Аэротенки для очистки сточных вод это

Методы биологической очистки сточных вод

Биологическая очистка сточных вод основана на способности гетеротрофных микроорганизмов использовать загрязнения сточных вод в качестве источников питания и энергии.. Контактируя с органическими веществами, микроорганизмы подвергают их биохимическим превращениям, частично разрушают их, превращая в воду, диоксид углерода, нитрит- и сульфат-ионы и др. Другая часть вещества идет на образование биомассы.

Известны аэробные и анаэробные методы биологической очистки сточных вод. Аэробная очистка основана на использовании аэробных групп микроорганизмов, для жизнедеятельности которых необходимо наличие свободного кислорода (в виде О₂) в среде и температура 20-40 0 С. При изменении кислородного и температурного режима состав и количество микроорганизмов меняются. При аэробной очистке микроорганизмы культивируются в активном иле или биопленке.

Анаэробные методы очистки протекают без доступа свободного кислорода. Они используются преимущественно для обработки осадков сточных вод.

Биологическая очистка сточных вод может осуществляться в естественных условиях (на полях фильтрации или полях орошения, в биологических прудах) и искусственных условиях (в аэротенках, биофильтрах).

Биологическая очистка сточных вод в естественных условиях

Поля фильтрации и поля орошения – это специально подготовленные участки земли, на которых сточные воды проходят очистку, фильтруясь сквозь почву. Сорбированные почвой загрязнения окисляются микроорганизмами, населяющими почву.

Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод.

На полях орошения выращивают сельскохозяйственные культуры. Сточные воды используются для полива сельскохозяйственных культур, а содержащиеся в них загрязнения являются источниками питательных элементов для растений. На полях орошения выращивают сельскохозяйственные культуры, плодовые деревья и декоративные растения.

Сущность процесса биологической очистки сточных вод на полях орошения и фильтрации состоит в том, что при фильтровании сточных вод через слой земли из воды удаляются взвешенные и коллоидные вещества. На частицах почвы развивается пленка микроорганизмов, которая адсорбирует на своей поверхности коллоидные и растворенные загрязнения. Микроорганизмы окисляют задержанные загрязнения до минеральных соединений, используя проникающий в почву кислород воздуха. Наиболее интенсивно окисление происходит в верхнем слое почвы до глубины 0,2-0,4 м.

Поля фильтрации устраивают на хорошо фильтрующих почвах (песчаных, суспенчатых) при спокойном рельефе местности и уровнем залегания грунтовых вод ниже 1,5 м.

Сточные воды подаются под напором или самотеком в распределительный колодец, расположенный в самой высокой точке полей орошения. Из распределительного колодца сточные воды поступают в оросительные каналы для распределения по полям орошения. Очищенную сточную воду, профильтровавшуюся через почву, отводят при помощи дренажной сети.

Биологические пруды предназначены для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Процесс очистки сточных вод в биологических прудах в целом аналогичен процессам, происходящим при самоочищении водоема.

Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Пруды с искусственной аэрацией имеют небольшую глубину (0,5 – 1 м), хорошо прогреваются солнцем и заселены водными организмами.

Бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют углекислый газ, фосфаты и аммонийный азот, выделяемые при биохимическом разложении органических веществ. Для нормальной работы биологических прудов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуры сточных вод (должна быть не менее 6 °С). В зимнее время биологические пруды не работают.

Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях

Очистка сточных вод в аэротенках

Аэротенк представляет собой открытый железобетонный резервуар, оборудованный устройствами для принудительной аэрации. Очистка сточных вод в аэротенке осуществляется при протекании через него смеси сточных вод и активного ила. Аэрация необходима для насыщения очищаемой воды кислородом воздуха, перемешивания и поддержания активного ила во взвешенном состоянии.

Активный ил представляет собой биоценоз микроорганизмов, способных сорбировать на своей поверхности органические загрязнения сточной воды и окислять их. При этом определенный вид бактерий способен окислять определенные вещества. Бактерии, входящие в состав активного ила, способны перерабатывать только те сточные воды, из которых сформировался этот активный ил. Поэтому, если в составе очищаемых промышленных стоков появятся новые вещества, например при изменении технологии производства, то потребуется время, чтобы бактерии, способные окислить именно эти вещества, размножились в достаточном количестве и смогли обеспечить наилучшую очистку.

Иногда даже приходится завозить на вновь создаваемое предприятие активный ил с другого предприятия, где очищаются аналогичные по составу воды и где в активном иле распространены нужные виды бактерий.

Обычно концентрацию активного ила поддерживают равной 2–4 г/л. В ходе очистки активный ил время от времени выводят из очистных сооружений, так как его количество растет. Часть его при этом используется в качестве ценного удобрения, если нет тяжелых металлов, часть стабилизируют, т. е. обрабатывают избытком кислорода для удаления всевозможной органики, предотвращая таким образом гниение.

Второй метод аэробной очистки в искусственных сооружениях – очистка сточных вод в биологических фильтрах. Метод биологической капельной фильтрации был впервые использован в XIX веке (1866 г.) в Лондоне.

Биологический фильтр (биофильтр) – сооружение, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биопленкой, образованной колониями микроорганизмов. Микроорганизмы биопленки окисляют органические загрязнения и используют их в качестве источников энергии и питания. В результате этого из сточной воды удаляются органические вещества, а масса биопленки увеличивается. Омертвевшая биоплёнка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.

Биофильтр состоит из следующих частей:

1. корпуса прямоугольной или круглой в плане формы, закрепленного на железобетонных опорах;

2. фильтрующей загрузки, на поверхность которой развивается слой микроогранизмов – биопленка.

3. водораспределительного устройства, которое обеспечивает равномерное орошение загрузки сточной водой;

4. дренажного устройства для сбора и удаления очищенной воды;

5. вентиляционного устройства для аэрации биофильтра.

В качестве загрузки, на которой развивается пленка микроорганизмов, в биофильрах используют щебень, гравий, керамзит, а также элементы из полимерных материалов (рулоны из полипропиленовой сетки, гофрированные пластмассовые листы и т. п.).

Очищенная в аэротенках или биофильтрах вода поступает в отстойник, где из воды под действием силы тяжести выделяется активный ил или биопленка.

Анаэробная биохимическая очистка. В случае, если БПК намного выше нормы, а также для удаления избытка активного ила и отходов сельскохозяйственных продуктов применяют анаэробную биохимическую очистку в метантенках (реактор с мешалкой и теплообменником). При этом источником кислорода в воде служат кислородосодержащие анионы: NO ; SО ; CO .

В основе метанового брожения лежит способность сообществ определенных микроорганизмов в ходе жизнедеятельности сначала в фазе кислого водородного брожения с помощью бактерий гидролизовать сложные органические соединения до более простых, а затем с помощью метанообразующих бактерий превращать их в метан и в угольную кислоту.

При брожении углеводов сначала образуются летучие жирные кислоты, а затем – метан:

Образующийся газ состоит из метана (65%) и СО₂ (33%) и может быть использован для подогрева самого метантенка до 45–55°С, где происходит анаэробное брожение. Сброженный осадок имеет высокую влажность (95–98%), его уплотняют, сушат, затем используют в качестве удобрения или, если есть токсичные примеси, сжигают.

Биологическая очистка применяется для очистки бытовых сточных вод. При очистке производственных сточных вод из них должны быть предвариетльно удалены токсичные (например, тяжелые металлы) и трудно подвергающиеся биологическому окислению загрязнения.

Не все органические вещества разлагаются на станциях биохимической очистки. Так, практически не разрушается бензин, красители, мазут и др. Эффективность биохимической очистки на самых современных установках составляет 90% по органическим веществам и лишь 20–40% – по неорганическим, т. е. практически не снижается солесодержание. Не могут быть очищены воды, содержащие более 1000 мг/л фенолов, 300–500 мг/л спиртов, 25 мг/л нефтепродуктов, т. е. для многих случаев эти методы не эффективны.

Аэротенк — чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода, смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических аэраторов — аэрационной системы, перемешивает обрабатываемую сточную воду с активным илом и насыщает её кислородом, необходимым для жизнедеятельности бактерий. Большая насыщенность сточной воды активным илом (высокая доза) и непрерывное поступление кислорода обеспечивают интенсивное биохимическое окисление органических веществ, поэтому аэротенки являются одним из наиболее совершенных сооружений для биохимической очистки.

Факторы, определяющие удовлетворительную работу аэротенков [ править | править код ]

Наиболее важными факторами, влияющими на развитие и жизнеспособность активного ила, а также качество биологической очистки, являются температура, наличие питательных веществ, содержание растворённого кислорода в иловой смеси, значение рН, присутствие токсинов. Удовлетворительная работа аэротенков в значительной степени определяется также технологическим режимом эксплуатации, где основное значение имеют:

• оптимальное соотношение между концентрацией загрязнений в поступающей воде и рабочей дозой активного ила (при уменьшении дозы ила возникает эффект повышения нагрузки и снижения качества очистки, при увеличении — затрудняется эффективность разделения ила и очищенной воды во вторичных отстойниках);
• необходимое время контакта загрязнений с активным илом;
• достаточное количество кислорода в системе.

Кислородный режим в аэротенках [ править | править код ]

Для нормальной жизнедеятельности организмам активного ила требуются малые количества растворённого кислорода. Критической концентрацией считается 0,2 мг/дм³, вполне удовлетворительной — 0,5 мг/дм³ растворённого кислорода. Однако активный ил не терпит залежей и при малейшем застое начинает гибнуть от собственных метаболитов (загнивание). Поэтому нормы на содержание растворённого кислорода (не менее 1,0—2,0 мг/дм³ в любой точке аэротенка) предполагают обеспечение интенсивного перемешивания иловой смеси с целью ликвидации её залежей. При концентрации растворённого кислорода, превышающей максимально необходимую, критическую величину, степень активности микроорганизмов не увеличивается и очистка не улучшается. Поэтому для каждого очистного сооружения устанавливается своя «критическая концентрация» кислорода, причем степень его поглощения определяется, главным образом, характером и концентрацией загрязнений. Подача воздуха обеспечивает несколько процессов, происходящих с активным илом:

• дыхание организмов,
• перемешивание иловой смеси,
• удаление метаболитов,
• хемоокисление загрязняющих веществ.

Плохие аэрационные условия для активного ила могут быть обусловлены следующими причинами:

• сокращением подаваемого воздуха, разрушением и засорением фильтрующих воздух элементов (фильтросных пластин, дырчатых труб, мелкопузырчатых диспергаторов и т. д.);
• залежами и микрозалежами плохо перемешиваемого ила в различных участках аэрируемой зоны и всех звеньев очистки;
• повышением удельных нагрузок на активный ил за счёт возрастания содержания растворённых органических веществ в поступающей на очистку воде;
• увеличением содержания токсичных веществ в сточной воде, поступающей на очистку (токсиканты блокируют дыхательные ферменты у организмов активного ила);
• возрастанием кислородопоглощаемости активного ила из-за нарушения режима выгрузки осадка из первичных отстойников;
• превышением оптимальной концентрации возвратного ила (недостаток кислорода при увеличении биомассы активного ила).

Улучшение аэрационных условий можно достичь налаживанием технологического режима эксплуатации (возможности ограничены) и увеличением процента использования кислорода активным илом за счёт смены аэрирующих элементов.

При крупнопузырчатой аэрации размер пузыря воздуха достигает 5—6 мм и использование кислорода активным илом при этом составляет 6—7 %, что не создаёт идеального массопереноса растворённого кислорода из жидкости в клетку. При уменьшении размера пузыря воздуха до 2—2,5 мм увеличивается использование кислорода до 8—12 %, а при применении мелкопузырчатых диффузоров (200—500 мкм — размер отверстий) — до 15 %. Применение мелкопузырчатой аэрации позволяет аэрофилам заместить микроаэрофилов в активном иле, что приводит к значительному улучшению качества очистки, улучшению седиментационных характеристик активного ила, его влагоотдающих свойств, повышению уровня метаболизма, сокращению прироста, а также возрастанию устойчивости организмов ила к воздействию токсичных веществ.

В многоквартирных домах проблемой отведения стоков занимаются специальные службы.
Обладателям загородных домов приходится заботиться об этом самим.

К счастью, сегодня есть множество видов локальных очистных сооружений. Самыми лучшими в плане очистки и экологически безопасными из них принято считать аэротенки.

Описание биологической системы и область ее применения

Аэротенк – это система, предназначенная для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод в местах, где нет центральной канализационной сети или подсоединение к ней невозможно.

Внешне конструкция устройства напоминает прямоугольник или круг.

Нейтрализация загрязняющих веществ производится микроорганизмами. Стоки для них среда обитания, за счёт которой они питаются и образуют укрупнённые частицы. Они впоследствии и выводятся из системы, унося с собой все вредные вещества.

Области применения:

• частные загородные дома;
• небольшие отели;
• дома отдыха;
• придорожные кафе;
• небольшие предприятия;
• склады.

Аэротенки энергозависимы. Они могут работать только при подключении к электросети.

Прямоугольная форма аэротенков свойственна для устройств, предназначенных для очистки большого количества жидкости.

Внешний вид системы зависит от:

• свойств и объёма стоков;
• вида аэратора;
• оборудования, входящего в систему и т.д.

Аэротенки – одни из лучших очистных сооружений, в которых применяются живые организмы. Они удаляют из стоков 98% загрязнителей. Воды, прошедшие через систему, пригодны для повторного использования в технических целях.

Такие стоки можно:

• отводить в рельеф и водные объекты рыбохозяйственного назначения;
• использовать для полива растений;
• переливать в канаву или дренажный колодец.

По мере необходимости уровень прозрачности сточных вод можно менять. На их прозрачность также могут повлиять и внешние факторы.

Типовая установка включает:

• первичный и вторичный отстойник;
• аэратор;
• компрессор;
• насосы;
• ёмкость с живыми организмами .

В систему могут входить и вспомогательные устройства.

Основные плюсы и минусы выбора данной конструкции

Аэротенки могут полностью нейтрализовать вредные вещества в стоках. А также служить в качестве одного звена в цепочке оборудований.

Отличие от септика

Аэротенки и септики объединяет лишь то, что в них разложение загрязнителей происходит за счёт жизнедеятельности микроорганизмов.

Эти устройства имеют следующие различия:

Вкратце, септики имеют более простую конструкцию, работают медленнее, нуждаются в постоянном обслуживании. Но по цене они более доступны.

Принцип работы

Функционирование аэротенков основано на очистке стоков за счёт жизненных процессов активного ила. Активный ил представляет собой совокупность живых организмов – простейших, бактерий, водорослей, многоклеточных и т.д.

Видовой состав биоценоза устройств определяется в зависимости от:

• окружающей среды;
• типа и доли различных загрязнителей в жидкости.

Если смотреть невооружённым глазом, активный ил – это частицы, размером 2-3 мм.

Процесс окисления загрязнителей происходит в кислородосодержащей среде.

Поэтому в аэротенках предусмотрены специальные устройства – аэраторы, которые взбалтывают и обогащают жидкость кислородом.

Аэраторы могут быть:

• механические (воздух поступает за счёт работы мешалки-аэратора);
• пневматические (кислород подаётся под давлением);
• пневмомеханические (комбинированный тип).

Суть процесса заключается в том, что активный ил поглощает органические вещества в стоках. Под воздействием кислорода происходит разложение загрязнителей.

При одной ступени очистки возобновление ила и осветление воды происходит внутри одного устройства.

Стоки по системе перемещаются в следующем порядке:

1. Использованная вода поступает в первичный отстойник.
2. Частично осветлённая жидкость переходит в резервуар с живыми организмами.
3. Стоки нагоняются во вторичный отстойник. Часть ила возвращается в спецотдел с хлопьями (микроорганизмами).
4. Чистая вода выводится из системы.

Такие аэротенки могут нормально функционировать только при равномерном поступлении стоков в резервуар. Залповый сброс может снизить эффективность устройства. Увеличение числа микроорганизмов не влияет на работу аэротенка.

Для улучшения работы системы может быть добавлено аэрационное оборудование – регенератор. Время пребывания стоков в системе – 6-12 часов. После вторичного отстаивания жидкость может отправляться на повторную очистку и дезинфекцию.

Очистка в две ступени применяется для промышленных стоков. В цепочке установок также могут присутствовать и регенераторы.

Этапы очистки при двух ступенях:

• стоки по входному патрубку поступают в аэротенк 1;
• оттуда жидкость перетекает во вторичный отстойник 1;
• частично очищенная жидкость переходит в аэротенк 2, ил возвращается обратно в аэротенк 1;
• из аэротенка 2 вода поступает в отстойник 2;
• полностью очищенные стоки покидают систему, избыточный ил переходит в аэротенк 2.

Ниже представлены наглядные изображения схемы двухступенчатой очистки воды аэротенком:

Во время двухступенчатой очистки в каждом отделе с живыми организмами сооружения образуется свой биоценоз, нужный именно для этой ступени.

От чего зависит эффективность?

Ключевые факторы продуктивной работы аэротенков для очистки сточных вод — наличие живых организмов и кислорода.

На его работу также могут повлиять:

• температура среды;
• соотношение активного ила и объёма стоков;
• количество растворённого кислорода в воде;
• кислотность стоков;
• продолжительность контакта воды и ила;
• токсические вещества;
• скорость притока жидкости в систему.

Если стоки в оборудование поступают в меньшем объёме, чем предписано в техническом паспорте, то качество очистки ухудшается. При увеличении количества воды, поступающей в резервуар – осложняется отделение ила от жидкости, что также влияет на прозрачность стоков.

Как правило, для функционирования системы нужно постоянное и равномерное поступление стоков. Полное опустошение резервуара аэротенка может привести к гибели живых организмов активного ила.

Разновидности

По нагруженности активного ила разделяются на:

• низконагруженные – 65-150 мг БПК (г/cутки);
• средненагруженные – 150-500 мг БПК (г/cутки);
• высоконагруженные – более 500 мг БПК (г/cутки).

Нагрузка на активный ил характеризует работу установки. При большой нагрузке на ил микроорганизмы не справляются со всем объёмом органики, при низкой – голодают и погибают.

По типу конструкции они могут быть:

• четырёхкоридорные;
• трёхкоридроные;
• двухкоридорные;
• однокоридорные.

Устройства с одним коридором встречаются крайне редко.

По режиму движения стоков в системе разделяются на:

• смесители;
• вытеснители;
• конструкции с рассредоточенным вливанием воды;
• конструкции с неравномерным рассредоточением стоков.

Смесители встречаются в местах, где стоки по составу близки к водам, использованным в индустрии. Они отлично функционируют даже при изменениях количества загрязнителей и наличия ядовитых веществ. Нагрузка на активный ил одинаковая по всему периметру устройства.

Вытеснители применяются для очистки хозяйственно-бытовых стоков.

Здесь перемещение жидкости из зоны входа в зону выхода происходит постепенно, без смешивания порций, входящих в систему в разное время.

Наибольшая нагрузка на ил выпадает в начале устройства. Перемещаясь ближе к выходу, жидкость становится менее концентрированной.

В зависимости от показателей биологического потребления кислорода (БПК), работают с дополнительным аэрационным оборудованием – регенератором или и без него.

Данная система отличается простотой конструкции. Не терпит резких колебаний концентраций загрязнителей и может функционировать только при отсутствии в жидкости токсических веществ.

Аэротенки с рассредоточенным вливанием воды по технике перемещения жидкости занимают промежуточное положение между вытеснителями и смесителями. Их применяют в местах, где образуются стоки, состав которых имеет вещества свойственные для индустрии и домашнего хозяйства.

Здесь нагрузка на ил одинакова по всей длине резервуара. Жидкость подаётся по всему периметру аэротенка, а микроорганизмы – только в начале.

В аэротенках с неравномерно рассредоточенным выпуском стоков вода в систему поступает рывками через несколько отверстий. Нагруженность ила одинаковая во всей ёмкости. Сооружение работает лучше, чем смесители и вытеснители.

Установка и запуск

Перед покупкой и монтажом следует ознакомиться с техническим паспортом оборудования, так как у каждой модели существуют свои особенности использования.

Процедура установки:

• по размерам системы выкапывается котлован. Оставляется место для утеплителя;
• на дно ямы засыпается песок (15-20 см);
• установка опускается в котлован;
• подсоединяются подводящие и отводящие трубы и электричество;
• установка засыпается грунтом и заполняется жидкостью.

Покупка

При выборе аэротенков отталкиваются от:

• совместимости модели и типа почвы (некоторые устройства могут быть установлены только в определённом типе грунта);
• производительности (числа людей, регулярно находящихся в помещении, и объёма производимых стоков);
• энергопотребления;
• типа загрязнителей;
• габаритов (существуют модели, для установки которых требуется большая площадь).

Познакомиться с разными моделями можно на сайте Aqau-traiding и Дренаж shop.

Аэротенки в Санкт-Петербурге и Москве можно купить минимум за 60 тыс.руб.

Видео по теме

Предлагаем посмотреть в видео с наглядной схемой работы аэротенка:

Аэротенки функционируют за счёт живых организмов. Они находятся в постоянно циркулирующей жидкости, богатой кислородом. Эти установки более дорогие по сравнению с септиками. Воду, очищенную в аэротенках, можно применять повторно. Но её нельзя пить.