Конструкция аэротенков
В отечественной практике получили распространение аэротенки с пневматической аэрацией, которые представляют собой длинные железобетонные резервуары, состоящие из нескольких секций. Число секций зависит от количества поступающей на очистную станцию сточной воды. Каждая секция разделена на коридоры продольными перегородками, не доходящими с одной стороны до поперечной стены резервуара. По этим коридорам последовательно из одного в другой проходит сточная вода. Поперечное сечение коридора аэротенков бывает прямоугольным или квадратным. Отношение ширины коридора к рабочей глубине принимается от 1 : 1 до 1 : 2.
Необходимый для нормальной работы аэротенков воздух подается компрессорами или воздуходувками под соответствующим давлением по воздуховодам. Различают мелкопузырчатую, среднепузырчатую и крупнопузырчатую аэрацию. При мелкопузырчатой аэрации крупность пузырьков воздуха составляет 1—4 мм, при сред-непузырчатой—5—10 мм, при крупнопузырчатой — более 10 мм. К мелкопузырчатым относятся керамические, тканевые и пластиковые аэраторы, а также аэраторы форсуночного и ударного типов, к среднепузырчатым — перфорированные трубы, щелевые аэраторы и др.; к крупнопузырчатым — открытые снизу вертикальные трубы, а также сопла.
Рис. 2. Распределение воздуха в аэротенке перфорированными трубами (а) и фильтросными пластинами (б) 1 — воздуховоды; 2, 4 — стояки; 3— перфорированная труба; 5 — воздушный канал; 6 — фильтросные пластины
На рис. 2 показано распределение воздуха перфорированными трубами и фильтросными пластинами. Обычно воздух в перфорированные трубы или под фильтросные пластины поступает из стояков, которые отходят от основного магистрального воздуховода, располагаемого на продольной стенке аэротенка. Перфорированные трубы помещают с одной стороны аэротенка для обеспечения циркуляции потока в поперечном сечении. Отверстия в них диаметром 2—2,5 мм расположены на расстоянии 10—15 см друг от друга.
В ряде стран в конструкциях аэраторов используют пористые пластики и синтетические ткани. По конструкции тканевые аэраторы бывают рамные, тарельчатые и решетчатые. Достоинством тканевых аэраторов по сравнению с керамическими диффузорами является возможность их полной регенерации при промывке..
Аэротенки-смесители широко применяют для очистки высококонцентрированных (БПКполн до 1000 мг/л) сточных вод и городских сточных вод со значительной примесью промышленных 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 высококонцентрированных сточных вод в качестве первой ступени применяют аэротенки-смесители, а на второй ступени — аэротенки-вытеснители. Союзводо-каналпроект разработал серию типовых проектов аэро-тенков-смесителей различной пропускной способности.
В аэротенки-вытеснители в отличие от аэротенков-смесителей и аэротенков промежуточного типа сточная вода поступает в коридор аэротенка с торца и перемещается медленно к торцу противоположной стороны. Для активного перемешивания вновь поступившей сточной воды с содержимым аэротенка подается воздух. При незначительных колебаниях расхода сточных вод и отсутствии в них токсичных веществ предпочтительнее применять аэротенки-вытеснители вместо аэротенков-смесите-лей, так как они проще в эксплуатации и имеют меньший объем. Типовые проекты аэротенков-вытеснителей разработаны ЦНИИЭП инженерного оборудования.
Существуют конструкции аэротенков с механической и низконапорной аэрацией. Эти системы распространены в отечественной практике главным образом на станциях малой и средней производительности.
Конструкции механических аэраторов, устанавливаемых в аэротенках, весьма различны. Принцип их работы заключается в том, что вместе с механическим перемешиванием содержимого в аэротенке в воду засасывается воздух.
Механические аэраторы можно классифицировать следующим образом: 1) по принципу действия — импеллерные (кавитаци-онные и поверхностные); 2) по плоскости расположения оси вращения ротора— с горизонтальной и вертикальной осью вращения; 3) по конструкции ротора — конические, дисковые, цилиндрические, колесные, турбинные и винтовые.
Наиболее широкое распространение получили аэраторы поверхностного типа, особенностью которых является незначительное погружение их в сточную воду и непосредственная связь ротора с атмосферным воздухом. К ним относятся аэраторы типа «Симплекс», щетки Кессенера, дисковые и др.
Нитрификация — процесс окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитритов и нитратов, осуществляемый нитрифицирующими микроорганизмами. На первой стадии процесса нитрификации аммоний окисляется до нитритов, на второй стадии нитриты окисляются до нитратов.
Для процесса нитрификации оптимальная величина рН составляет 7—9; возможна нитрификация и при рН —6—7.
Денитрификация — процесс восстановления нитритов и нитратов до свободного азота, который выделяется в атмосферу. Процесс может быть реализован при наличии в воде определенного количества органического субстрата, окисляемого сапрофитными микроорганизмами до С02 и Н20 за счет кислорода азотсодержащих соединений. При денитрификации обеспечивается очистка сточных вод одновременно от биологически окисляемых органических соединений и от соединений азота (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 получения устойчивого технологического процесса работы очистных сооружений и интенсификации процесса биологической очистки (и как следствие резкого уменьшения требуемых строительных объемов сооружений) предлагается новая технология очистки промышленных и коммунальных сточных вод в аэротенках с прикрепленной микрофлорой на саморегенерирующейся загрузке. В качестве загрузки применяется 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 кислородом воздуха используются дисковые пневмоаэраторы из волокнисто-пористого полиэтилена.
Сочетание взвешенной и прикрепленной микрофлоры в одном сооружении обеспечивает оптимальные условия для жизнедеятельности различных групп микроорганизмов. При этом концентрация активного ила повышается в 3-6 раз по сравнению с традиционными аэротенками, окислительная мощность увеличивается в 2-3 раза, сокращается время аэрации сточной жидкости в 1,5-2 раза. Эти преимущества важны и при обработке высококонцентрированных сточных вод, где необходимо поддерживать высокую дозу ила. Благодаря запасам биомассы микроорганизмов, накапливающихся на загрузке, резко повышается надежность работы очистных сооружений.
Применение в сооружениях доочистки загрузки (ершовой) позволяет добиться высокого уровня о чистки различных сточных вод (3-6 мг О2/л).
Кроме глубокой очистки воды в биореакторе с фиксированной биомассой, идет процесс аэробной и частично анаэробной стабилизации биомассы, подлежащей дальнейшему обезвоживанию без дополнительной обработки.
Как показал опыт эксплуатации, новая технология хорошо себя зарекомендовала также в случае необходимости значительного повышения производительности существующих очистных сооружений, т.е. их интенсификации.