Экосистема аэротенков

В настоящее время основное сооружение БОС – аэротенк. Существует два основных типа аэротенков: аэротенк – вытеснитель и аэротенк – смеситель.

АЭРОТЕНК

В первом случае жидкость подается в начало аэротенка и выходит в его конце.

СВ Иловая смесь очищенная вода

Вторичный отстойник

Избыточный активный ил

Во втором случае она подается по всей длине аэротенка.

Избыточный активный ил

АЭРОТЕНК

Очищенная вода

Иловая смесь В вторичный отстойник

и собирается в отводной канал, расположенный на противоположной стороне аэротенка.

В аэротенке – вытеснителе концентрация загрязняющих веществ в начале аэротенка значительно выше, чем в конце. В аэротенке - смесителе поступающая загрязненная вода смешивается со всем объемом воды в аэротенке и поэтому зона с повышенной концентрацией загрязнений в аэротенке отсутствует. Сточная вода в аэротенке очищается активным илом, который представляет собой биоценоз различных организмов. Активный ил имеет вид хлопьев черного, бурого и серого цветов; при отстаивании жидкости, взятой из аэротенка, он выпадает в осадок. Хлопья активного ила состоят в основном из бактериальных клеток. На поверхности хлопьев, между ними или реже внутри них обычно находятся разнообразнейшие простейшие. Источником питания организмов активного ила служат загрязнения сточных вод. Для снабжения организмов активного ила кислородом воду аэрируют. Воздух, подаваемый в аэротенк, выполняет и другие функции: он перемешивает содержимое аэротенка, тем самым, ускоряя процесс очистки, и препятствует осаждению ила. Сточная вода поступает в аэротенк и удаляется из него непрерывно. Время пребывания сточной воды в аэротенке, или во время аэрации, колеблется от двух до нескольких десятков часов. Содержащиеся в сточных водах вещества сорбируются поверхностью активного ила. Процесс сорбции чрезвычайно интенсивен и уже через несколько минут контакта или со сточной водой концентрация органических веществ в ней снижается более чем на половину. Взвешенные вещества, поступающие в аэротенк, также сорбируются поверхностью активного ила. Частично наряду с бактериями они служат пищей простейшим, коловраткам, червям, частично под действием бактериальных ферментов превращаются в растворенные вещества и усваиваются микрофлорой. Так как процесс минерализации взвешенных веществ протекает медленнее, чем растворенных, то в составе активного ила присутствуют непереработанные взвешенные вещества.

Из аэротенка сточная вода поступает во вторичный отстойник, где активный ил отстаивается. Отстоявшаяся вода после дезинфекции выпускается в водоем, а осевший активный ил частично возвращается в аэротенк (циркулирующий активный ил), а частично направляется на переработку (избыточный активный ил).Возвращение активного ила из отстойника в аэротенк требуется для поддержания необходимой концентрации активного ила в аэротенке, так как естественный прирост нужную концентрацию активного ила не обеспечивает. Осевший во вторичном отстойнике активный ил содержит некоторое количество непереработанных веществ. Такой ил перед возвращением должен быть подвергнут регенерации, т.е. восстановлению. Регенерация заключается в аэрации активного ила при отсутствии вновь поступающих загрязнений. При этом окисляются вещества сорбированные активным илом.

Микробное население активного ила весьма разнообразно. Наиболее распространены псевдомонады, затем кокковые формы и бациллы. Характерная особенность микрофлоры активного ила – слизеобразование. Бактериальные клетки, составляющие основу хлопьев активного ила, окружены капсулой, благодаря этому они не слипаются друг с другом. Нитчатые бактерии обычно содержатся в активном иле в небольшом количестве. Они активно минерализуют органические вещества, но чрезмерное их развитие ухудшает работу аэротенка и потому нежелательно. В аэротенках постоянно присутствуют серобактерии и даже служат индикаторными организмами. Они получают энергию, окисляя сероводород до серы и даже до сульфатов. Присутствие сероводорода в сточных водах аэротенка возможно только в условиях плохой очистки и потому образование серы внутри нитей серобактерий обычно свидетельствует о плохом качестве очистки.

На состав бактериального ила большое влияние оказывают внешние факторы, в том числе качественный и количественный состав сточной воды. В активном иле, очищающем промышленные сточные воды со значительным содержанием в них токсичных и медленно окисляющихся соединений, бактериальное население ила менее разнообразно, чем при очистке хозяйственно- бытовых сточных вод.

Подавляющее число бактерий, присутствующих в аэротенке, находятся в хлопьях ила, только отдельные клетки свободно плавают в иловой жидкости. Такие группы, как аммонифицирующие, денитрифицирующие, использующие углеводы и органические соли, целлюлозоразлагающие – содержатся практически в любом активном иле. Специфические бактерии обнаруживаются в аэротенках, очищающих производственные сточные воды.

Микрофауна активного ила играет роль санитаров; она поддерживает количество микрофлоры в аэротенке на определенном уровне. Микрофауна более чем микрофлора чувствительна к химическим и физическим факторам среды, она более подвержена колебаниям при изменении технологического режима, и поэтому микрофауна, и особенно простейшие, служит показателям работы аэротенка.

При низкой концентрации доступных органических веществ в сточной воде активный ил испытывает «голодание». При этом наблюдается постепенное мельчание простейших, которые становятся прозрачными. В клетках нитчатых серобактерий исчезает сера. Вода под илом опалесцирует.

Качество очищаемых сточных вод влияет не только на состав биоценоза активного ила, но и на величину его прироста, т.е. на количество избыточного образующегося активного ила. Существует два основных способа наращивания активного ила в аэротенке: адаптация ила, взятого из действующего аэротенка к новым сточным водам и аэрация сточных вод без предварительного внесения заражения.

Принято считать, что организмы тратят на конструктивный обмен в среднем 60% усвоенных питательных веществ и 40% - на энергетический, но у отдельных микроорганизмов это соотношение может меняться; например, азотобактерии тратят на построение тела только 20%. Максимальный прирост активного ила имеет место в случае преобладания в аэротенке бактерий, образующих зооглейные скопления. Минимальный прирост наблюдается, когда в аэротенке имеются организмы, питающиеся простейшими. Прирост активного ила зависит от используемых органических веществ. Влияние качества очищаемой воды на величину прироста активного ила выражается в том, что в случае высокой степени очистки в иловой смеси снижается концентрация органических загрязняющих веществ. При этом снижается интенсивность обмена, и это приводит к снижению прироста активного ила.

С приростом активного ила связан непосредственно и «возраст» активного ила. Под возрастом понимают среднее время нахождения ила в системе «аэротенк – вторичный отстойник». Чем больше прирост ила, тем больше образуется избыточного ила, тем быстрее обменивается весь ил в аэротенке, тем меньше его возраст. При полной очистке городских сточных вод возраст ила составляет 6-8 дней. При очистке высококонцентрированных сточных вод он снижается до 2-3 дней. Молодой быстрорастущий активный ил обладает более активным обменом вещества, интенсивной минерализацией загрязнения. Старый ил – малоактивен, процесс очистки с ним протекает медленнее.

Новой модификацией аэротенка является биотенк. Это пластины из пленки, установленные внутри аэротенка. Наряду с обычным активным илом в биотенке на пластинах развивается биопленка, которая участвует в процессе очистки. Благодаря биопленке количество действующего агента в биотенке по сравнению с аэротенком, возрастает, а значит в 1м3 объема биотенка может быть переработано больше загрязнений, чем в аэротенке. Достоинство биотенка и в том, что в нем невозможно вспухание ила. Недостаток – потенциальная возможность образования анаэробных зон внутри биопленки и вследствие этого нестабильность работы БОС.