30 Раз при достаточном уровне аэрации.

220

м3/м2⋅ч, БПК очищенной воды может упасть до 0.015 кг О2/м3.

Прирост биомассы активного ила в ходе очистки приводит к его «ста-

рению» и снижению биокаталитической активности. Поэтому большая

часть активного ила после вторичного отстойника выводится из системы,

и только часть ила возвращается в реактор. Аэротенки технологически

связаны с вторичными отстойниками, в которых происходит осветление

выходящих вод и отделение активного ила. Отстойники выполняют также

функцию контактных резервуаров. В них сточную воду хлорируют. Де-

зинфицирующая доза хлора после биологической очистки в зависимости

от качества очистки составляет 10–15 мг/л при продолжительности кон-

такта хлора с жидкостью не менее 30 минут.

Биологические (очистные) пруды используются в качестве самостоя-

тельного очистного сооружения или конечного пункта очистки стоков,

прошедших стадию биоочистки в биофильтре или аэротенке. Если очист-

ные пруды функционируют как самостоятельные системы водоочистки,

сточные воды перед поступлением в них разбавляются трех-, пятикрат-

ными объемами технической или хозяйственно-питьевой воды. Для отсто-

янных стоков без разбавления нагрузка на пруды составляет до

250 М3/га⋅сут.; для биологически очищенных вод – до 500 м3/га⋅сут. Сред-

няя глубина прудов составляет от 0.5 до 1.0 м. Срок «созревания» прудов

в зонах умеренного климата – не менее одного месяца.

Методы аэробной биологической очистки сточных вод непрерывно со-

вершенствуются. В последние годы стали внедряться более эффективные

системы биоочистки. Это процессы в шахтных реакторах, процессы с ис-

пользованием для аэрирования кислорода. Такие биореакторы называют

окситенками. Концентрация растворенного кислорода в окситенках дости-

гает 10–12 мг/л. Это в несколько раз превосходит уровень аэрации в аэро-

тенках. В результате повышенной аэрации стоков концентрация активного

ила в них возрастает до 15 г/л и их окислительная мощность в 4–5 раз пре-

восходит аэротенки. Шахтные биореакторы позволяют реализовать про-

цесс очистки стоков аналогично протеканию его в окислительном канале,

но расположенном вертикально. Такие реакторы занимают небольшие

площади и большей частью заглублены в грунт. Высота шахтных аппара-

тов достигает 50–150 м при диаметре 0.5–10.0 м. Внутри аппарата вмон-

тирован полый стержень или специальное устройство, обеспечивающее

образование зон восходящего и нисходящего потоков для циркуляции

потоков очищаемой воды. Направление циркуляции задается вдуванием

воздуха в секцию с восходящим потоком на относительно небольшой глу-

бине. Аппараты компактны, обеспечивают хороший массоперенос кисло-

рода, (до 4.5 кг/м3 ч). При этом уровень нагрузки на ил может достигать

0.9 Кг бпк/кг⋅сут. Основной проблемой, возникающей при эксплуатации

окситенков, является проблема отделения твердых частиц от иловой сме-

си. Микропузырьки воздуха прилипают к твердым частицам и ухудшают

221

осаждение. Для улучшения осаждения применяют вакуумную дегазацию,

флотацию, отдувку воздуха. После стадии дегазации иловая смесь направ-

ляется в аэротенк, где после удаления микропузырьков происходит до-

окисление оставшейся органики. Далее стоки поступают по обычной схе-

ме в отстойник.

Анаэробные процессы очистки стоков

Анаэробные процессы очистки сточных вод не получили достаточно

широкого развития в настоящее время. Эти процессы по сравнению с

аэробными процессами очистки сточных вод имеют ряд несомненных

преимуществ. Главными являются высокий уровень превращения углеро-

да загрязняющих веществ при относительно небольших объемах прироста

биомассы и получение дополнительного ценного продукта – биогаза.

Анаэробные процессы для очистки стоков применяются в Европе око-

ло 100 лет. Используемые для этих целей биореакторы – септиктенки,

представляют собой отстойники, в которых осевший ил подвергается ана-

эробной деградации. Септиктенки эксплуатируются обычно при темпера-

туре 30–35°С. Время пребывания в них очищаемых стоков существенно

выше – около 20 суток. При проектировании биореакторов такого типа

одним из основных параметров является его вместимость в литрах (V),

рассчитываемая с учетом количества обслуживаемого населения P:

V = 180 P + 2000.

Половина объема в 180 л на душу населения отводится для жидкости,

половина служит для накопления ила. Объем тенка распределяется между

двумя камерами, при этом первая занимает 2/3 объема и имеет наклонное

днище для удержания ила (рис. 7.4). Ил периодически (примерно раз в

год) удаляется, а небольшая его часть остается в биореакторе. Септиктен-

ки применяют в системе городских очистных сооружений. В них перера-

батывают осадки, удаляемые из первичных отстойников. При этом сбро-

женный ил ликвидируют или закапывают. При сбраживании уменьшается

объем ила, снижается содержание в нем патогенных микроорганизмов и

1

4

3

2

Рис. 7.4. Двухкамерный септиктенк (по К. Форстеру, 1990).

1 – регулятор, 2 – отражатель, 3 – напорный трубопровод, 4 – уклон 1:4.

222

дурной запах. Пути биодеградации загрязняющих веществ, протекающие

в септиктенках на основе сложной микробной ассоциации, включают гид-

ролитические процессы с участием ацидогенных, гетероацетогенных ______бак-

терий и процесс метаногенерации с участием метаногенов. Анаэробные

проточные сбраживатели такого типа применяют для анаэробной биоочи-

стки промышленных и сельскохозяйственных стоков.

Особенно эффективно применение сравнительно недорогих анаэроб-

ных систем для сильно загрязненных стоков пищевой промышленности и

отходов интенсивного животноводства. Данные стоки имеют высокие

уровни нагрузки по БПК и ХПК (химическая потребность в кислороде), а

навозные стоки – также высокое содержание нерастворимых компонен-

тов, не поддающихся биодеградации. Для их очистки применяют сбражи-

ватели полного смешения. Стоки свино- и птицекомплексов освобожда-

ются в ходе анаэробной биоочистки только на 50 % ХПК, а стоки ферм

крупного рогатого скота – на 30 %. Высокие концентрации органики и ам-

монийного азота (до 4000 мг/л) способны ингибировать процесс деградации.

Время удержания таких стоков в биореакторе объемом до 600–700 м3 удли-

няется до 15–20 суток при норме суточной загрузки 20–30 м3. Биогаз, обра-

зуемый при этом, содержит до 70 % метана. Биореактор сравнительно не-

большого объема очищает стоки средних ферм с содержание 1200–1500

голов свиней.

Для очистки загрязненных стоков пищевой промышленности применяют

специально разработанные контактные анаэробные процессы (рис. 7.5).

В таких процессах в первичном тенке, входящем в состав установки,

поступающие стоки полностью перемешиваются за счет рециркуляции

биогаза, ила или механического перемешивания. Помимо перемешивания,

фактором интенсификации процесса является изменение температуры в

биореакторе. Сброженные стоки направляются в осветлитель, где проис-

ходит процесс осаждения ила и дополнительное образование биогаза.

Уплотнившийся ил возвращают в сбраживатель, куда поступают новые

порции стоков. Если величина концентрации биомассы в сбраживателе со-

ставляет 5–10 г/л, возможно достаточно эффективная очистка стоков с со-

держанием ХПК до 20 кг/м3. При увеличении концентрации биомассы до

20–30 г/л возможно использование неразбавленных стоков с ХПК до 80

кг/м3. Реакторы с неподвижной биопленкой (анаэробные биофильтры) также

находят применение для анаэробной очистки стоков. Используемые для

этих целей биореакторы в отличие от аэробных капельных биофильтров

имеют более крупную насадку для избежания процесса заиливания. Приме-

няемая для этих целей щебеночная насадка диаметром 25–65 мм имеет до