Технологические и гидравлические схемы очистки сточных вод в аэротенках

К основным технологическим схемам очистки сточных вод относят аэротенки одноступенчатые, аэротенки с регенератором и аэротенки двухступенчатые.

Одноступенчатая схема без регенерации

Это наиболее простая схема (рис. 3.3), по этой схеме возможна очистка стоков с применением обычной аэрации, полного или неполного окисления, а также с использованием высо-конагружаемых аэротенков.

Рис. 3.3. Одноступенчатая схема очистки в аэротенках:

• 1 - сточная вода; 2 — аэротенк; 3 — вторичный отстойник;
• 4 - очищенная вода; 5,6- циркуляционный и избыточный активный ил

Особенностью этой схемы является, во-первых, снижение нагрузки на активный ил по длине аэротенка; во-вторых, снижение потребности активного ила в кислороде по длине; в-третьих, по гидравлическому режиму аэротенк является вытеснителем.

Эта схема имеет ряд существенных недостатков. В таких аэротенках нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков путем увеличения массы активного ила. Существенным недостатком этой технологической схемы является и то, что при залповом поступлении сточных вод, содержащих токсичные примеси, может происходить резкое нарушение жизнедеятельности активного ила или даже его гибель. В обоих случаях нормальная работа аэротенка нарушается на длительное время.

Модификацией схемы является применение переменной подачи воздуха по длине аэротенка, которая соответствует кривой снижения Б1Ш по длине. Другая модификация заключается в применении продольного секционирования объема аэротенка перегородками.

Одноступенчатая схема с регенерацией активного ила

Отмеченные недостатки отсутствуют в аэротенках, работающих по иной технологической схеме. В этой схеме (рис. 3.4) реализовано раздельное протекание двух этапов биологической очистки: поглощение загрязнений активным илом из сточной воды, которое происходит непосредственно в аэротенке, и окисление этих загрязнений, которое протекает в регенераторе. Регенератор - это аэрационное сооружение, в котором активный ил аэрируется без сточной жидкости. В аэротенке сточная вода аэрируется примерно 1,5...2,5 ч, в регенераторе -в несколько раз больше.

Рис. 3.4. Одноступенчатая схема очистки в аэротенках

с регенерацией:

• 1 - сточная вода; 2 - аэротенк; 3 - вторичный отстойник;
• 4 - очищенная вода; 5,6 - циркуляционный и избыточный активный ил; 7 - регенератор ила

В аэротенке смесь воды с илом аэрируют в течение времени, достаточного для достижения требуемого эффекта по ВПК, а затем ил после отделения его в отстойнике перекачивают в регенератор, где процессы окисления заканчиваются и ил приобретает первоначальные свойства. Поскольку при регенерации ила его концентрация существенно выше чем в аэротенке, то для обеспечения той же продолжительности окисления, что и в одноступенчатом аэротенке, для аэротенка с регенератором требуется меньший объем аэрационной системы.

Если регенератор вводится в систему эксплуатируемого аэротенка, то этим приемом достигается повышение общей массы ила, что позволяет либо понизить нагрузку на ил (при прежнем количестве воды), либо увеличить пропускную способность аэротенка.

Введение регенераторов для обработки городских сточных вод рекомендуется применять при БПК_п0ЛН поступающей воды 150 мг/л и более. Для производственных сточных вод целесообразность введения регенераторов должна быть подтверждена экспериментально. Если скорость окисления загрязнений близка к скорости изъятия их из воды, то вводить в схему регенератор не следует.

Двухступенчатая схема без регенерации

Такая схема (рис 3.5) целесообразна при высокой концентрации органических веществ в сточной воде, а также при наличии в ней веществ, скорость окисления которых резко отличается.

Рис. 3.5. Двухступенчатая схема очистки в аэротенках

без регенерации:

I - исходная вода; 2, 2а - аэротенки I и II ступени;

• 3, За - вторичный отстойник I и II ступени;
• 4. 4а - очищенная вода после I и II ступени;
• 5, 5а - циркуляционный активный ил I и II ступени; б - избыточный активный ил II ступени

Разновидностями является схема с регенераторами на каждой ступени, а также с перекрёстной подачей циркуляционного активного ила (ил с I ступени подаётся в аэротенк II ступени, а ил со II ступени направляется в аэротенк I ступени).

Особенностью ступенчатой очистки сточных вод является то, что в каждой ступени аэротенков постепенно развивается ил со специфическим биоценозом, наиболее приспособленный к существованию в данных условиях и обеспечивающий высокий эффект работы сооружений. Поэтому общий объем аэротенков на единицу объема очищаемой воды уменьшается по сравнению с объемом обычных аэротенков.

Двухступенчатая очистка сточных вод может производиться как без регенераторов, так и с регенераторами. Обычно регенераторы предусматривают для I ступени аэротенков в объеме 50 %. Менее нагруженным по количеству загрязнений является активный ил аэротенков II ступени, поэтому некоторые специалисты рекомендуют направлять его избыток в аэротенки I ступени.

Двухступенчатая схема очистки нашла применение при обработке сточных вод нефтехимических производств. В составе этих стоков имеются трудно окисляемые углеводороды, которые практически совсем не утилизируются микроорганизмами, если процесс ведется в одноступенчатом аэротенке. Активный ил усваивает лишь легко окисляемые вещества, в связи с чем общий эффект очистки стоков недостаточен. Если же процесс провести в две ступени, то во П ступени ил адаптируется к использованию труд-ноокисляемых углеводородов, а окончательный эффект очистки может быть доведен до очень высокой степени.

Слабоконцентрированные по взвешенным веществам сточные воды могут поступать в аэротенки без предварительного отстаивания. Эксплуатация очистных сооружений в этом случае упрощается.

По гидравлической схеме работы аэротенки делят на следующие типы (рис. 3.6):

Рис. 3.6. Виды аэротенков:

• 1 - сточная вода; 2 - активный ил; 3 - иловая смесь
• • аэротенки-вытеснители (схема I) - сооружения с сосредоточенным впуском воды и активного ила в них и со снижающейся нагрузкой на активный ил вдоль сооружения. Такой вид аэротенка позволяет обеспечить высокое качество очистки, однако чувствителен к резким колебаниям расхода и состава стоков;
• • аэротенки-смесители (схема И) с подводом воды и активного ила равномерно вдоль одной из длинных сторон аэротенка. По всему объему аэротенка наблюдается одинаковая нагрузка на активный ил. Достоинством аэротенка-смесителя является сглаживание залповых нагрузок на активный ил;
• • аэротенки с рассредоточенным впуском сточной воды (схема III). Этот вид занимает промежуточное положение между двумя предыдущими. Нагрузка на активный ил меняется циклически по длине сооружения.

Аэротенки-вытеснители без регенераторов рекомендуется применять для очистки городских и близких к ним по составу производственных сточных вод с БПК_полн не более 150 мг/л, при БПК_пол„ до 300 мгл - аэротенки-вытеснители с регенераторами.

Аэротенки-смесители целесообразно применять для очистки производственных сточных вод при относительно небольших колебаниях их состава и присутствии в воде преимущественно органических веществ. При значительных колебаниях состава и расхода производственных стоков необходимо использовать аэротенки-смесители с регенераторами.

Аэротенк с рассредоточенной подачей сточной воды применяют для очистки смесей бытовых и производственных сточных вод.

По нагрузке на активный ил все аэротенки делят на 3 типа: 1) высоконагружаемые, в которых нагрузка составляет свыше 500 мг/гсут; 2) классической (обычной) аэрации, в которых нагрузки составляют свыше 150 мг/г сут; 3) продленной аэрации (полного окисления), в которых нагрузка на активный ил составляет 65... 150 мг/гсут.

В сооружениях, называемых аэробными стабилизаторами, которые устроены по типу аэротенков, избыточный активный ил подвергается самоокислению при недостатке питательных веществ. Достигаемой в этом случае целью является уменьшение количества ила и подготовка его к дальнейшей обработке.