Аэротенк: устройство и принцип работы¶

Аэротенк — это сооружение биологической очистки сточных вод, представляющее собой открытый или закрытый резервуар, в котором происходит аэробная биохимическая очистка смеси сточной жидкости и активного ила. Процесс основан на жизнедеятельности микроорганизмов, которые в присутствии кислорода разлагают органические загрязнения. Аэротенки являются основным элементом большинства городских станций аэрации и локальных очистных сооружений.

¶Устройство и конструкция

Конструктивно аэротенк представляет собой железобетонный или стальной резервуар, разделённый перегородками на несколько коридоров (обычно от 2 до 6) для обеспечения направленного движения жидкости и предотвращения коротких замыканий потока. Глубина сооружений обычно составляет 3–6 метров, ширина коридора — 4–9 метров.

Ключевые элементы системы:

• Система аэрации — устройство для подачи воздуха и насыщения сточной воды кислородом. Различают пневматическую (через пористые мембранные или керамические аэраторы, уложенные на дно), механическую (поверхностные турбинные или роторные аэраторы) и комбинированную аэрацию.
• Система подачи сточной воды — распределительные лотки, обеспечивающие равномерный впуск исходной жидкости в начало сооружения.
• Система отвода иловой смеси — водосливы или сборные лотки, через которые смесь очищенной воды и активного ила направляется во вторичный отстойник.
• Трубопроводы рециркуляции — для возврата части активного ила из вторичного отстойника обратно в аэротенк с целью поддержания необходимой концентрации биомассы.

¶Принцип работы

Процесс очистки в аэротенке основан на контакте сточной воды с активным илом — биоценозом микроорганизмов (бактерии, простейшие, грибы), находящихся в состоянии хлопьевидных скоплений. Принцип работы включает несколько этапов:

1. Подача и смешение. Сточная вода, прошедшая первичное отстаивание, смешивается с возвратным активным илом и поступает в аэротенк.
2. Аэрация. Через систему аэрации непрерывно подаётся воздух. Кислород необходим для дыхания микроорганизмов и поддержания аэробных условий. Одновременно барботаж воздуха поддерживает ил во взвешенном состоянии, обеспечивая интенсивный контакт бактерий с загрязнениями.
3. Биохимическое окисление. Микроорганизмы активного ила поглощают и окисляют органические вещества (БПК, ХПК), а также участвуют в процессах нитрификации — окислении аммонийного азота до нитратов. В результате образуются углекислый газ, вода и новые клетки биомассы.
4. Отделение ила. Иловая смесь из аэротенка поступает во вторичный отстойник, где активный ил осаждается. Очищенная вода отводится, а основная часть ила возвращается в аэротенк (возвратный ил), поддерживая рабочую концентрацию биомассы (обычно 2–4 г/л). Избыточный ил удаляется на дальнейшую обработку.

Время аэрации (пребывания жидкости в сооружении) составляет от 2 до 8 часов в зависимости от состава сточных вод и требуемой степени очистки.

¶Классификация аэротенков

По гидравлическому режиму различают:

• Аэротенки-вытеснители — жидкость движется поршневым потоком, нагрузка на ил меняется по длине коридора.
• Аэротенки-смесители — сточная вода и ил равномерно распределены по всему объёму, нагрузка усреднена.
• Аэротенки с рассредоточенной подачей жидкости — промежуточный тип, позволяющий регулировать нагрузку по длине.

По наличию регенерации выделяют аэротенки с регенератором (отдельным объёмом для восстановления окислительной способности возвратного ила) и без него. По конструктивным особенностям существуют одно-, двух- и четырёхкоридорные сооружения, а также аэротенки-отстойники и аэротенки-осветлители.

¶Применение

Аэротенки применяются на городских очистных сооружениях канализации (КОС) для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод. Они используются в составе полного цикла биологической очистки с последующим доочисткой и обеззараживанием. Также аэротенки находят применение на предприятиях пищевой, химической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, а также в компактных блочно-модульных установках для локальных очистных сооружений (ЛОС) коттеджных посёлков и производственных объектов.

Преимуществом аэротенков перед другими биологическими методами (например, биофильтрами) является высокая интенсивность очистки, компактность и возможность автоматизации процесса. К недостаткам относят значительные энергозатраты на аэрацию (до 60–70 % всех эксплуатационных расходов станции) и чувствительность процесса к резким колебаниям состава и расхода сточных вод.

¶Интересные факты

• Первый прототип аэротенка был разработан в Англии в 1887 году, а промышленное распространение технология получила в начале XX века.
• В России первые аэротенки появились в 1910-х годах, а массовое строительство развернулось в 1960-е годы с вводом типовых очистных станций.
• Современные системы аэрации с мембранными аэраторами обеспечивают эффективность растворения кислорода до 30–40 %, что значительно снижает энергопотребление по сравнению с устаревшими перфорированными трубами.

¶Источники

• Яковлев С. В., Карелин Я. А., Жуков А. И. «Очистка производственных сточных вод».
• СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения».
• Хенце М. и др. «Очистка сточных вод: биологические и химические процессы».