3. Аэротенки I ступени
Аэротенк - сооружение для биохимического окисления загрязнений сточных вод при помощи микроорганизмов активного ила и кислорода воздуха, подаваемого в аэротенки.
На I ступени установлены 2 аэротенка-смесителя. Аэротенки-смесители характеризуются равномерной подачей по длине сооружения исходной сточной воды и активного ила и равномерным отводом иловой смеси. Полное смешение в них сточных вод с иловой смесью обеспечивает выравнивание концентраций ила и скоростей процесса биохимического окисления, поэтому аэротенки-смесители более приспособлены для очистки концентрированных производственных сточных вод (БПКполн. до 1000 мг/л) при резких колебаниях их расхода, состава и количества загрязнений.
Аэротенк представляет собой комплекс железобетонных резервуаров, неленных по длине перегородками на три части:
1. Регенератор.
2.Смеситель.
3.Коридор.
Каждая часть аэротенка разделена в свою очередь по ширине перегородками, образуя секцию. Регенератор и коридорный аэротенк состоят из 5 секций на аэротенке №2 (на аэротенке №1 6 секций), аэротенк-смеситель из 4 секций.
Для распределения сжатого воздуха по объему аэротенков I ступени смонтирована аэрационная система из полиэтиленовых труб переменного сечения, во впадинах которых просверлены отверстия. Наружная поверхность полиэтиленовых труб покрыта специальным диспергирующим (измельчающим) слоем из полиэтилена высокого давления. Полиэтиленовые трубы одновременно выполняют роль магистрального воздуховода и аэратора. Аэраторы уложены по дну аэротенка по 3 нитки в каждой секции.
Воздух, подаваемый в аэротенки, используется:
- для поддержания ила во взвешенном состоянии и его перемешивания;
- для отдувки газообразных продуктов окисления;
- для биохимического окисления углеродосодержащих загрязнений;
- для биохимического окисления азотосодержащих загрязнений.
Воздух к аэротенку №1 1-ой ступени подводится по трубопроводу Ду-1400 мм. Удельный расход воздуха, подаваемого в аэротенк №1 1-ой ступени регулируется по результатам лабораторного анализа в зависимости от содержания кислорода и в среднем составляет 10м3 /м3 стоков.
Воздух к аэротенку №2 1-ой ступени подводится по трубопроводу Ду-0мм. Удельный расход воздуха, подаваемого в аэротенк №2 1-ой ступени регулируется по результатам лабораторного анализа в зависимости удержания кислорода и в среднем составляет 10м /м3 стоков.
Основную роль в очистке стоков играют аэробные микроорганизмы активного ила. Активный ил представляет собой смесь воды и хлопьев ила. По внешнему виду активный ил напоминает мелкие хлопья гидрата окиси железа или алюминия с цветом от бело-коричневого до темно-коричневого и даже черного. Хлопья состоят из большого числа многослойно расположенных бактериальных клеток, заключенных в слизь.
С физико-химической точки зрения активный ил представляет собой аморфный коллоид, имеющий в интервале значений рН=4-9 отрицательный заряд. Активный ил обладает значительной адсорбционной поверхностью, величина которой достигает 100м2 на 1 кг сухого вещества. Между хлопьями активного ила располагаются другие обитатели ила, так называемые индикаторные формы (инфузории, коловратки, черви и др.) При подаче сжатого воздуха через аэраторы образуются мелкие пузырьки воздуха, из которых кислород переходит в иловую смесь, и перемешиваясь, равномерно распределяется в ней. Затем растворенный кислород и органические загрязнения адсорбируются активным илом и под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, и кислорода происходит окисление сложных органических соединений до простых веществ: воды, углекислого газа, нитрат-сульфат-ионов и т.д.
IV основные фазы процeccа биохимической очистки стоков:
I - лаг-фаза (фаза приспособления): взвешенные и коллоидные вещества адсорбируются активным илом. Окислительные процессы начинаются в очень слабой степени. Начинается прирост биомассы с увеличивающейся скоростью (начало смесителя аэротенка).
II - экспоненциальная фаза: период самого быстрого развития микроорганизмов. Все питательные вещества присутствуют в избытке и развитие не тормозится продуктами обмена веществ. Преобладают процессы окисления загрязнений (конец смесителя аэротенка).
III - стационарная фаза: в замкнутой системе питательные вещества со временем исчерпываются и недостаток их становится лимитирующим фактором роста клеток ила, происходит накопление продуктов обмена, тормозящих рост клеток. Процессы окисления заканчиваются. Преобладают процессы нитрификации аммонийных солей до солей азотистой кислоты –нитратов, далее до солей азотной кислоты - нитратов (коридор аэротенка).
IV - фаза интенсивного отмирания клеток: начинается медленный, а затем все более быстрый распад клеток. Начинается регенерация активного ила (конец коридора аэротенка, вторичный отстойник, начало фактора). В процессе жизнедеятельности микроорганизмов активного ила происходит увеличение его количества (прирост активного ила).
4. Качественные характеристики и параметры, влияющие на биологическую очистку стоков
4.1 Доза ила (сухой вес ила)
По концентрации загрязнений (БПКисх.), поступающих на логическую очистку, аэротенки I и II ступени относятся к низкозагружаемым аэротенкам с продленной аэрацией.
Оптимальная доза ила для таких аэротенков составляет 2-4 г/л для I ступени и 0,5-1,5 г/л для II ступени.
Активный ил представляет собой среду обитания многих микроорганизмов, образующих сложный биоценоз. Основную роль по биохимическому разложению органических веществ на простые вещества СО2, N2, вода и т.д) выполняют различные бактерии, которые являются основными представителями биоценоза активного ила.
Кроме бактерий в биоценозе активного ила участвуют "простейшие" микроорганизмы, которые в свою очередь "поедают" и перерабатывают бактерии. Отдельные классы "простейших" являются индикаторными (показательными), количественное соотношение которых характеризует качество активного ила и весь процесс биохимической очистки.
К таким индикаторным формам из многочисленных "простейших" относятся 4 вида "простейших" и микроскопических животных (коловратки):
1 вид - амебы;
2 вид - бесцветные жгутиковые;
3 вид - инфузории;
4 вид - коловратки.
Степень развития индикаторных организмов при различной работе очистных сооружений
Таблица 2
| №п/п | Организмы | Характеристика работы очистных сооружений | |||
| Очень плохая | Плохая | Удовлетворительная (нитрификация слабая) | Хорошая (нитрификация сильная) | ||
| 1 | Амебы | преобладают | преобладают | Ед.экзем. | отсутствуют |
| 2 | Бесцветные жгутиковые | --------- | ---------- | мало преоблад. | ------- |
| 3 | Инфузории | отсутствуют | мало | равноресничные | преобладают круго- и брюхоресничные |
| 4 | Коловратки | ---------- | ---------- | преоблад | преобладают |
Нитрификация - процесс окисления аммонийного азота (NH4) нитрифицирующими бактериями в присутствии кислорода воздуха до нитритов (NO2) и далее до нитратов (NО3).
Количественное соотношение NH4, NО2, NO3 наряду с БПК является одним из главных показателей степени и качества очистки стоков.
Степень и качество очистки:
- очень плохая: азот в стоках находится в форме NH4;
- плохая: азот находится в форме NH4 и N02;
- удовлетворительная: азот находится в форме N02 (мало) и N03 (много);
- хорошая: азот находится в форме NO3 (NH4 и N02 отсутствуют).
Кислород воздуха в первую очередь расходуется на окисление основной массы органических углеродистых соединений и только во тую очередь на нитрификацию. Поэтому на аэротенках I ступени нитрификация (при нормальном режиме) будет небольшая и основная нитрификация будет происходить на аэротенках II ступени.
Денитрификация - процесс разложения нитратов денитрифицирующими бактериями при дефиците или отсутствии кислорода до свободного азота N2. Процесс осуществляют аммонификаторные бактерии, разлагающие азотистые соединения до NH4 и NO2, используя при этом кислород нитратов (NO3). Процесс денитрификации сопровождается появлением небольшого количества вторичных загрязнений (NH4 и NO2) при значительном переводе нитратов NO3) до свободного азота (N2).
Помимо вышеперечисленных характеристик активного ила, к наиболее важным характеристикам ила также относятся иловый индекс, зольность и динамика ила для аэротенков - вытеснителей II ступени.
4.2 Иловый индекс, зольность ила
Иловый индекс - показатель качества активного ила в части его способности к оседанию.
Иловый индекс (γ) представляет собой (определяется) объем активного ила (в мл) после 30-минутного отстаивания 100мл иловой смеси, отнесенной к 1г сухого вещества ила.
Глубоко минерализованный ил имеет индекс 60-90, нормальным считается иловый индекс 70-120, недостаточно хорошо работающий ил способен "вспухать". В этом случае иловый индекс более 150-200.
«Вспухание» ила наблюдается при недостатке кислорода в аэротенке. При длительности анаэробных условий (без доступа воздуха) более 15 минут значительное увеличение количество анаэробных бактерий и подавляется жизнедеятельность аэробных форм, что сопровождается образованием неоседающего ила ("вспуханием"). При иловом индексе анализируемой смеси сточных вод менее 60 следует проверить зольность ила. Причиной "вспухания" ила может являться также попадание на биологическую очистку токсичных веществ в концентрациях выше допустимых.