Аэробные методы биохимической очистки.

Аэробны процессы могут протекать в естественных условиях и в искусственных сооружениях.

В естественных условиях очистка проходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Выбор и тип сооружений производится с учетом местоположения завода, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнения. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с большой скоростью, чем в естественных условиях.

Поля орошения – это специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно, для очищенных сточных вод и агрокультурных целей. Очистка сточных вод производится под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и жизнедеятельности растений. Поля орошения поле биологической очистки используют для выращивания зерновых и силаеных культур, трав, овощей.

Биологические пруды: представляют собой 3 – 5 ступенчатый каскад прудов, через которые с небольшой скоростью протекает осветленная или предварительно очищенная вода. Они предназначены для окончательной биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями.

Имеются пруды с естественной и искусственной аэрацией имеют глубину (0,5 – 1м) хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами. Для повышения скорости растворения воздуха Q следовательно и скорости окисления сооружают аэрируемые пруды. Аэрацию проводят механическим или пневматическим путем. Это позволяет в 3,5 раза увеличить нагрузку по загружениям за счет увеличения глубины прудов до 3,5м.

Очистка в аэротенках: аэротенками называют железобетонные аэрируемые резервуары. Процесс очистки идет по мере протекания аэрированной смеси сточной воды и активного ила. Аэрация необходима для насыщения воды кислородом и поддерживания ила во взвещанном состоянии. Сточная вода направляется в отстойник, где удаляются взвешанные частицы. Для улучшения может подаваться часть избыточного ила. Затем осветленная вода поступает в преаэратор – усреднитель. Туда же направляется часть избыточного ила из вторичного отстойника. Здесь сточных воды предварительно аэрируют воздухом в течении 15 – 20 минут. В случае необходимости в преаэратор вводятся нейтрализующие добавки и питательные вещества.

Из усреднителя сточная вода подается в аэротенки, через который циркулирует активный ил. Биологические процессы разделяются на два этапа: 1 – адсорбция поверхностью активного ила органических веществ и минерализация легко окисляющихся веществ при интенсивном потреблении кислорода. 2 – доокисление медленно окисляющихся органических веществ, регенерация активного ила. На этом этапе кислород потребляется медленнее.

Аэротенк разделен на две части: регениратор (25% от общего обема) и соновной аэротенк в котором идет основной процесс очистки.генератор дает возможность очисщать более конзетрированные сточные воды. Перед аэротенком сточная жидкость должна содержать не более 150 г/л взвещанных частиц и не более 25 мг/л нефтепродуктов. Температура сточных вод не должна быть ниже 6 ºС и выше 30 ºС, а pH в пределах 6,5 – 9. после концентрирования сточная вода с илом поступает во вторичный отстойник где проходит отделение воды от ила. Большая часть ила возвращается в аэротенк,а избыток его напровляется в преаэратор.аэротенки представляют собой открытый бассейн, оборудованный устройством для принудительной аэрации. Она бывает двух –, трех –, черырех – коридорная. Глубина аэротенков 2 – 5 м.аэротенки подразделяются по следующим признакам:

1 – по гидродинамическому режиму – на аэротенки – вытеснители, аэротенки – смесители и аэротенки промежуточного типа (с рассредоточенным впуском сточных вод);

2 – по способу регенерации активного ила – на аэротенки с отдельной регенерацией и аэротенки без отдельной регенерации;

3 – по нагрузке на активный ил – на высоконагружаемые (для неполной очистки), обычные и низконагружаемые (с продленной аэрацией);

4 – по количеству ступеней – на одно, двух и многоступенчатые аэротенки;

5 – по режиму ввода сточных вод – на проточные, полупроточные, с переменным рабочим уровнем и контактные;

6 – по конструктивным признакам.

Наиболее распространены коридорные аэротенки работающие как вытеснители, смесители и с комбинированными режимами. В аэротенках идеального вытеснения концентрации биомассы по длине изменяется незначительно. В начале процесса наблюдается максимальное содержание субстрата и нехватка кислорода, а в конце процесса __ отсутствие субстрата и избыток кислорода. Недостаток аэротенков такого типа – чувствительность к перегрузкам. Громоздкость и высокая стоимость сооружения. В аэротенках полного смешения поступающая сточная вода мгновенно перемешивается со всей массой жидкости и активного ила. Это позволяет равномерно распределить органические загрязнения и кислород и проводить процесс при постоянно высоких нагрузках. Однако остаточная концентрация загрязнений в очищенной воде выше по сравнению с аэротенками вытеснительного типа, что является основным недостатком конструкции.

Аэрация – при аэрации 1м³ очищенной сточной воды подается несколько десятков кубометров воздуха. При этом должна быть обеспечена большая поверхность контакта между воздухом, сточной водой и илом что является необходимым условием эффективной очистки. На практике используют пневматический, механический и пневмотехнический способы аэрации сточной воды в аэротенках. Выбор способа аэрации зависит от типа аэротенка и от необходимой интенсивности аэрации.

При пневматической аэрации сжатый воздух воздуходувкой подается через пористые, керамические плиты(фильтра, пористые трубы). При механической аэрации происходит перемешивание жидкости различными устройствами, которые обеспечивают дробление струй воздуха. Вблизи этих устройств возникают пузырьки газа при помощи, которых кислород переходит в сточную воду.

Пневматические аэраторы применяются в случае, когда требуется интенсивное перемешивание и высокая окислительная мощность. В этих аэраторах сжатый воздух подается через аэрационное кольцо с большими отверстиями и разбивается на мелкие пузырьки. Это способствует увеличению степени использования кислорода и уменьшению энергозатрат.

Очистка в биофильтрах: биофильтры – это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая наладка (загрузка) и предусмотрены распределительные устройство для сточной воды и воздуха. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки покрытый пленкой из микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические вещества, используя их как источник питания и энергии. Таким образом из сточной воды удаляется органические вещества,а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная (омертвевшая) биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

В качестве загрузки используется различные материалы с высокой пористостью, малой плотностью и большой удельной поверхностью: известь, гравий, шлак, керамзит, металлические, тканевые пластмассовые сетки и т.д. Имеется большое число конструкций биофильтров, которые делятся на биофильтры, работающие с полной или неполной биологической очисткой; с естественной или искусственной подачей воздуха; с циркуляцией и без циркуляции сточных вод; на биофильтры одноступенчатые и двухступенчатые; капельные и высоконагруженные. Двухступенчатые биофильтры применяются в случае, когда необходима высокая степень очистки, и нельзя увеличить высоту биофильтров. Биопленка выполняет функции как активный ил. Активная мощность биофильтров ниже мощности аэротенков.

На эффективность очистки сточных вод биофильтрах влияют биохимические, массообменные, гидравлические и конструктивны параметры. Среди них следует отметить: БПК очищаемой сточной воды, природу органических загрязнений, скорость окисления, интенсивность дыхания организмов, массу веществ абсорбированных пленкай, толщину пленки, состав обитающих е ней микроорганизмов, интенсивность аэрации, площадь и высоту биофильтров, характеристику загрузки, физические свойства сточной воды, температура процесса и т.д.

Биофильтры с капельной фильтрацией имеют низкую производительность но обеспечивают полную очистку. Гидравлическая нагрузка их равны 0,5 – 3 м³ (м² · сут). Они используются для очистки до 1000 м³/сут вод при БПК не более 200 мг/л.

Высоконагруженные фильтры работают при гидравлической нагрузке 10 – 30 (м³/ м² · сут) т.е. очищают в 10 – 15 раз больше сточной воды чем капельные. Однако они не обеспечивают полную биологическую очистку. Для лучшего растворения кислорода производят аэрацию. Объем воздуха подаваемого в биофильтр не превышает 16 м³ на 1 м³ сточной воды. При БПК₂₀ > 300 мг/л обязательно осуществляется циркуляция сточной воды.

Башенные биофильтры применяются для очистных сооружений производительностью до 5000 м³ в сутки. Погруженные или дисковые биофильтры работают при расходах до 500 м³ в сутки. Они представляют собой резервуар в котором имеется вращающийся вал с насаженными на нем дисками. Размер дисков 0,6 – 3 м, а расстояние между ними 10 – 20 мм. Диски бывают металлические, пластмассовые, асбестоцементные. Вал вращается со скоростью 1 – 40 об/мин.

Биопленка растет на наполнителях биофильтра, она имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1 – 3 мм и более. Цвет ее меняется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого.

Биопленка состоит из бактерий, грибов, дрожжей и других организмов. В ней встречаются более разнообразные представители простейших чем в активном иле. Личинки комаров и мух черви и клещи поедают активный ил и биопленку вызывая их разрыхление. Это способствует процессу очистки. Число микроорганизмов в биопленке меньше, чем в активном иле. В 1 м³ биопленки содержится 1 * 10¹² бактерий.