Что такое аэротенки для очистки сточных вод и как они работают. Что такое аэротенки на очистных сооружениях?

Воздушный резервуар, безусловно, представляет собой одну из самых эффективных систем для очистки сточных вод, и его эффективность во многом зависит от множества факторов. Эти показатели следует учитывать для оптимизации работы системы.

Что такое аэротенки для очистки сточных вод и как они работают?

В многоквартирных жилых комплексах проблему отвода сточных вод обычно решают специальные муниципальные службы. Однако владельцы загородных домов и дач обязаны самостоятельно позаботиться об организации эффективной системы очистки сточных вод.

К счастью, на сегодняшний день существует множество типов очистных сооружений, доступных для частного и промышленного использования. Аэротенки считаются одним из лучших типов очистки сточных вод из-за их высокой эффективности и экологической чистоты.

Описание биологической системы и область ее применения

Аэротенк — это специализированная система, предназначенная для очистки как бытовых, так и промышленных сточных вод, особенно в тех местах, где нет доступа к центральной канализационной сети или невозможно подключение к ней.

Конструкция устройства может быть выполнена в различных формах, чаще всего прямоугольной или круговой.

Нейтрализация загрязняющих веществ осуществляется с помощью микроорганизмов, которые живут в сточных водах. Эти микроорганизмы получают питательные вещества из сточных вод и образуют частицы для дальнейшего удаления из системы, захватывая все загрязняющие вещества с собой.

Важно отметить, что бактерии и другие живые организмы в системе постоянно нуждаются в органических веществах для поддержания своей жизнедеятельности. Если сточные воды не содержат достаточного количества органических веществ, микроорганизмы могут погибнуть. В отсутствие поступления сточных вод микроорганизмы могут выживать не более 90 дней.

Основные применяемые области:

• частные загородные дома;
• небольшие отели;
• дома отдыха;
• придорожные кафе;
• небольшие предприятия;
• склады.

Работа аэротенков требует подключения к электросети, что делает их зависимыми от источников электроэнергии. Прямоугольная форма устройства чаще всего используется в установках, предназначенных для переработки больших объемов сточных вод.

Характер внешнего вида системы зависит от ряда факторов, включая:

• свойства и объем сточных вод;
• тип и конструкцию аэратора;
• дополнительное оборудование, входящее в состав системы и так далее.

Аэротенки, использующие живые организмы для очистки, могут удалить до 98% загрязняющих веществ из сточных вод. Вода, очищенная в этих системах, может быть повторно использована в различных технических целях.

Такая очищенная вода может быть использована для следующих целей:

• отведение в рельеф или в водные объекты, предназначенные для рыбохозяйства;
• полив сельскохозяйственных или декоративных растений;
• сброс в канавы или дренажные колодцы.

Уровень чистоты сточных вод может варьироваться в зависимости от потребностей и внешних факторов. Это позволяет регулировать процесс очистки по мере необходимости.

Типичное устройство включает в себя:

• первичный отстойник, где происходит первичная очистка;
• вторичный отстойник для дальнейшей фильтрации;
• аэратор для насыщения сточных вод кислородом;
• компрессор для подачи воздуха;
• насосы для перекачки жидкости;
• емкость для жизни и размножения микроорганизмов.

Кроме того, система может иметь вспомогательное оборудование для повышения ее эффективности.

Основные плюсы и минусы выбора данной конструкции

Достоинства	Недостатки
отсутствие неприятных запахов;	относительно высокая цена – более 60 тыс. рублей;
высокое качество очистки сточных вод;	энергозависимость – система требует постоянного подключения к электроэнергии;
долгий срок службы, который может достигать до 50 лет;	эффективна только при наличии регулярного притока сточных вод.

Аэротенки способны полностью нейтрализовать загрязнения в сточных водах, и могут действовать как составная часть целой очистной системы.

Отличие от септика

Хотя аэротенки и септики имеют одну общую черту, заключающуюся в том, что разложение загрязняющих веществ осуществляется микроорганизмами, между ними существует множество различий.

Септик	Аэротенк
содержит как энергозависимые, так и энергонезависимые модели;	работает исключительно от источникаэлектричества;
используется в основном в быту;	принимает сточные воды как хозяйственно-бытового, так и производственного назначения;
очистка стоков осуществляется на 55-65%;	загрязняющие вещества удаляются на 98%;
вода в септиках находится в слабопроточном состоянии;	в аэротенках происходит постоянное обогащение воздухом и перемешивание сточных вод;

Таким образом, септики имеют более простую конструкцию, но работают медленнее и требуют постоянного обслуживания. Однако они могут быть более доступны по цене.

Назначение и сферы применения

Аэротенк предназначен для глубокой биохимической очистки сточных вод различного происхождения от органических и других загрязняющих веществ с помощью активного ила с аэробными бактериями и кислородом.

Устанавливаемое оборудование обычно представляет собой прямоугольный резервуар, который состоит из нескольких камер для очистки.

Аэраторы могут быть изготовлены из:

• бетона;
• железобетона;
• вспененного полипропилена.

В аэрационном резервуаре применяется технология принудительной аэрации, которая позволяет насытить массу активного ила кислородом, необходимым для жизнедеятельности аэробных бактерий. Для достижения этого используются пневматические или механические аэраторы.

Системы аэрации не только подают и распределяют воздух и кислород в аэротенк, но и поддерживают ил во взвешенном состоянии.

На работу бактерий в аэрационном резервуаре также оказывает влияние ряд условий:

• качество питательной среды;
• температура сточных вод;
• уровень кислотности;
• состав и концентрация загрязняющих веществ в стоках.

Работа аэротенков и жизнедеятельность микроорганизмов напрямую зависят от ряда факторов:

• поддержание оптимального соотношения «объем активного ила – уровень загрязнения воды»;
• время контакта ила с сточными водами (продолжительность пребывания стоков в основной камере);
• объем кислорода, закачиваемого в систему.

Как работает аэротенк?

Процесс очистки сточных вод в аэротенках представляет собой активизированный процесс самоочищения.

Процесс работы устройства можно описать следующим образом:

1. Сточная жидкость поступает в основной отсек резервуара – в первичный отстойник.
2. Следующий этап включает частичное осветление сточных вод, которые затем перекачиваются в аэрационную камеру с помощью эрлифта. К этой установке подсоединяется оборудование, по типу аэратора и компрессора для нагнетания кислорода в систему. Датчики контроля поддерживают заданный уровень концентрации кислорода, позволяя буйно развиваться аэробным бактериям и простейшим микроорганизмам.
3. Загрязненные сточные воды смешиваются с активным илом, взаимодействуя под воздействием бактерий, в результате чего образуются крупные хлопья.
4. Эти хлопья адсорбируют растворенные и коллоидные примеси, функционируя как биологические фильтры. Микроорганизмы в хлопьях разлагают загрязняющие вещества, превращая их в органический ил.
5. На следующем этапе хлопьевидный ил отделяется от очищенной жидкости в вторичном отстойнике. Часть ила возвращается в систему (это циркулирующий ил), иногда подвергаясь предварительной аэрации. Остаток, называемый избыточным илом, перемещается в первичный отстойник для дополнительного отстаивания или аккумулируется в специальной камере-стабилизаторе для последующей утилизации.

Избыточный активный ил удаляется с помощью насоса, который обычно входит в комплект установки, но также можно использовать внешний насос для обезвоживания.

Вместимость каждого аэротенка определяется массой активного ила, объемом доступного кислорода и степенью турбулентности потока внутри системы.

Аэротенки могут быть как полностью, так и частично заглублены в землю. Уровень очистки сточных вод в таких системах может достигать 98%, что позволяет снизить концентрацию органических веществ в очищенной воде до уровня БПК_{полностью} до 15 мг/л. Как правило, работа системы полностью автоматизирована и не требует ежедневного обслуживания, хотя контроль за работой системы необходим.

Разновидности и принципы их работы

Аэротенки функционируют в одно- и двухступенчатых системах, а установки, предназначенные для очистки промышленных сточных вод, могут работать в трехступенчатых системах. Они могут состоять из одной камеры или нескольких взаимосвязанных отдельных блоков, в зависимости от требований к очистке.

Многокамерные аэротенки оборудованы вторичными отстойниками для сбора осадка, а очищенная на выходе жидкость сбрасывается в накопительные емкости или дренажные канавы.

Установки, состоящие из трех отдельных камер (первичного отстойника, основной камеры и вторичного отстойника), обеспечивают лучшие результаты очистки. Однако такие сложные конструкции требуют более тщательного ухода и обслуживания.

Типичная многокамерная система включает следующие основные компоненты:

• основной резервуар прямоугольного сечения;
• аэратор;
• первичный и вторичный отстойники;
• соединительные трубы;
• эрлифт для перекачки;
• компрессор для подачи воздуха.

Тип аэротенка определяется такими факторами, как необходимая производительность, состав сточных вод, способы подачи и выгрузки иловой смеси, а также метод аэрации.

Аэротенки для активизации стоков делятся на 2 категории в зависимости от метода аэрации:

1. С механической аэрацией. В этом случае сточные воды насыщаются воздухом с помощью погружных механических аэраторов, такие аэротенки зачастую имеют небольшие размеры.

1. С пневматической аэрацией. Кислород подается из воздуходувных систем через перфорированные трубы или фильтрующие пластины, размещенные в течение всей длины установки. Эти аэротенки обычно имеют коридорное строение, где сточные воды проходят через несколько длинных резервуаров.

Существуют также аэротенки, которые используют комбинированные пневматические системы аэрации в сочетании с системами эжекции.

Аэротенки-смесители

Смесительные устройства характеризуются равномерным потоком сточных вод и осадка по всей длине, а также одинаковым сбросом массы осадка. Полное перемешивание воды и осадка позволяет сбалансировать концентрацию активной массы и скорость биохимических процессов.

Эта особенность особенно эффективно используется для очистки концентрированных промышленных сточных вод (с БПК_{полностью} до 1000 мг/л) и городских ливневых стоков, разбавленных технической водой. Эти категории сточных вод характеризуются широкими вариациями в объеме, составе и уровне загрязняющих органических веществ.

Одним из подтипов аэрационных и смесительных резервуаров является циркуляционный окислительный канал (ЦОК). Эти установки представляют собой закрытые конструкции трапециевидного или прямоугольного сечения, в которых иловая масса циркулирует со скоростью 0,25–0,45 м/с. Смесители имеют возможность работать без предварительного отстаивания сточных вод и осуществляют механическую аэрацию даже при низкой нагрузке на осадок.

Резервуары могут эксплуатироваться как партиями, так и в непрерывном режиме. В первом случае иловая масса отделяется в канализации при отключенных аэраторах, во втором – для этой цели предусмотрены вторичные осветлители.

Аэротенки-вытеснители

Вытесняющие аэротенки — это системы, в которых сточные воды медленно текут к точке выгрузки. В процессе очистки поступающая жидкость лишь слегка смешивается с уже очищенной водой.

Процессы очистки характеризуются переменной скоростью реакции по мере уменьшения концентрации органических веществ в потоке сточных вод. Такие системы чувствительны к колебаниям концентрации загрязняющих веществ, особенно при сбросе вод с токсичными элементами.

Преимущества и недостатки

Аэротенк, как и любое инженерное сооружение для очистки воды, имеет свой набор как преимуществ, так и недостатков.

Преимущества:

1. Высокое качество биологической очистки сточных вод.
2. Компактность. Небольшие габариты устройства позволяют устанавливать систему даже на ограниченных участках.
3. Отсутствие неприятных запахов. Жизнедеятельность аэробных бактерий практически не сопровождается выделением воздуходувных газов.
4. Никакой дополнительной необходимости в утеплении сооружения в зимний период. При этом процессе переработки органических веществ выделяется достаточно энергии для поддержания необходимой температуры внутри резервуара.

Недостатки:

1. Энергозависимость. Без электричества нельзя поддерживать необходимый уровень очистки; отсутствие работы компрессора или аэратора приводит к гибели бактерий.
2. Относительно высокая стоимость установки.
3. Необходимость постоянного контроля работы оборудования.
4. Гибель микроорганизмов при простое системы более трех месяцев.

Чтобы предотвратить отмирание активного ила, в систему ежемесячно добавляют регенерационный раствор, представляющий собой смесь сухого активного ила с водой. Если ил все же погибает, резервуар вновь вводится в эксплуатацию путем его промывки, чтобы удалить мертвый осадок, после чего в систему добавляется живой ил из другого аэротенка. Обычно такое техническое обслуживание является частью договора, заключаемого еще на этапе приобретения аэротенка.

Преимущества

Основные достоинства аэротенков включают:

• высокую степень очистки сточных вод;
• компактность изделия;
• отсутствие неприятных запахов;
• нет необходимости в утеплении.

Тем не менее, как любая септическая система, аэротенк также имеет свои недостатки, в том числе:

• зависимость от источников энергии;
• высокую стоимость;
• необходимость постоянного контроля за работой сложных механизмов;
• гибель микроорганизмов через длительное время простоя системы (более трех месяцев).

Аэротенк и септик: отличия

Многим кажется, что аэротенк и обычный септик с биофильтром — это одно и то же. Однако различия между этими двумя устройствами заключаются в следующем:

• аэротенк – энергозависимое устройство, поскольку для подкачки воздуха необходим компрессор;
• в биофильтр сточные воды поступают дозированно, тогда как аэротенк заполняется полностью;
• скорость очистки сточных вод в аэротенке значительно выше благодаря наличию аэрации и насыщения сточных вод кислородом.

Виды аэротенков для очистки сточных вод

Существуют различные типы аэротенков в зависимости от процессов очистки:

• вытеснители (стоки поступают с одной стороны и очищенные сбрасываются с противоположной);

Совет: Септик может быть лучшим вариантом для автономной утилизации сточных вод.

• смесители (очищенные и загрязненные стоки поступают одновременно);

• конструкции с рассредоточенным вливанием (загрязнённые стоки поступают в систему с нескольких точек, затем собираются в едином резервуаре, выходя через одно отверстие);

• конструкции с неравномерным распределением стоков (вход и выход сточных вод осуществляется через несколько отдельных точек).

Описание видов

Классификация аэротенков основывается на различных критериях, включая нагрузку на активный ил, способ перемещения сточных вод и конструктивные особенности самих установок. В зависимости от нагрузки на активный ил очистные сооружения могут быть следующих типов:

• системы низкозагруженного типа с суточной нормой от 65 до 150 мг на грамм ила;
• системы среднезагруженного типа – от 150 до 500 мг;
• высокозагруженные системы – от 500 мг и более.

Такое разделение на типы загрузки крайне важно для расчета объема резервуара и необходимого количества живой биомассы. Высокая нагрузка на активный ил может привести к ухудшению работы живой биомассы, тогда как слишком низкая концентрация осадка может вызывать голодание микроорганизмов и их последующую гибель. Аэротенки могут быть следующих типов:

• однокоридорные;
• двухкоридорные;
• трехкоридорные;
• четырехкоридорные.

Количество коридоров в конструкции определяет степень очистки. В зависимости от типов потоков сточных вод аэротенки могут быть изготовлены в виде экспеллеров, смешивающих установок или с равномерным и неравномерным распределением различных сточных вод. Активационные резервуары предназначены для очистки промышленных загрязнений, работающие при постоянной нагрузке на активный ил, независимо от концентрации токсичных веществ в сточных водах.

Для бытовых сточных вод очистка осуществляется с помощью эжекторов. Для экспеллеров характерно медленное движение воды между зонами первичной и вторичной очистки, что снижает возможность смешивания уже обработанных сточных вод с новыми. Повышение нагрузки на систему, а также потребность в большем количестве кислорода требуют установки регенератора в систему. Постоянный поток и очистка могут происходить без использования регенератора.

Системы с равномерной концентрацией представляют собой промежуточную форму между смешанными и вытеснительными типами аэротенков. Эти установки используются в тех случаях, когда сточные воды имеют смешанный характер – как бытовые, так и производственные, с низкой токсичностью. Они характеризуются равномерной нагрузкой на активный ил, причём живая биомасса подаётся в систему только в процессе первичной обработки.

Нюансы выбора

Уровень очистки сточных вод может зависеть не только от их объема, но и от местоположения объекта и количества пользователей. При приобретении аэротенка для дачи или малого предприятия следует учитывать несколько важных факторов:

• Совместимость устройства с типом почвы на выбранном участке установки.
• Количество жителей или предполагаемый объем сточных отходов в сутки. Этот параметр прямо влияет на производительность системы.
• Необходимо выяснить, сколько электроэнергии потребляет устройство, так как от этого будет зависеть эксплуатационные расходы.
• Учесть тип загрязнения, который предполагается сбрасывать в систему.
• Оценить габариты устройства и место его установки, чтобы избежать проблем с монтажом и последующим обслуживанием.

Если учесть все эти аспекты, можно выбрать аэротенк, способный эффективно справляться как с планируемыми, так и с потенциально увеличенными объемами сточных вод.

Особенности установки и запуска

Поскольку система очистки сточных вод представляет собой сложное инженерное сооружение, рекомендовано доверить установку сбалансированному квалифицированному специалисту. Работы по установке зависят от выбора места и конструктивных особенностей. Поэтому важно внимательно изучить инструкции, которые прилагаются к купленному устройству. Установка и запуск аэротенка осуществляются в несколько этапов.

• Сначала необходимо выбрать место для рытья котлована с учётом совместимости устройства с почвой.
• Далее производится рытье котлована, который должен быть на 20 см шире и глубже габаритов самого устройства. Излишнее пространство необходимо для прокладки утеплителя.
• Глубина котлована должна быть на 20-30 см больше. На дно укладывается подушка из песка, чтобы обеспечить равномерное расположение устройства и избежать перекосов.
• После этого аэротенк опускается в котлован.
• Затем производится соединение всех труб и электрических кабелей. В завершение монтажа устройство обкладывается утеплителем.
• Аэротенк засыпается грунтом, при этом уровень воды внутри устройства должен оставаться на 20–30 см выше, чтобы избежать деформации стенок под давлением грунта.
• К верхнему уровню аэротенка подводятся трубы и выполняется их монтаж.
• Проверяются все соединения, стыки и подключенные электрические кабели.
• После этого устройство окончательно засыпается грунтом.

После установки и полного заполнения водой необходимо провести пробный запуск устройства. Во время пробного запуска требуется проверить устройство на наличие утечек и работоспособность всех коммуникаций. Также важно протестировать автоматику всей системы с нагрузкой или без неё. После удовлетворительных испытаний и корректной работы системы в процессе первоначального ввода в эксплуатацию, очистные сооружения готовы к полноценной эксплуатации и переводятся на непрерывный режим работы.

Важно помнить, что просто установить воздушный резервуар недостаточно – система требует регулярного обслуживания, и периодичность этих работ указывается в технической документации.

После выбора места для очистных сооружений необходимо обеспечить удобный доступ к ним для технического обслуживания и возможных ремонтов.

Основные элементы устройства

Современные аэротенки могут иметь различные конструктивные особенности, однако принцип их работы остаётся неизменным. Различия могут касаться количества камер и функциональности. В многокамерных аэротенках предусмотрены специальные отстойники для сбора осадка, что делает их более эффективными для качественной очистки сточных вод.

Основные компоненты структуры аэротенка включают:

1. компрессор (для нагнетания кислорода в емкость, работает от источника электричества);
2. эрлифт (для перекачки сточных вод между отсеками);
3. отстойники (первичный, вторичный);
4. аэрационная установка;
5. основной резервуар аэротенка.

Как видно, аэротенки относительно энергоэффективны, но в то же время зависят от источников электроэнергии.

Виды аэротенков

Существуют различные модели аэротенков, различающиеся по специфике процессов очистки.

Основные критерии классификации могут включать:

• гидродинамический режим;
• режим ввода сточных вод;
• число ступеней очистки агрегата;
• объемы нагрузки на активный ил;
• технология регенерации ила.

По гидродинамическому режиму аэротенки могут делиться на смесители (где вход и выход сточных вод происходят одновременно), эжекторы (с параллельными входом и выходом сточных вод), — также существуют конструкции, основанные на принципах рассредоточенного поступления и неравномерного распределения сточных вод. Кроме того, аэротенки могут быть с высокой или низкой нагрузкой, в одноступенчатой и многоступенчатой системе и др.

Одними из самых эффективных устройств являются аппараты, оснащенные специальными регенераторами, которые обеспечивают поэтапный биохимический процесс очистки сточных вод. В таких системах адсорбция различных органических элементов происходит быстрее, чем процесс окисления, что позволяет проводить оба процесса в одном отсеке, а окончательную очистку и возвращение осадка в исходное состояние в другом.

От чего зависит эффективность аэротенка?

Одним из ключевых условий эффективной работы установки является наличие активного ила — биомассы, состоящей из примесей сточных вод и множества микроорганизмов. Качество данного осадка определяется с помощью специальных индикаторов.

Качество и устойчивость этой биомассы зависит от ряда факторов:

1. уровня кислотности среды;
2. объема поступающих токсических веществ;
3. температурного режима;
4. концентрации кислорода;
5. достаточного объема питательной среды.

Аэротенк обеспечит эффективную работу только при соблюдении оптимального соотношения между количеством осадка в резервуаре и уровнем загрязнения сточных вод, а также постоянной аэрации.

Процесс жизнедеятельности микроорганизмов характеризуется быстрым размножением, поэтому при нормальных условиях количество активной биомассы должно увеличиваться, что по сути позволяет увеличивать емкость аэротенка в процессе работы.