Очистка в аэротенках

Аэробная биологическая очистка больших объемов вод осуществляется в аэротенках — прямоугольных в плане железобетонных сооружениях со свободно плавающим в объеме обрабатываемой воды активным илом, бионаселение которого использует загрязнения сточных вод для своей жизнедеятельности.

Аэротенки можно классифицировать по следующим признакам:

• 1) по структуре потока — аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители и аэротенки с рассредоточенным впуском сточной жидкости (промежуточного типа) (рис. 14.1);
• 2) по способу регенерации активного ила — аэротенки с отдельно стоящими или совмещенными регенераторами ила;
• 3) по нагрузке на активный ил — высоконагружаемые (для неполной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной аэрацией);
• 4) по числу ступеней — одно-, двухи многоступенчатые;
• 5) по режиму ввода сточных вод — проточные, полупроточные, с переменным рабочим уровнем, контактные;

Рис. 14.1. Схемы аэротенков:

а — аэротенк-вытеснитель; б — аэротенк-смеситель; в — аэротенк промежуточного типа.

• 6) по типу аэрации — с пневматической, механической, комбинированной гидродинамической или пневмомеханической;
• 7) по конструктивным признакам — прямоугольные, круглые, комбинированные, шахтные, фильтротенки, флототенки и др.

Аэротенки используются в чрезвычайно широком диапазоне расходов сточных вод — от нескольких сот до миллионов кубических метров в сутки.

В аэротенках-смесителях воду и ил вводят равномерно вдоль длинных стен коридора аэротенка. Полное смешение в них сточной воды с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления. Нагрузка загрязнений на ил и скорость окисления загрязнений практически неизменны по длине сооружения. Они наиболее пригодны для очистки концентрированных (БПК_п до 1000 мг/л) производственных сточных вод при значительных колебаниях их расхода и концентрации загрязнений. В аэротенках-вытеснителях воду и ил подают в начало сооружения, а смесь отводят в конце его. Аэротенк имеет 3—4 коридора. Теоретически режим потока поршневой без продольного перемешивания. На практике существует значительное продольное перемешивание. Нагрузка загрязнений на ил и скорость окисления изменяются от наибольших значений в начале сооружения до наименьших в его конце. Такие сооружения применяются в том случае, если обеспечивается достаточно легкая адаптация активного ила. В аэротенках с рассредоточенной подачей воды по его длине единичные нагрузки на ил уменьшаются и становятся более равномерными. Такие сооружения используются для очистки смесей промышленных и городских сточных вод.

Работа аэротенка неразрывно связана с нормальной работой вторичного отстойника, из которого возвратный активный ил непрерывно перекачивается в аэротенк. Вместо вторичного отстойника для отделения ила от воды может быть использован флотатор.

Основные технологические схемы очистки в аэротенках приведены на рис. 14.2.

В одноступенчатой схеме без регенератора нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков. При наличии регенератора в нем заканчиваются процессы окисления, и ил приобретает первоначальные свойства. Двухступенчатая схема применяется при высокой исходной концентрации органиче;

Рис. 14.2. Основные технологические схемы очистки сточных вод в аэротенках:

а — одноступенчатый аэротенк без регенерации; 6 — одноступенчатый аэротенк с регенерацией; в — двухступенчатый аэротенк без регенерации; г — двухступенчатый аэротенк с регенерацией; 1 — подача сточной воды; 2 — аэротенк; 3 — выпуск иловой смеси; 4 — вторичный отстойник; 5 — выпуск очищенной воды; 6 — выпуск отслоенного активного ила; 7 — иловая насосная станция; 8 — подача возвратного активного ила; 9 — выпуск избыточного активного ила; 10 — регенератор; 11 — выпуск сточных вод после первой ступени очистки; 12 — аэротенк второй ступени; 13 — регенератор второй ступени ских загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых резко различается. На первой ступени очистки Ы1К сточных вод снижается на 50—70%.

Для обеспечения нормального хода процесса биологического окисления в аэротенк необходимо непрерывно подавать воздух. При аэрации должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом, что является необходимым условием эффективной очистки.

Система аэрации представляет собой комплекс сооружений и специального оборудования, обеспечивающего снабжение жидкости кислородом, поддержание ила во взвешенном состоянии и постоянное перемешивание сточной воды с илом. Для большинства типов аэротенков система аэрации обеспечивает одновременное выполнение этих функций. По способу диспергирования воздуха в воде на практике применяются три системы аэрации: пневматическая, механическая и комбинированная.

При механической аэрации перемешивание осуществляется механическими устройствами (мешалками, турбинками, щитками и т. п.), которые обеспечивают дробление струй воздуха, вовлеченного непосредственно из атмосферы вращающимися частями аэратора (ротором).

Пневматическую аэрацию, при которой воздух нагнетается в аэротенк под давлением, подразделяют на три типа в зависимости от размера пузырьков воздуха: на мелкопузырчатую (1—4 мм), среднепузырчатую (5—10 мм), крупнопузырчатую (более 10 мм). В качестве распределительного устройства для воздуха в мелкопузырчатой системе аэрации применяются диффузоры, изготовленные из керамики, пластмассы, ткани в виде фильтроеных пластин, трубок, куполов. Для получения среднепузырчатой аэрации применяют перфорированные трубы, щелевые и другие устройства. Крупнопузырчатая аэрация создается открытыми трубами, соплами и т. п.

Современный аэротэнк — это гибкое в технологическом отношении сооружение, представляющее собой железобетонный резервуар коридорного типа, оборудованный аэрационной системой. Рабочую глубину аэротенков принимают от 3 до б м, отношение ширины коридора к рабочей глубине от 1:1 до 2:1. Для аэротенков и регенераторов количество секций должно быть не менее двух; при производительности до 50 тыс. м³/сут. назначается 4—6 секций, при большей производительности — 8—10 секций, все они рабочие. Каждая секция состоит из 2—4 коридоров.

Продолжительность аэрации t (ч) в работающих по принципу смесителей аэротенках определяется по формуле.

где L_t и L_a — БПКподн соответственно очищенной и поступающей сточной воды, мг/л; S — зольность ила, доли единицы; р — скорость окисления загрязнений, мг БПК_полн на 1 г беззольного вещества ила в 1 ч; а — доза ила, г/л.

Продолжительность аэрации в аэротенках-вытеснителях t (ч) рассчитывают по формуле.

где ф — коэффициент ингибирования продуктами распада активного ила, г/л (для городских сточных вод ф = 0,07); Q — концентрация растворенного кислорода, мг/л; Kq — константа, характеризующая влияние кислорода, мг 0₂/л (для городских сточных вод Kq = 0,625); р_П1ах — максимальная скорость окисления, мг/(г ч) (для городских сточных вод Ртах ⁼ 85); Kj — константа, характеризующая свойства органических загрязнений, мг БПК_1ЮЛН/л (для городских сточных вод Kj = 33); К_г — коэффициент, учитывающий влияние продольного перемешивания, равный при полной биологической очистке 1,5 при L_t < 15 мг/л и 1,25 при L_t = 30 мг/л.