процесса. Ниже этого предела скорость окисления зависит от концентрации остающихся загрязнений. Потребление кислорода на участке Е-F либо постоянно во времени, либо слегка возрастает. Ниже точки F скорость потребления кислорода быстро снижается и достигает уровня при эндогенном дыхании.

Если период обычной аэрации удлинить и аэрировать смесь в течение времени /3, то концентрация ила в конце процесса обозначится течкой D, т. е. окажется равной концентрации ила в начале процесса. Иными словами, весь образовавшийся ил за время 3 успеет минерализоваться. Этот процесс носит названия: полное окисление, полное самоокисление ила в аэротенках, длительная аэрация и т. п. В последнее время такой вариант обработки стоков нащел широкое распространение, особенно для небольших объемов сточных вод. Если исключить из системы очистных сооружений первичные отстойники (что вполне возможно), то при полном окислении ила в аэротенках отпадает необходимость в сооружениях по обработке осадков, кроме сооружений по подсушке минерализованного ила.

Теоретически невозможно провести указанный процесс так, чтобы минерализовать полностью весь образовавшийся ил, т. е. достигнуть величины Д5 = 0. Активный ил может быть окислен на 35-70% (по весу), остальная часть, состоящая в основном из биологически неокисляемых веществ, инертной биологической массы, накапливается в сооружении, а затем может быть удалена из него в виде залповых выносов. Такие залповые выносы биомассы снижают общесанитарный эффект очистки воды. Для аэротенков длительной аэрации нагрузка на ил находится на уровне 100-150 мг ВПК на 1 г беззольного вещества в сутки.

Процесс полного окисления можно провести в две стадии: 1) за время 1 очистить воду до требуемой кондиции (по схеме обычной аэрации); 2) за время окислить избыточный ил A5i (после уплотнения в илоуплотнителях). Сумма ti-\-t4=t, т. е. общий результат обработки будет таким же, что и по схеме полного окисления, но этот вариант дает очевидные преимущества в сокращении объема сооружений, так как отдельно окисляемый в сооружениях ил имеет в 3-5 раз более высокую концентрацию, чем в аэротенке.

Обработка ила в аэробных условиях называется аэробной стабилизацией ила или аэробной его минерализацией. Аэробная стабилизация ила достаточно широко применяется в настоящее время для обработки небольших количеств ила. При этом требуемое время окисления 4 составляет около 10 суток.

Расход воздуха, обеспечивающий заданный эффект очистки воды и обработки ила, оценивают в кубических метрах, отнесенных к 1 м очищаемой воды, а также к 1 кг снятой ВПК. При обработке городских сточных вод и пневматической системе аэрации удельный расход воздуха составляет соответственно 5-15 мм и 25-60 мкг.

Необходимый расход подаваемого воздуха определяют по концентрации растворенного кислорода в иловой смеси. Считается, что при концентрации растворенного кислорода 2 мг/л и более скорость окисления органических веществ не лимитируется недостатком кислорода.

Основные схемы очистки сточных вод в аэротенках

В основные технологические схемы очистки сточных вод входят аэротенки одноступенчатые, аэротенки с регенераторами и аэротенки двухступенчатые.

Простейшая схема очистки сточных вод содержит одноступенчатые аэротенки (рис. 4.104). По этой схеме возможна очистка стоков с применением обычной аэрации, полного или неполного окисления, а также с использованием высоконагружаемых аэротенков. По сравнению

с другими сооружениями одноступенчатые аэротенки относительно просты в эксплуатации.

Баланс количества ила в одноступенчатом аэротенке описывается уравнением

дЯр -f- (/Лвозвр = (Q + ?) Лаэр.

(4.184)

возвр

Q я д-и а.

расходы соответственно сточной воды и возвратного ила, м/сутки;

соответственно концентрации ила возвратного (или циркуляционного), направляемого в аэротенк после отстаивания, и в аэротенках, кг/м (г/л); прирост ила, кг/м (г/л). Если прирост ила мал по сравнению с величиной Оаэр, то значением произведения рЯр можно пренебречь. Тогда

аэр

ddp - BOdBP

(4.185)

Рис. 4.104. Схема очистки сточных вод в одноступенчатых аэротенках

/ -• сточная вода; 2 - аэротенк; 3-вторичный отстойник, 4-иловая смесь; 5 - очищенная сточная вода; 6-возвратный активный нл; 7 - избыточный активный ил

Рис. 4.105. Схема очистки сточных вод в одноступенчатых аэротенках с регенератором

/ осветленная сточная вода? 2 - аэротенк; 3 - вторичный отстойник; 4-регенератор; 5-иловая смесь; 6 - счищенная сточная вода: 7 - возвратный активный ил; 8 - избыточный активный ил

Количество возвратного ила выражают в долях (а) от расхода очищаемой воды

a = qIQ. (4.186)

В практике эксплуатации пользуются также понятием процента возвратного ила, т. е. а -100%.

Приняв во внимание выражение (4.186), получим:

аэр - возвр

1--а

"возвр аэр

(4.187

(4.188)

При проектировании аэротенков а рекомендуется принимать 30-70%. Нетрудно видеть, что из этих рекомендаций следует:

возвр - (2,5 ... 4) Оаэр.

(4.189)

Если Принять, например, что ааэр=2 г/л, то в аэротенк должен возвращаться ил с концентрацией 5-8 г/л. Если ил уплотнять дольше, то можно получить авозвр>*8 г/л, а а<;0,3. Снижение процента возвратного ила уменьшает затраты электроэнергии на перекачку ила. Более длительное его выдерживание в отстойниках (без аэрирования) обусловливает начало анаэробных процессов в иле, сопровождающихся выделе-

нием газов и его взмучиванием, что приводит к выносу ила с очищенной водой и к снижению общего эффекта очистки стоков.

Одноступенчатая схема очистки сточных вод в аэротенках имеет ряд существенных недостатков. В таких аэротенках нельзя интенсифицировать процесс очистки стоков путем увеличения массы активного ила. Существенным недостатком этой технологической схемы является и то, что при залповом поступлении сточных вод, содержащих токсичные примеси, может происходить резкое нарушение жизнедеятельности микронаселения активного ила или даже его гибель. В обоих случаях нормальная работа аэротенка нарушается на длительное время.

Отмеченные недостатки отсутствуют в аэротенках, работающих по иной технологической схеме (рис. 4.105). В основу схемы с аэротенками и регенераторами положена разница в скоростях двух процессов -

I

Рис. 4.106. Схема очистки сточных вод в двухступенчатых аэротенках без регенераторов

а - для полной очистки; б - для частичной очистки по методу активированной аэрации; / - осветленная сточная вода; 2 и 4-аэротенки I и II ступени; 3 и 5 - отстойники I и II ступени; б-иловая смесь; / - очищенная сточная вода; 8 и 9-возвратный активный ил I и II ступени; 10 и i/-избыточный активный ил I и II ступени; 72 -аварийный выпуск; 13 и /4 -аэротенки обычной и акги-аированной аэрации; 15 и 75 - возвратный и избыточный активный ил; 17 и У8 - сток полной и неполной очистки; 19- выпуск общего стока

ОЧИСТКИ илом сточной волы от исходных загрязнений и биохимического окисления этих загрязнений. Для городских сточных вод эта схема оказалась весьма рациональной, поскольку скорость очистки сточной воды в 2-5 раз превышает скорость окисления.

При наличии аэротенка с регенератором смесь воды с илом аэрируют в течение времени, достаточного для достижения требуемого эффекта по БПК, а затем ил после отделения его в отстойнике перекачивают в регенератор, где процессы окисления заканчиваются и ил приобретает первоначальные свойства. Поскольку при регенерации ила авозвр>ааэр, то для обеспечения той же продолжительности окисления, что и в одноступенчатом аэротенке, для аэротенка с регенератором требуется меньший объем аэрационной системы.

Если регенератор вводится в систему эксплуатируемого аэротенка, то этим приемом достигается повышение общей массы ила, что позволяет либо понизить нагрузку на ил (при прежнем количестве воды), либо увеличить пропускную способность аэротенка.

Введение регенераторов для обработки городских сточных вод рекомендуется применять при БПКполн поступающей воды 150 мг/л и более. Для производственных сточных вод целесообразность введения регенераторов должна быть подтверждена экспериментально. Если скорость окисления загрязнений близка к скорости изъятия их из воды, то вводить в схему регенератор не следует.

При высокой исходной концентрации органических загрязнений в воде, а также при наличии в воде веществ, скорость окисления которых резко различна, целесообразно применение двухступенчатой схемы (рис. 4.106, а). В аэротенках I ступени БПК сточных вод снижается на