Аэротенки для очистки сточных вод: принцип работы, устройство, типы
Опубликовано: 20.06.2025
Содержание:
Аэротенки - это инженерные реакторы, внутри которых биологическая очистка сточных вод происходит за счет активного ила при стабильной подаче кислорода. Конструкция зарекомендовала себя еще в середине прошлого века, но благодаря совершенствованию диффузоров, автоматизации и моделированию потоков остается ядром современных станций, обеспечивая глубокое удаление органики, азота и частично фосфора.
Аэротенк - что это такое и зачем он нужен?
Аэротенк - что это такое с точки зрения технолога-проектировщика? Это вытянутый или кольцевой резервуар-канал, где смешанный сток контактирует с взвешенными хлопьями активного ила. Биомасса состоит из сообществ аэробных микроорганизмов: бактерий, нитрификаторов, простейших, инфузорий и нитчатых форм. При концентрации растворенного кислорода 1,5–3,0 мг/л и коэффициенте загрузки F/M 0,05–0,25 кг БПК/(кг ил·сут) микроорганизмы окисляют органические вещества до Н2О, CO2 и нитратов. Без аэротенка очистным сооружениям сложно достигать современного ПДК по БПК5 < 15 мг/л и аммонию < 1,0 мг/л.
Где применяются аэротенки: основные области использования
- Муниципальные водоканалы: классическая схема «механика + биологический пруд» сегодня дополняется нитри/денитри-зонами и мембранной дофильтрацией.
- Металлургия: удаление цианид-ионов, масел и тонкодисперсного железа после промывки коксового газа.
- Горнодобывающая промышленность: окисление сульфид-ионов и тиосульфатов перед сбросом в природный водоем-пруд.
- Химические производства: плавная адаптация биоценоза к колебаниям концентрации фенолов и формальдегида.
- Пищевая отрасль: пиковые выбросы БПК достигают 4-6 г/л; аэротенки очистных сооружений с режимом вытеснения предотвращают локальный шок-нагрузки.
- Цементные заводы: нейтрализация щелочной суспензии и тонкодисперсной пыли после мокрой газоочистки.
Устройство и схема работы аэротенка
Схема аэротенка включает несколько взаимосвязанных узлов.
- Приемная камера-усреднитель выравнивает расход и концентрацию загрязнений.
- Аэробная зона:
- Диффузоры (мелкопузырьковые полимер-мембраны Ø1 мм) обеспечивают коэффициент массообмена O2 > 7 %/м.
- Смеситель или циркуляционный насос формируют однородную среду.
- Аноксидная или анаэробная секция (при схемах A2/O, MLE) создает условия денитрификации и высвобождения фосфатов.
- Вторичный отстойник отделяет активный ил; здесь важен показатель SVI 30 < 120 мл/г для устойчивого осветления.
- Система возврата ила (0,4–1,0 Q) поддерживает расчетную концентрацию MLSS 3,0–4,5 г/л.
- Автоматизация: анализаторы растворенного кислорода, рН, окислительно-восстановительного потенциала и мутности.
Принцип работы аэротенка для очистки сточных вод
Как работает аэротенк пошагово:
- Исходный сток смешивается с активным илом; мгновенно начинается гидролиз крупномолекулярных соединений.
- Поступающий воздух поддерживает аэробные условия: кислород - ключевой реагент, а энергозатраты аэрации достигают 60 % общестанционных издержек.
- Биохимические реакции:
- Гетеротрофное окисление органики до CO2 и воды.
- Нитрификация: NH4+ → NO2- (Nitrosomonas) → NO3- (Nitrobacter).
- Денитрификация (при наличии аноксидной зоны): NO3- → N2↑.
- После гидравлического времени пребывания 6–24 ч (зависит от схемы) смесь поступает во вторичный отстойник.
- Осветленная вода направляется на дисковую фильтрацию или УФ-обеззараживание, а избыточный ил (0,8–1,2 кг/м³) выводится на сушильные пруды или центрифугу.
Типы и классификация аэротенков
По принципу действия
По конструкции и назначению
- Окситенки: вертикальная шахта, аэрирование по центральной оси; компактное решение при ограниченной площади площадки.
- Аэротенки-отстойники (Carrousel, Orbal): лопастные аэраторы создают циркуляцию, отделение ила происходит в периферийном секторе.
- Аэробак и модульные установки: блочно-контейнерное исполнение с мембранными диффузорами, часто поставляется в северное исполнение.
- Установки неполного смешения: энергетически щадящий режим, при котором коэффициент рециркуляции ила снижен до 0,2 Q.
Нажимая кнопку «Получить консультацию», вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности
Решения для очистных сооружений
Преимущества и недостатки аэротенков
Преимущества
- Глубокая биологическая очистка сточных вод в аэротенках: БПК5 < 15 мг/л, NH4+ < 1 мг/л, TN до 10 мг/л.
- Устойчивость к колебаниям расхода благодаря буферной емкости и регулированию кислорода.
- Возможность модернизации под денитрификацию и сорбционное удаление микрозагрязнителей.
- Совместимость с МБР-модулями: на базе существующего резервуара можно получить фильрат с мутностью < 1 NTU.
- Длительный срок службы железобетонных каналов (> 40 лет), минимальный износ оборудования при правильной эксплуатации.
Недостатки
- Электропотребление системы аэрации до 0,35 кВт·ч/м³.
- Необходим строгий контроль концентрации MLSS и SVI.
- Токсичные соединения (Cr6+, фенол) подавляют активный ил, требуя предварительной нейтрализации реагентом.
- При всплытии нитчатого ила восстановление биоценоза может занимать 2–3 недели.
- Площадь вторичных отстойников до 0,8 м²/м³∙сут, что критично в городской черте.
Особенности эксплуатации аэротенка
- Кислород и аэрация: снижение O2 до 0,5 мг/л усиливает нитчатые формы и снижает скорость сорбции. Современные частотно-регулируемые воздуходувки (турбобловеры, рут-компрессоры) экономят до 25 % энергии при ночном падении расхода.
- Ил и концентрация: показатель SVI30 < 150 мл/г приемлем; при росте до 200-250 мл/г применяют полиакриламидный флокулянт как реагент до отстойника.
- Температурный режим: при 10 °C скорость окисления органики снижается в 1,5–1,8 раза; компенсировать можно увеличением объема аэробной зоны или возраста ила.
- Технологический контроль: по результатам анализа нитритов (> 1,0 мг/л) корригируют подачу кислорода или разбивку зон аэрации.
- Объем циркуляции: при переходе с летнего на зимний дебит целесообразно отключать часть секций, сохраняя проектную нагрузку F/M.
- Аэробак-модуль в условиях Крайнего Севера комплектуется электрообогревом корпуса и автоматическим сбросом конденсата с воздуходувки, предотвращая обмерзание.
Вывод
Аэротенки для очистки сточных вод остаются «золотым стандартом» механобиологической схемы благодаря предсказуемому процессу, масштабируемости, гибкости управления и богатому практическому опыту в водоканалах стран СНГ. Тщательный подбор типа аэротенка, учет реального баланса БПК-N-P и оперативное реагирование на изменения качества стока позволяют сооружениям стабильно выпускать воду, соответствующую СанПиН 2.1.5.1315-03, включая перспективные нормативы по микроэлементам и остатку фармацевтических веществ. Для инженеров-проектировщиков аэротенк - это не просто емкость с воздухом, а сложная система, где взаимодействуют гидродинамика, микробиология, химия и автоматика.
Часто задаваемые вопросы об аэротенках
Чем аэротенк отличается от септика?
Септик представляет собой герметичную емкость, где анаэробные процессы протекают медленно: снижение БПК - 30-40 %, аммоний почти не удаляется. Аэротенк работает в аэробном режиме с интенсивной аэрацией, обеспечивая биологическую очистку сточных вод в аэротенках до 90-95 % по БПК и полноценную нитрификацию.
В чем разница между аэротенком и биофильтрами?
В биофильтре биомасса фиксирована на загрузке; кислород поступает за счет брызговой аэрации или принудительной подачи через коллектор, но глубина проникновения кислорода ограничивается толщиной биопленки (1–2 мм). В аэротенке активный ил во взвешенном состоянии, а кислород распределен равномерно, что повышает скорость и полноту окисления органических веществ.
Как выбрать аэротенк по объему сточных вод?
Сначала определяют среднесуточный расход Q и суточную нагрузку по БПК5. Для классической схемы полного смешения берут 0,6–0,8 м³ реакторного объема на 1 кг БПК; для продленной аэрации - 1,2–1,5 м³/кг. Итоговый объем делят на количество желобов или секций, учитывая требования к гидравлической скорости (0,25–0,35 м/с в вытеснителе). Если предприятие работает с сезонным графиком, объем определяется по минимальному зимнему дебиту, а перепады разбираются буферными резервуарами-усреднителями.