Промислова аерація стічних вод для очищення та обробки

Аерація – один із ключових процесів у системах біологічного та фізико-хімічного очищення стічних вод. Насичення рідини киснем запускає роботу аеробних мікроорганізмів, які розкладають органічні забруднювачі, і водночас видаляє зі стоку розчинені гази та леткі сполуки. Промислова аерація стічних вод застосовується на підприємствах харчової, хімічної, фармацевтичної та переробної галузей – скрізь, де біологічне навантаження стоку потребує керованого постачання кисню.

Навіщо потрібна аерація стічних вод

Аерація стічних вод – це процес примусового введення повітря або чистого кисню в рідину для підтримання аеробних мікробіологічних реакцій, рівномірного перемішування активного мулу та видалення небажаних летких сполук. Без достатнього рівня розчиненого кисню очисна система деградує: активний мул переходить у анаеробний режим, починає виробляти сірководень і жирні кислоти, а органічна речовина не мінералізується.

Промислові стічні води часто мають значно вище БСК, ніж комунальні стоки, тому потреба в кисні на одиницю об’єму тут суттєво вища. Правильно спроектована система аерації підтримує концентрацію розчиненого кисню на рівні 2-4 мг/л при мінімальних витратах електроенергії – зазвичай 0,8-1,5 кВт*год на кілограм переданого кисню для тонкодисперсних систем.

Окрім біологічного очищення, аерація виконує функцію стрипінгу – видалення летких забруднювачів продуванням повітрям. Цим пояснюється її застосування для видалення аміаку, сірководню і хлорорганічних сполук зі стічних вод ще до надходження на біологічний ступінь.

Де застосовується аерація стічних вод на промислових підприємствах

Промислова аерація стічних вод є обов’язковим компонентом кількох типів очисних споруд:

Аеротенки з активним мулом. Основний ступінь біологічного очищення на більшості промислових очисних станцій. Аеробні бактерії активного мулу поглинають розчинену органіку за умови безперервного надходження кисню. Від продуктивності аераційної системи залежить допустиме органічне навантаження на аеротенк і кінцева якість стоку.

Флотаційні установки напірного типу. Розчинення повітря під тиском і наступне виділення мікробульбашок при скиді тиску забезпечує флотацію завислих речовин і жирів. Аератор для стічних вод у напірному баку формує насичену повітрям рідину, яка подається у флотаційну камеру – від рівня насичення залежить ефективність роботи всього флотатора.

Попередня аерація. Використовується перед первинними відстійниками для окислення сірководню та інших відновлених сполук, що покращує седиментацію і запобігає корозії бетонних конструкцій.

Аеробна стабілізація мулу. Надлишковий активний мул після згущення проходить аеробне зброджування – тривала аерація знижує вміст органічних речовин і полегшує подальше зневоднення.

Резервуари доочищення. Перед скиданням у рибогосподарські водойми концентрація розчиненого кисню має досягати 6-8 мг/л – для цього використовують компактні поверхневі або струменеві аератори.

Типи аераційних систем для промислових стічних вод

Вибір типу аерації визначається глибиною і геометрією резервуара, необхідною швидкістю передачі кисню, складом стоку та умовами монтажу.

Пневматична аерація з дифузорами

Найпоширеніший тип промислової аерації стічних вод. Повітродувка нагнітає стиснене повітря через трубопровід на дно резервуара, де воно виходить через мембранні або керамічні дифузори. Розрізняють два підтипи:

• Тонкодисперсні (fine bubble) дифузори – бульбашки 1-3 мм, висока питома поверхня контакту, коефіцієнт передачі кисню SOTE 20-35% на метр занурення. Оптимальні для аеротенків з активним мулом
• Крупнодисперсні (coarse bubble) дифузори – бульбашки 5-10 мм, нижча ефективність за SOTE, але стійкіші до забруднення у стоках з високим вмістом завислих речовин

Аератор для стічних вод дифузорного типу підбирається за глибиною занурення, потрібним SOTE і хімічною стійкістю матеріалу мембрани. Для агресивних середовищ застосовують дифузори з EPDM або силіконової гуми зі стійкістю до pH 2-12 і температури до 60°C.

Механічна поверхнева аерація

Поверхневий аератор – ротор, диск або пропелер, що обертається на межі повітря і рідини, захоплюючи і диспергуючи повітря у водному середовищі. Не потребує повітродувок і заглибленого трубопроводу, що спрощує монтаж на відкритих ставках-аераторах і лагунах. Ефективний для неглибоких резервуарів – до 4 м, часто застосовується у харчовій і м’ясопереробній промисловості.

Вертикальний поверхневий аератор з електродвигуном зверху забезпечує одночасно аерацію і горизонтальне перемішування, не допускаючи застійних зон. Продуктивність регулюється зміною частоти обертання або глибиною занурення ротора.

Струменева і ежекторна аерація

Ежектор-аератор для стічних вод підсмоктує атмосферне повітря за рахунок кінетичної енергії рідини, що подається циркуляційним насосом. Суміш рідини і повітря нагнітається у резервуар під тиском, утворюючи дрібнодисперсну хмару бульбашок з інтенсивним масообміном. Переваги – відсутність окремої повітродувки і висока турбулентність. Обмеження – відносно вища питома витрата електроенергії та необхідність потужного циркуляційного насоса.

Як підібрати аератор для стічних вод на виробничому підприємстві

Правильно підібраний аератор для стічних вод – це баланс між достатньою передачею кисню та мінімальним енергоспоживанням. Для розрахунку системи аерації потрібні такі вихідні дані:

• БСК5 і ХСК стоку на вході – визначають добову потребу в кисні
• Об’єм і геометрія аеротенка або резервуара – впливають на вибір типу дифузорів і схему їх розміщення
• Температура стоку – коефіцієнт передачі кисню знижується при низьких температурах
• Вміст ПАР, жирів і завислих речовин – зменшують ефективність мембранних дифузорів
• Необхідний рівень перемішування – визначає мінімальну швидкість висхідного потоку для утримання мулу у зваженому стані

За результатами розрахунку визначається тип і кількість дифузорів, площа їх розміщення, а також продуктивність і робочий тиск повітродувки. Для систем із змінним навантаженням – що типово для харчових і переробних підприємств – повітродувку оснащують частотним перетворювачем для автоматичного регулювання подачі повітря за сигналом датчика розчиненого кисню.

Аерація у системі промислового очищення стічних вод

Аерація стічних вод у складі комплексних систем очищення стічних вод поєднується з фізико-хімічними методами обробки та механічним фільтруванням для забезпечення нормативної якості стоку перед скиданням.

Аерація стічних вод ніколи не розглядається як ізольований процес – вона є одним зі ступенів у комплексній схемі очищення, де кожен етап готує стік для наступного. Продуктивність аераційної системи визначає навантаження на вторинні відстійники, якість активного мулу і кінцеві показники стоку перед скиданням.

Вибір типу аератора і режиму роботи залежить від складу стоку, вимог до якості скиду та умов конкретного виробництва. Не існує універсального рішення – саме тому грамотне проектування аераційної системи потребує попереднього хімічного аналізу і розрахунку потреби в кисні.

Якщо вам потрібна консультація щодо підбору аераційного обладнання, зверніться до сервісного відділу ЗІКО. Зв’яжіться з нами за номером +38 095 93 21 273.

Поширені запитання