимического процесса кислород воздуха поступает в толщу загрузки путем естественной и искусственной вентиляции фильтра.
Вторичные отстойники служат для задержания активного ила, поступающего вместе с очищенной водой из аэротенков, или для задержания биологической пленки, поступающей с водой из биофильтров.
Вторичные отстойники бывают вертикальными, горизонтальными и радиальными. Для очистных станций небольшой пропускной способности обычно применяют вертикальные, а для больших и средних станций — горизонтальные и радиальные вторичные отстойники.
Вертикальные вторичные отстойники конструктивно не отличаются от первичных отстойников, но имеют меньшую высоту.
Расчет вертикальных отстойников состоит в определении их глубины и диаметра по заданным скоростям движения воды v и продолжительности отстаивания t, от которых зависит эффект задержания ила.
Центральную трубу рассчитывают на суммарный расход сточной воды q и активного ила дил при скорости протока не более 30 мм/с; собственно отстойник — только на расход воды q, так как через рабочее сечение отстойника протекает только очищенная вода, а активный ил, поступающий вместе с водой, выпадает на дно и удаляется из отстойника.
Нижняя часть отстойников устраивается пирамидальной или конусной для того, чтобы ил хорошо сползал вниз; уклон стенок этой части должен быть не менее 50° (для пирамидальных) и 45° (для конусных).
Между проточной (рабочей) частью отстойника и иловой его частью необходимо предусматривать нейтральный слой высотой 0,5 м.
В тех случаях когда нижний срез центральной трубы размещается в воронкообразной части отстойника, необходимо, чтобы в его сечении на уровне выхода воды из трубы скорость подъема жидкости не превышала 0,8—0,9 мм/с.
Величину зазора между отражательным щитом и центральной трубой назначают с таким расчетом, чтобы скорость патока в этом кольцевом сечении была не более 15 мм/с.
Осадок из вторичных отстойников удаляют под гидростатическим напором: для отстойников после капельных и высоконагружаемых биофильтров — не менее 1,2 м, а для отстойников после аэротенков — не менее 0,9 м.