Виды аэротенков, принципы их работы, процессы нитрификации и денитрификации. Аэротенки с прикрепленной микрофлорой.

Аэротенк - резервуар, в кот-м медленно движется смесь активного ила и очищаемой сточной жидкости. Для лучшего и непрер-го контакта они постоянно перемеш-ся путем подачи сжатого воздуха или с помощью спец-ых приспос--ий. Для нормальной жизнед-ти микроорг-ов-минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать O₂ воздуха. Активный ил представляет собой биоценоз микроор-ов-минерализаторов, способных сорбировать на своей пов-ти и окислять в присутствии O₂ воздуха орган-ие вещ-ва сточной жидкости. Хороший активный ил имеет компактные хлопья средней крупности.

Эффект очистки в аэротенках, кач-во и окисл-ая способность активного ила опред-ся составом и св-ми сточных вод, гидродинам-ми усл-ми перемеш-ия, t^oC и активной реакцией среды, наличием эл-ов питания и другими факторами.

Кач-во ила обусловливается многими факторами. При прочих равных усл-ях оно зависит от соотн-ия между массой активного ила (по сухому вещ-ву) и массой загр-их вещ-в, находящихся в очищаемой воде. Это соотн-ие характеризует нагрузку на ил, кот-я выражается кол-ом извлеченных из сточных вод загрязнений по ВПК, приходящихся на 1 г беззольного вещ-ва активного ила.

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 промежут-го типа. В завис-ти от местных условий аэротенки проектируют либо на полную, либо на частичную биол-ую очистку. По технолог-ой схеме различают аэротенки одноступ-тые, двухступенчатые и аэротенки с регенераторами.

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 загр-ий непрерывно возрастает, поэтому часть ила приходится все время удалять.

Одноступенчатые аэротенки имеют ряд недостатков. В таких аэротенках нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков путем увеличения дозы активного ила, так как с увеличением дозы ила наблюдается повышенный вынос его из вторичных отстойников, что приводит к загрязнению очищенной воды. Кроме того, при залповом поступлении сточных вод, содержащих токсичные примеси, может резко нарушиться жизнедеятельность микронаселения активного ила или даже произойдет его гибель. В обоих случаях нормальная работа аэротенка нарушается на длительное время.

Основные схемы очистки сточных вод в аэротенках. В зависимости от способа подачи и распр-ия воздуха аэротенки бывают с пневматической, пов-ой (механ-ой) аэрацией и с аэрацией смешанного типа. В аэротенки с пневматической аэрацией воздух подается воздуходувками и поступает в жидкость через аэраторы, обычно фильтросного типа. Механ-ая аэрация осущ-ся спец-ми механ-ми аэраторами, кот-е интенсивно перемеш-т жидкость и засасывают воздух из атм-ры. В отеч-ой и зарубежной практике наиб-ее распр-ие получила пневмат-ая аэрация, но для небольших установок прим-т и механ-ую аэрацию.

Для полной биол-ой очистки бытовых сточных вод или их смеси с произв-ми СВ раньше чаще всего применяли обычные одноступенчатые аэротенки. По сравнению с другими они относительно просты в эксплуатации, но недостаточно экономичны. В этих аэротенках очистка сточной жидкости и регенерация активного ила осуществляются в одном сооружении.

Аэротенки, работающие с регенераторами, обеспеч-ют стабильность процесса биохим-ой очистки сточных вод. Процесс извл-ия загряз-ий из воды отделен от окисления их в активном иле, поэтому собственно аэротенки проектируются на меньшее время пребывания в них сточной воды, так как их задача — извлекать загр-ия. В регенераторах окисляются загр-ия, задержанные на активном иле. В них активный ил находится более длительное время. Такой способ очистки, когда в собственно аэротенках протекает первая стадия процесса, а в регенераторе — вторая и третья стадии, позволяет увеличить конц-ию загр-ий, приходящуюся на ил. В аэротенке поддерживается обычная нагрузка на ил, в регенераторе она повышается. Таким образом, средняя нагрузка на ил возрастает, и эти сооружения работают более эффективно. Прим-ие аэротенков с регенераторами позволяет уменьшить общий строит-ый объем этих соор-ий на 10—20% по сравнению с объемом одноступенчатых аэротенков.

Аэротенки-смесители широко применяют для очистки высококонцентр-ых (БПКполн до 1000 мг/л) сточных вод и городских сточных вод со значительной примесью пром-ых сточных вод. В них обеспечиваются рассредоточенная подача воды и активного ила и рассредоточенный отвод иловой смеси, благодаря чему происходит моментальное перемешивание сточных вод и активного ила, поддерживаются постоянными состав иловой смеси и скорость процесса окисления в аэротенке. При двухступенчатой схеме работы аэротенков при очистке высококонцент-ых сточных вод в кач-ве первой ступени применяют аэротенки-смесители, а на второй ступени — аэротенки-вытеснители.

В аэротенки-вытеснители в отличие от аэротенков-смесителей и аэротенков промеж-го типа сточная вода поступает в коридор аэротенка с торца и перемещается медленно к торцу противоп-ой стороны. Для активного перемеш-ия вновь поступившей сточной воды с содержимым аэротенка подается воздух. При незначит-ых колеб-х расхода сточных вод и отсут-ии в них токсичных вещ-в предпочт-ее применять аэротенки-выт-ли вместо аэротенков-смес-ей, так как они проще в эксплу-ии и имеют меньший объем. Типовые проекты аэротенков-вытеснителей разраб-ны ЦНИИЭП инженерного оборуд-ия.

Нитрификация — процесс окисления O₂ воздуха аммонийного N до нитритов и нитратов, осущ-ый нитрифицирующими микроорганизмами. На первой стадии процесса нитрификации аммоний окисляется до нитритов, на второй стадии нитриты окисляются до нитратов. Для процесса нитрификации оптимальная вел-на рН составляет 7—9; возможна нитрификация и при рН —6—7.

Денитрификация — процесс восст-ия нитритов и нитратов до свободного N, кот-ый выд-ся в атм-ру. Процесс может быть реализован при наличии в воде опред-го кол-ва орган-го субстрата, окисляемого сапрофитными микроорганизмами до С02 и Н20 за счет O2 азотсодержащих соединений. При денитрификации обеспеч-ся очистка СВ одновременно от биол-ки окисляемых орган-их соед-ий и от соед-ий N (NO2- и NO3-). Наиболее эффективно процесс денитрификации протекает при рН=7—7, 5; при рН ниже 6 или выше 9 процесс затормаживается.

Аэротенки с прикреплённой микрофлорой. Для получ-я устойчивого технол-го процесса работы очистных сооружений и интенсификации процесса биол-ой очистки (и как следствие резкого уменьшения требуемых строительных объемов сооруж-й) предлагается новая технология очистки пром-ых и коммун-х сточных вод в аэротенках с прикрепленной микрофлорой на саморегенерирующейся загрузке. В качестве загрузки прим-ся специально подобранная для соответствующих стоков плоская насадка, регенерирующаяся самопроизвольно. Отмирающая биопленка отделяется от листа и потоком воды выносится из аэротенка во вторичный отстойник. Для насыщения сточных вод O2 воздуха используются дисковые пневмоаэраторы из волокнисто-пористого полиэтилена.

Сочетание взвешенной и прикрепленной микрофлоры в одном сооружении обеспеч-т оптимальные условия для жизнедеят-ти различных групп микроор-ов. При этом конц-ия активного ила повышается в 3-6 раз по сравнению с традиционными аэротенками, окислительная мощность увел-ся в 2-3 раза, сокращается время аэрации сточной жидкости в 1,5-2 раза. Эти преимущества важны и при обработке высококонц-ых сточных вод, где необходимо поддерживать высокую дозу ила. Благодаря запасам биомассы микроорг-ов, накаплив-ся на загрузке, резко повыш-ся надежность работы очистных сооруж-й.

Кроме глубокой очистки воды в биореакторе с фиксированной биомассой, идет процесс аэробной и частично анаэробной стабилизации биомассы, подлежащей дальнейшему обезвоживанию без дополнительной обработки.