Аэротенк-вытеснитель (см. позиции на 11.7)

4) из-за колебаний расхода сточной жидкости, поступающей на очистку, сравнительно медленной скорости продольного движения иловой смеси и достаточно высокой интенсивности аэрации иловой смеси в аэро-тенке происходит продольное перемешивание ранее поступивших порций жидкости с более поздними, в результате чего нарушается сходство с режимом идеального вытеснения. Это нарушение будет тем существеннее, чем ниже скорость продольного движения жидкости в аэротенке, т.е. чем шире аэротенк и, следовательно, чем он короче;

3) в соответствии с нагрузкой на ил снижается и потребность активного ила в кислороде, значение которой у входа в аэротенк существенно выше, чем на выходе из него. Потребность в кислороде по длине аэротенка падает также в связи с возрастанием удельного веса трудноокисляемых органических веществ либо в сточной жидкости за счет более быстрого устранения легкоокисляемых веществ в начале аэротенка, либо в самом активном иле в процессе изъятия и накопления в нем определенного запаса питательных веществ;

6) в случае присутствия в сточной воде токсичных или других ин-гибирующих биологические процессы веществ активный ил циклически подвергается их шоковому воздействию при очередном возврате его в аэротенк;

5) изымаемые из сточной жидкости загрязнения проходят полный цикл метаболических превращений в одном и том же сооружении с момента изъятия их активным илом до момента введения ила в очередной контакт с загрязнениями после возврата его в аэротенк из вторичного отстойника;

Отмеченные особенности классической схемы очистки сточных вод в аэротенках выявлялись и изучались в процессе развития техники биологической очистки сточных вод, теоретических и экспериментальных исследований, в практике использования этой схемы в реальных условиях работы очистных сооружений. Систематизация результатов исследований и анализ опыта эксплуатации сооружений биологической очистки привели к созданию ряда модификаций классической схемы очистки сточных вод в аэротенках, совершенствующих их функционирование в тех или иных конкретных условиях.

7) потребность в перемешивании иловой смеси для поддержания ила во взвешенном состоянии остается практически постоянной по всей длине аэротенка, что не позволяет полностью использовать окислительную способность подаваемого в аэротенк воздуха и отрицательно сказывается на энергетических показателях работы аэротенка.

Другой модификацией классической схемы является применение продольного секционирования аэротенков поперечными перегородками, не доходящими либо до дна (или чередующимися: не доходящими то до дна, то до уровня воды), либо до противоположной стены (11.9). Секционирование позволяет практически исключить продольное перемешивание иловой смеси в аэротенке и обеспечить более полное приближение технологического режима работы аэротенка к режиму идеального вытеснителя и более строго поддерживать заданный режим аэрации в пределах каждой секции, а, следовательно, обеспечить стабильное качество очистки на выходе из аэротенка. Следует, однако, отметить, что необходимое число таких секций принимается по рекомендациям чисто практического характера (см. расчет аэротенков-вытеснителей).

Одной из наиболее ранних модификаций является применение переменной интенсивности аэрации по длине аэротенка, целью которой является приближение режима подачи воздуха (кислорода) в аэротенк к скорости его потребления активным илом, характеризующейся кривой снижения ВПК. При равномерной интенсивности подачи воздуха в аэротенки приходится решать сложную задачу выбора концентрации растворенного кислорода, которая должна поддерживаться в аэротенке. Если задаться минимальной его концентрацией в конце аэротенка, то будет наблюдаться существенный недостаток кислорода в головных секциях аэротенка, где потребность в нем значительно выше. Если ориентироваться на потребность в кислороде в головных секциях, то будет наблюдаться избыток его у выхода из аэротенка. Выбор любого из этих решений, как и ряда промежуточных, не обеспечивает наилучшее использование подаваемого в аэротенк воздуха. Вместе с тем в реальных условиях невозможно обеспечить полное соответствие подачи кислорода скорости его потребления. Поэтому в отличие от классической схемы в этой модификации осуществляется ступенчатое регулирование подачи воздуха по длине аэротенка, более или менее приближающееся к потребностям процесса очистки в кислороде, что позволяет существенно повысить экономическую эффективность работы системы аэрации. В некоторых случаях до половины необходимого количества воздуха подается в первой 1 /4 длины аэротенка. Такая ступенчатость позволяет поддерживать концентрацию растворенного кислорода на минимально возможном с точки зрения протекания биологических процессов уровне, избегая как недостатка кислорода, так и его избытка по всей длине аэротенка. Эта схема обеспечивает благоприятный кислородный режим, по ней работают широко применяемые в настоящее время аэротенки-вытеснители с пневматической системой аэрации.

Как уже отмечалось, изъятие из очищаемой жидкости растворенных или взвешенных загрязнений активным илом происходит значительно быстрее, чем последующее их окисление. Деление на такие стадии процесса очистки носит условный характер, поскольку практически невозможно разграничить эти фазы, тем более, что и сам процесс изъятия носит ферментативный характер, особенно в отношении растворенных органических веществ. Поэтому представляется целесообразной организация раздельного протекания этих стадий процесса в условиях, оптимальных для каждой из них, что обеспечит повышение эффективности работы аэротенков в целом.
Наиболее существенные отличия от классической схемы биологической очистки в аэротенках имеют модификации, ставящие задачу либо приспособления аэротенков к стадийности биологического процесса очистки (т.е. в начале изъятие загрязнений активным илом, а затем их окисление), либо создания в них одинаковых по объему или по длине аэротенка условий с точки зрения нагрузки на активный ил или кислородного режима. Рассмотрим эти модификации.

11.9 Продольное секционирование аэротенков поперечными перегородками (см. позиции на 11.7):
Технологическая суть такой модификации заключается в том, что после извлечения загрязнений из сточной воды в собственно аэротенках активный ил с накопленными в нем загрязнениями отделяется от очищенной воды и подается не в аэротенк, а в специальное аэрационное сооружение, называемое регенератором, в котором активный ил аэрируется в течение определенного времени без сточной жидкости. В регенераторе ил освобождается от накопленных им в аэротенке загрязнений и восстанавливает свою метаболическую активность. Регенерированный ил направляется затем из регенератора в собственно аэротенк для нового контакта с очищаемой жидкостью и повторения цикла изъятия из нее загрязнений. В конструктивном отношении регенераторы ничем не отличаются от собственно аэротенков и могут устраиваться в виде как отдельно стоящих сооружений, так и емкостей, выделяемых в объеме аэротенков (11.10 и 11.11). В собственно аэротенке обеспечивается контакт активного ила с загрязнениями такой длительности, которой достаточно только для изъятия загрязнений из очищенной воды (отсюда и термин «контактная стабилизация» в западноевропейской и североамериканской технической литературе), составляющей примерно 1,5-2,5 ч аэрации в зависимости от характера загрязнений сточных вод и условий реализации процесса. Режим аэрации здесь должен быть направлен на создание условий, наиболее благоприятных для доступа активного ила к загрязнениям, т.е. постоянного и эффективное перемешивания и аэрации иловой смеси. Концентрация растворенного в жидкости кислорода поддерживается в пределах 0,5-2,0 мг/л. Скорость же потребления кислорода здесь значительно более высокая, чем в регенераторе, поскольку в собственно аэротенке протекают более быстрые процессы первичной трансформации загрязнений при их изъятии из очищенной воды. Поэтому интенсивность аэрации здесь должна быть также существенно выше, чем в регенераторах.
а не доходящими до противоположной стены; б поочередно не доходящими до дна и до уровня воды в аэротенке
Длительность пребывания ила в регенераторе значительно больше длительности аэрации в собственно аэротенке, хотя суммарная длительность изъятия и окисления загрязнений остается той же, что и при реализации процесса по классической схеме. Однако концентрация ила в регенераторе в 2-2,5 раза выше, чем в собственно аэротенке, поскольку ил в него направляется прямо из отстойных сооружений и без подачи сюда сточной жидкости. Это позволяет на 15-20% уменьшить суммарный объем аэраци-онных сооружений по сравнению с объемом при осуществлении процесса очистки только в аэротенке.