Аэрация. 
Охрана окружающей среды: процессы и аппараты защиты гидросферы

Растворимость кислорода в воде мала (зависит от температуры и давления), поэтому для насыщения воды кислородом подают большое количество воздуха.

Растворимость кислорода в чистой воде при давлении 0,1 МПа представлена ниже:

Температура, °С 5 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28.

Растворимость, 12,8 11,3 10,8 10,3 9,8 9,4 9,0 8,7 8,3 8,0 7,7.

мг/л При аэрации должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом, что является необходимым условием эффективной очистки. На практике используют пневматический, механический и пневмомеханический способы аэрации сточной воды в аэротенках. Выбор способа аэрации зависит от типа аэротенка и от необходимой интенсивности аэрации.

При пневматической аэрации сжатый воздух воздуходувкой подают через пористые керамические плиты (фильтросы, пористые и перфорированные трубы разного диаметра). При механической аэра;

Рис. II-72. Основные схемы установок очистки сточных вод в аэротенках: а — с одноступенчатыми аэротенками без регенерации; б — то же, с регенерацией; в — с двухступенчатыми аэротенками без регенерации; г — то же, с регенерацией: 1 — аэротенки; 2 — отстойники; 3 — насосные станции для ила; 4 — регенераторы I ступени; 5 — аэротенки II ступени; 6 — регенератор II ступени ции происходит перемешивание жидкости различными устройствами, которые обеспечивают дробление струй воздуха. Вблизи этих устройств возникают пузырьки газа, при помощи которых кислород переходит в сточную воду.

Аэраторы могут быть с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Аэраторы с вертикальной осью вращения делятся на поверхностные и заглубленные в жидкость; по виду механизма аэрации они делятся на турбинные, импсллерные и струйные. Аэраторы с горизонтальной осью вращения могут быть поверхностные (роторные) и мешалочные. Классификация механических аэраторов показана на рис. И-73.

Механизм аэрирования у аэраторов различной конструкции разный: 1) подсос воздуха через поверхность жидкости в результате понижения давления в ней за вращающимися лопатками; 2) насыщение кислородом струй и капель жидкости, соприкасающихся с воздухом; 3) смешение воды и воздуха в межлопастном пространстве аэраторов в условиях резкого перепада давлений перед и за вращаю;

Рис. И-73. Классификация механических аэраторов щимися лопатками; 4) подсос воздуха струями жидкости, падающими в основную массу жидкости; 5) растворение кислорода через обменивающиеся слои поверхности жидкости при ее турбулентном перемешивании.

Пневмомеханические аэраторы применяют в тех случаях, когда требуется интенсивное перемешивание и высокая окислительная мощность. В этих аэраторах сжатый воздух поступает через аэрационное кольцо с большими отверстиями и разбивается на мелкие пузырьки. Это способствует увеличению степени использования кислорода и уменьшению энергозатрат на создание мелких пузырьков по сравнению с аэраторами из пористых плит и труб.

Продолжительность аэрации в аэротенках всех типов равна где L_a и Ц— БПК_полн поступающей на очистку воды и очищенной воды, мг 0₂/л; а — доза ила, г/л; S_n— зольность ила в долях единицы; г — средняя расчетная скорость окисления, мг БПН_поян/г беззольного вещества ила в 1ч.

Скорость окисления загрязнений dL / dx = г, 0₂/м³ называют окислительной мощностью аэротенка. Зная расход сточной воды, концентрацию загрязнений до и после очистки и окислительную мощность, определяют объем аэротенка:

Аэротенки. На рис. И-74д, показана схема аэротенка-отстойника, объединенного со вторичным отстойником. Зона аэрации отделена от зоны отстаивания. Сточную воду подают в центре, а отводят по лотку. В зоне отстаивания образуется слой взвешенного активного ила, через который фильтруется сточная вода. Избыточный активный ил отводят из зоны взвешенного слоя по трубам, а возвратный активный ил поступает в зону аэрации.

В аэротенке-осветлителе (рис. И-746) сточная вода поступает в зону аэрации, где смешивается с активным илом и аэрируется. Затем смесь через окна попадает в зону осветления и зону дегазации. В зоне осветления возникает взвешенный слой активного ила, через который фильтруется иловая смесь. Очищенная вода через лотки удаляется из аэротенка.

Двухкамерные аэротенки-отстойники (рис Н.74в) являются разновидностью аэротенков-осветлителей. В них зона аэрации разделе;

Рис. 11−74. Аэротенки: а — аэротенк-отстойник: 1 — лоток, 2 — илососы, 3 — зона отстаивания, 4 — водосливы, 5 — зона аэрации; б — аэротенк-осветлитель: 1 — переливные окна, 2 — зона аэрации, 3 — зона дегазации, 4 — направляющая перегородка, 5 — аэратор, 6 — зона осветления; в — двухкамерный аэротенкотстойник: 1 — импеллерный аэратор, 2 — зона предварительного обогащения, 3 — перегородка, 4 — роторный аэратор, 5 — зона ферментации, 6 — зона осветления на вертикальной перфорированной перегородкой на две камеры. В первой камере происходит насыщение иловой смеси кислородом и сорбция загрязнений активным илом, во второй — окисление сорбированных загрязнений и стабилизация активного ила. Избыточный ил удаляется из зоны осветления.

Для интенсификации процесса биохимической очистки сточные воды перед аэротенком предлагается обрабатывать окислителями (например, озоном) с целью снижения ХПК. Для этой же цели разработан процесс очистки сточных вод в глубоких шахтах. В них устраивают вертикальные трубы, доходящие почти до дна шахты. Сточные воды подают по трубам одновременно с воздухом. Под действием высокого гидростатического давления кислород воздуха почти полностью растворяется в сточной воде. При этом степень его использования микроорганизмами увеличивается. Иловая смесь по подъемной трубе поднимается вверх и после дегазации (выделение С0₂ и.

0₂) поступает в отстойник. Очистная установка занимает небольшую площадь. При ее работе отсутствует выделение запахов и достигается высокая степень очистки.

Изучен процесс биохимической очистки с отделением активного ила от очищенной воды не во вторичных отстойниках, а во флотаторах. Схема процесса показана на рис. 11−75.

Сточные воды поступают в отстойник, где осаждаются взвешенные вещества, а затем в аэротенк. После него смесь очищенной воды и активного ила направляют во флотатор, в котором ил с пузырьками воздуха поднимается вверх и собирается на поверхности воды. Часть активного ила возвращают в аэротенк, а другую часть с очищенной водой отводят в контактный резервуар, где происходит окончательное отделение активного ила. Воду хлорируют и удаляют из установки.

Использование флотатора позволило повысить концентрацию активного ила в аэротенке до 10−12 г/л и увеличить его производительность в 2−3 раза. Процесс применим для очистки сточных вод с высокой концентрацией загрязнений.