Методика определения основных технологических параметров сооружений систем водоснабжения и водоотведения, очистки сточных вод и обработки осадка. Раздел 2. Том 2. Водоотведение, очистка сточных вод и обработка осадка

     4.2. Аэротенки полного окисления

При проектировании сооружений биологической очистки сточных вод по технологиям НДТ-1 и НДТ-2 следует руководствоваться расчётом аэротенков, приведённым в СНиП 2.04.03-85. В основу данного расчёта положена многократно проверенная и научно обоснованная методика, основанная на фундаментальных уравнениях ферментативной кинетики и материальном балансе всех трансформируемых компонентов сточных вод (13).

Биологические методы очистки сточных вод основываются на естественных процессах жизнедеятельности сообщества различных видов микроорганизмов. Микроорганизмы, как известно, обладают целым рядом особых свойств, из которых следует выделить три основных широко используемых для очистки сточной воды (6).

1. Способность потреблять в качестве источников питания самые разнообразные органические (и некоторые неорганические) соединения для получения энергии и обеспечения своего функционирования.

2. Свойство быстро размножаться. В среднем, число бактериальных клеток удваивается через каждые 30 мин. По утверждению проф. Н.П.Блинова, если бы микроорганизмы могли беспрепятственно размножаться, то при наличии достаточного питания и соответствующих условий за пять-семь дней масса только одного вида микроорганизмов заполнила бы бассейны всех морей и океанов. Этого, однако, не происходит как из-за ограниченности источников питания, так и благодаря сложившемуся природному экологическому равновесию.

3. Способность образовывать колонии и скопления, которые сравнительно легко можно отделить от очищенной воды после завершения процессов изъятия содержавшихся в ней загрязнений.

Сообщество активного ила, которое образуется в процессе очистки сточной воды, представляет собой системное единство из взаимодействующих функционально разнородных микроорганизмов (12). Разнообразие микроорганизмов основывается, прежде всего, на катализируемых ими химических реакциях, служащих источником энергии. Эти реакции обусловливают тесное взаимодействие микроорганизмов с окружающей средой и между собой.

Рост микроорганизмов за счёт использования энергии химических реакций зависит от удаления из среды продуктов реакции, что достигается их взаимодействием с микроорганизмами, потребляющими эти продукты.

Другим вариантом служит удаление продуктов в виде газов или образование нерастворимых минералов. Эти закономерности применимы не только к одной реакции, но и к цепочке реакций, осуществляемых сообществом (12).

Применяемый в настоящее время в нашей стране метод расчёта аэротенков основывается на следующих положениях (6).

1. Выбор типа аэрационного сооружения (аэротенк-вытеснитель, аэротенк-смеситель, аэротенк с рассредоточенным впуском воды) режим его работы (с регенерацией активного ила или без неё) производится исходя из характеристик подлежащих очистке сточных вод (природы загрязнений, их концентрации и режима поступления, расхода стоков) и требуемой глубины их очистки.

2. Длительность аэрации является функцией одновременного воздействия таких факторов как исходная и конечная концентрации загрязнений в сточной воде, природа загрязнений, доза ила в аэротенке, скорость окисления загрязнений активным илом, поддерживаемая в сооружении концентрация растворённого кислорода, гидродинамические условия в аэротенках. Поскольку степень влияния этих факторов на характер протекания биологических процессов будет зависеть от типа сооружения, то и методика расчёта длительности аэрации будет различной для сооружений разных типов.

3. По расчётной длительности аэрации, т.е. длительности пребывания сточной воды в аэрационном сооружении, определяется расчётный расход сточных вод (по таблицам или графикам часового притока сточных вод в течение суток, соответствующего общему коэффициенту неравномерности притока).

4. Необходимая вместимость аэротенков без регенераторов определяется на основе расчётного расхода и длительности аэрации без учёта рециркуляционного расхода активного ила, так как его смешение с поступающей на очистку сточной водой приводит к пропорциональному снижению исходной концентрации сточной воды за счёт её разбавления, практически не изменяя общей нагрузки загрязнений на активный ил. Однако рециркуляционный расход ила учитывается при расчёте пропускной способности соответствующих коммуникаций.

5. Вместимость аэротенков при наличии регенераторов активного ила, а также самих регенераторов определяется с учётом рециркуляционного расхода активного ила в них. При этом длительность регенераций рассматривается как разница между длительностью, необходимой для окисления загрязнений, и длительностью пребывания сточной воды в аэротенке, где загрязнения уже подверглись изъятию из воды и определённому ферментативному воздействию активного ила.

6. Выбор системы аэрации осуществляется с учётом пропускной способности очистных сооружений, технико-экономической эффективности системы аэрации, наличия и возможностей получения выбираемого аэрационного оборудования, его долговечности и надёжности в работе.

7. Расчёт системы аэрации предусматривает определение необходимого количества воздуха (кислорода), расчётных параметров его подачи в аэротенки (расход, давление, интенсивнсть подачи), числа воздухораспределительных устройств - аэраторов для обеспечения заданного кислородного режима и гидродинамических условий для перемешивания иловой смеси в аэротенке.