8. 2.  Аеротенки – апарати біологічної очистки стічних вод.

Аеротенки являють собою резервуар, у якому повільно рухається суміш активного мулу і стічної води, що очищається. Для кращого і безупинного контакту вони постійно перемішуються за допомогою стиснутого повітря спеціальних пристосувань. Для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів-мінералізаторів в аеротенк повинний безупинно надходити кисень повітря. Активний мул  являє собою біоценоз мікроорганізмів-мінералізаторів, здатних сорбувати на своїй поверхні й окисляти в присутності кисню повітря органічні речовини стічної рідини.

Гарний активний мул має компактні хлоп'я середньої крупнисті. У ньому мають бути розвинуті коловертки, присутні сувійка Opercularia, а також розвиті сувійки Vorticella convalaria. Присутність нитчастих форм бактерій, гіпертрофних коловерток, сувоєк і дрібних амеб показує на погіршення мулу.

Якість мулу визначається багатьма факторами. За інших рівних умов воно залежить від співвідношення між масою активного мулу (по сухій речовині) і масою забруднених речовин, що знаходяться у воді, яка очищається. Це співвідношення характеризує навантаження на мул. Виражається воно кількістю витягнутих зі стічних вод забруднень по БПК5, що приходиться на 1 грам беззольної речовини активного мулу.

Як правило, 1 грам мулу зберігає свою нормальну активність при завантаженні на нього 200 – 400 мг кисню. При більш високих навантаженнях (1000 – 1200 кг/т), тобто при роботі аеротенків на неповне очищення, активний мул обов'язково регенерують.

Показник якості активного мулу – його здатність до осідання. Ця здатність оцінюється величиною мулового індексу, що представляє собою об’єм активного мулу в мілілітрах після 30-хвилинного відстоювання, 100 мілітрів мулової суміші,  що припадає на 1 грам сухої речовини мулу.

Суміш стічної рідини з активним мулом повинна аеруватися по всій довжині аеротенку. Це необхідно не тільки для того, щоб забезпечити мікроорганізми-мінералізатори достатньою кількістю кисню повітря, але і для підтримки мулу в зваженому стані. Кисень нагнітається в аеротенк із повітрям повітродувками або засмоктується з атмосфери при сильному перемішуванні вмісту аеротенку.

Відмінна риса аеротенку як споруди для біологічного очищення полягає в тім, що процес очищення можна регулювати до необхідного по місцевих умовах ступеня. Чим довший процеси аерації, чим більше повітря й активного мулу, тим краще очищується вода.

Розрізняють аеротенки-змішувачі, аеротенки-витискувачі, і аеротенки проміжного типу. У залежності від місцевих умов аеротенки проектують або на повну, або на часткове біологічне очищення.

 Стічна вода, що пройшла крізь аеротенк разом з активним мулом надходить у вторинний відстійник, де активний мул відокремлюється від очищеної стічної води. Відділений активний мул знову перекачується в канал перед аеротенком для подальшого використання. Цей мул називається циркуляційним. У процесі окислювання ним органічної речовини кількість мулу в зв'язку з ростом мікроорганізмів і наявністю органічних забруднень безупинно зростає, тому частина мулу доводиться увесь час видаляти.

Наступну обробку мулу, що видаляється, виконують разом з обробкою осаду з первинних відстійників у метантенках. Однак мул через його велику вологість попередньо ущільнюють у спеціальних спорудженнях, що називаються мулоущільнювачами.

На самому початку процесу при змішанні стічної рідини з активним мулом забруднення на активному мулі сорбуються і частково окисляються. У результаті різко знижується біохімічна потреба стічної рідини в кисні. Власне кажучи забруднення витягаються досить швидко, приблизно в плині двох годин. Часткова сорбція нерозчинних і колоїдних речовин може відбуватися і при недостачі кисню, на цьому заснований принцип попередньої аерації стічних вод.

На другій стадії процесу активний мул регенерується, тобто відновлюється його сорбційна здатність, а також окисляються затримані раніше на мулі забруднення. Швидкість споживання кисню на цій стадії процесу значно менша, ніж у першій.

На третій стадії процесу йде нітрифікація амонійних солей – швидкість споживання кисню тут знову зростає.

Уже сам хід споживання кисню в часі при біохімічному окислюванні в аеротенку вказує на те, що можна розділити споруду на дві частини відповідно до фаз окислювання. Якщо, наприклад, по місцевих санітарних умовах стічну рідину можна спустити у водойму без повного її очищення, то конструкцію аеротенку можна розрахувати на тривалість перебування в них води відповідно до першої фази окислювання. Такий аеротенк буде очищати стічну рідину тільки частково.

При частковому очищенні стічної рідини сорбуюча здатність активного мулу відновлюється додатковою аерацією в резервуарах, називаних регенераторами.

Основні схеми установок з аеротенками.

Аеротенки підрозділяються в залежності від способу подачі і розподілу повітря в них на аеротенки:

1)  із пневматичною подачею;

2) з поверхневою чи механічною аерацією;

3) з аерацією змішаного типу.

В аеротенки з пневматичною аерацією повітря подається повітродувками і надходить у рідину через аератори, звичайно фильтросного типу. Механічна аерація здійснюється спеціальними механічними аераторами, що інтенсивно перемішують рідину і засмоктують повітря з атмосфери. У вітчизняній і закордонній практиці найбільше поширення одержала пневматична аерація, але для маленьких установок за рубежем застосовують і механічну аерацію.

Для повного біологічного очищення побутових стічних чи вод їхньої суміші з виробничими стічними водами раніш частіше застосовували звичайні одноступінчаті аеротенки. У порівнянні з іншими вони відносно прості в експлуатації, але недостатньо економічні. У цих аеротенках очищення стічної рідини і регенерація активного мулу здійснюється в одному спорудженні, тому при залповому надходженні стічних вод, що містять токсичні домішки, життєдіяльність активного мулу й робота аеротенку може різко порушиться.

Аеротенки, що працюють із регенераторами, не мають подібних недоліків. В основу їхню роботу покладена стабільність процесу біохімічного очищення стічних вод. Процес витягу забруднення з води відділений від окислювання їх в активному мулі. Власне аеротенки проектуються на менший час перебування в ні стічної води, їхня задача -  витягати забруднення.

У регенераторах окисляються забруднення, затримані на активному мулі. У них активний мул знаходиться більш тривалий час. Такий спосіб очищення, коли у власне аеротенках протікає перша фаза процесу, а в регенераторі – друга і третя стадії, дозволяє збільшити концентрацію забруднень, що приходиться на мул. В аеротенку підтримується звичайне навантаження на мул, у регенераторі підвищується. Таким чином, середнє навантаження на мул зростає і ці спорудження працюють більш продуктивно.

Застосування аеротенків із регенераторами дозволяє зменшити загальний будівельний обсяг цих споруджень на 10 – 20% у порівнянні з обсягом одноступінчатих аеротенків.

За рубежем окрема регенерація активного мулу використовується в ряді технологічних схем, описаних під назвами: «біосорбція», «контактна стабілізація», «Ріджевський процес біологічної коагуляції», «тривала аерація». Найбільший відсоток регенерації приймається в «Ріджевському процесі біологічної коагуляції» - 80 – 86%; «біосорбції» - 68 – 70%; «контактна стабілізація» - 50 – 57% і «тривала аерація» - 25 – 50%.

Підвищити середню швидкість процесу очищення в аеротенку можна декількома шляхами. Один із них  диференційована подача повітря по довжині аеротенку в кількості, необхідному для окислювання органічних речовин. Однак унаслідок технічних труднощів, зв'язаних із здійсненням такого розподілу повітря, він не одержав поширення. Практично задовільне вирівнювання швидкості споживання кисню по всьому аеротенку можна одержати рівномірним змішуванням знову надходить стічної рідини й активного мулу з усією масою води, що знаходиться в аеротенку. Цей принцип (розроблений проф. Н. А. Базякиной) покладений в основу аеротенків – змішувачів.

Змішання досягається децентралізованим впуском і випуском стічної рідини й активного чи мулу тільки впуском рідини, що очищається.

У першому випадку вода й активний мул подаються в аеротенк рівномірно по всій довжині; впуски розташовані на відстані 3 – 4 м друг від друга. В другому випадку стічна вода подається розосередженим по довжині аеротенку (у першу половину його довжини), причому впускається вона диференційовано в чотирьох крапках : у першу (від початку) – 10% загальної кількості стічних вод, у другу і третю крапки – по 35% загальної кількості стічних вод, у четверту – 20% загальної кількості стічних вод. Активний мул подається централізовано в початок аеротенку. Повітря розподіляється рівномірно по довжині аеротенку.

Узагальнення: Біологічна очистка відбувається завдяки організмам, для яких органічні забрудники стічних вод – субстрат – є поживними речовинами. Ці організми складають активний мул. Процеси біологічної очистки можуть реалізовуватися в природних умовах (поля зрошування) чи вимагати спеціального апаратного оформлення ( аеротенки, метантенки) або бути комбінацією запропонованих варіантів.