П.З.12 Аэротенки. Биологическая аэрация

Цель: изучить основы функционирования аэротенков и биологической аэрации

Ход работы:

1. Ознакомиться с теоретическим материалом.

2. Описать и зарисовать оборудование.

Теоретическая часть:

Очистка сточных вод в аэротенках происходит с помощью активного ила - биоценоза организмов, развивающихся в аэробных условиях на органических за­грязнениях, содержащихся в сточной воде. Она представляет собой чрез­вычайно интенсифицированный процесс самоочистки. Сточная вода, протекая аэрационный бассейн, подвергается такой сильной продувке воздухом, что создаются чрезвычайно благоприятные условия для развития огромного количества аэробных бактерий и простейших организмов. При этом образуются хлопья актив­ного ила из основной слизистой массы. Эти хлопья адсорбируют растворенные и коллоидные вещества сточной воды таким же образом, как и биологические пленки биофильтров.

Практическая часть:

1. Аэротенк чаще всего представляет собой прямоугольный (в плане) железобетонный резервуар, оборудованный воздуховодами, из которых по стоякам воздух подается в фильтросные каналы, закрытые фильтросами — пористыми стекловидными или пластиковыми пластинами (обычно их размер 300х300х40 мм), через которые происходит аэрация. Эти пластины заделывают в железобетонные каналы в днище аэротенка вдоль длинной его стороны. Воздух в каналы подводится по воздуховодам и стоякам. Аэротенк разделен на 2-4 коридора продольными перегородками. Коридорное устройство позволяет производить регенерацию активного ила с различной сте­пенью: от 25% до 75%. Ширина коридора составляет 4,5-9 м при глубине до 6 м. Длина аэротенка достигает нескольких десятков метров

Рис.1. Типовой четырехкоридорный (I—IV) аэротенк:

1 — воздуховоды; 2 — стояки; 3 — фильтросный канал

Очистка сточных вод может осуществляться разными способами:

Одноступенчатая схема без регенерации.

Рис. 2 Одноступенчатая схема очист­ки в аэротенках

1 - сточная вода; 2 - аэротенк; 3 - вторич­ный отстойник; 4 - очищенная вода; 5 - циркуляционный актив­ный ил; 6 - избыточный актив­ный ил.

По этой схеме активный ил подается сосредоточенно со сточной водой на вход в аэротенк. Получаемая иловая смесь в условиях аэрации протекает к выходу из аэротенка и далее на вторичный отстойник, где происходит ее разделение на очищенную воду и активный ил. Активный ил далее разделяется на избыточный и циркуляционный, последний возвращается в аэротенк.

Одноступенчатая схема с регенерацией активного ила

Рис. 3 Одноступенчатая схема очист­ки в аэротенках с регенерацией

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

В этой схеме 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.

Двухступенчатая схема без регенерации

Рис. 4 Двухступенчатая схема очистки в аэротенках без регенерации

2 и 2а - аэротенки I и II ступени; 3 и 3а - вторичный отстойник I и II сту­пени; 4 и 4а - очищенная вода после I и II ступени; 5 и 5а - циркуляцион­ный активный ил I и II ступени; 6а- избыточный активный ил II ступени.

Такая схема целесообразна при высокой концентрации органических веществ в сточной воде, а также при наличии в ней веществ, скорость окисления которых резко отличается. В аэротенках каждой ступени развивается активный ил, наибо­лее адаптированный к данным условиям.

2. Классификация аэротенков

По гидравлической схеме работы аэротенки делятся на следующие типы:

а) аэротенки-вытеснители (рис.5 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-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_полн до 300 мг/л - аэротенки-вытеснители с ре­генераторами.

б) аэротенки-смесители (рис.5 схема II) 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-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.

в) аэротенки с рассредоточенным вдоль сооружения впуском сточной воды (рис.5 схема III). Этот вид занимает промежуточное положение между двумя предыдущими. Нагрузка на активный ил меняется циклически по длине сооружения. Аэротенк с рассредоточенной подачей сточной воды применяют для очистки смесей бытовых и производственных сточных вод.

По нагрузке на активный ил аэротенки делятся на 3 типа:

- высоконагружаемые, в которых нагрузка составляет свыше 500 мг/(г· сут).

- классической (обычной) аэрации, в которых нагрузки составляют свыше 150 мг/(г·сут).

- продленной аэрации (полного окисления), в которых нагрузки составляют свыше 150 мг/(г·сут).

Рис.5 Виды аэротенков

1 - сточная вода; 2 - активный ил; 3 иловая смесь

Системы аэрации в аэротенках

Различают пневматическую, механическую, комбинированную (смешанную) и струйную (эжекторную) систему аэрации.

Пневматическая система

Аэрация воды осуществляется путем подачи воздуха под поверхность воды. В зависимости от типа применяемого аэратора различают:

- мелкопузырчатую аэрацию с крупностью пузырьков воздуха 1-4 мм. В этом случае используются керамические, тканевые и пластиковые аэраторы, фильтросные пластины;

- среднепузырчатую аэрацию, крупность пузырьков составляет 5-10 мм. Для этого применяют перфорированные, пористые трубы; щелевые аэраторы и др.;

- крупнопузырчатую аэрацию с крупностью пузырьков более 10 мм. Используются открытые снизу трубы и сопла.

Механическая система

Принцип работы механических аэраторов заключается в вовлечении воздуха непосредственно из атмосферы вращающимися частями аэратора (ротором) и перемешивании его со всем содержимым аэротенка.

Все механические аэраторы классифицируют:

- по принципу действия: импеллерные (кавитационные) и поверхностные;

- по плоскости расположения оси вращения ротора: с горизонтальной и вертикальной осью;

- по конструкции ротора: конические, дисковые, цилиндрические, колесные, турбинные, винтовые.

Комбинированная система

Сочетает в себе элементы пневматической и механической аэрации. Вращающийся ротор используется для эффективного дробления пузырьков сжатого воздуха, подводимого под него, а также для перемешивания иловой смеси. Аэраторы комбинированной системы применяются для очистки концентрированных сточных вод и в аэроакселераторах.

Струйная система

Струйные или эжекторные аэраторы выполнены в различных конструкциях, однако имеют в своем составе сопло для пропуска жидкости, патрубок для вовлечения воздуха из атмосферы и диффузор. Принцип действия аэратора основан на эжектирующем действии водной струи в сужении, благодаря чему вода насыщается пузырьками воздуха.

3. Конструкции аэротенков

Конструктивное оформление аэротенков определяется такими факторами, как производительность очистной станции, состав сточных вод, тип аэрационного оборудования, конструкции других сооружений по очистке.

Для крупных очистных станций обычно применяют прямоугольные в плане аэротенки с пневматической аэрацией. Для небольших очистных станций приме­няют как прямоугольные, так и круглые в плане аэротенки с пневматической, ме­ханической или комбинированной системой аэрации.

Различают аэротенки с отдельными отстойными сооружениями и аэротенки-отстойники, в которых оба этих сооружения гидравлически связаны и взаимозави­симы.

4. Биологическая аэрация

При биологической аэрации распад органических веществ сточной воды происходит исключительно за счет действия бакте­рий. Часть этих веществ разлагается с образованием углекислоты и воды, без образования хлопьевидного ила. Таким образом, клетки бактерий попадают вместе с очищенной сточной водой в водоем. Очистка аэрацией основана на том, что эндогенное потребление кислорода клетками бактерий составляет по сравне­нию с биохимической потребностью кислорода органических веществ неочищенной сточной воды очень ничтожную величину.

Биологическая аэрация осуществляется, так же как и в аэро­тенках, в аэрационных бассейнах. Однако здесь сточная вода должна подвергнуться рециркуляции, для того чтобы обеспечить достаточную затравку поступающей сточной воды.

Разложение происходит в течение 5—6 ч, если содержание азотистых и фосфорных соединений достаточно. В противном случае необходимо прибавить к сточной воде питательные соли.

Вывод: