Аерационни системи за пречиствателни станции за отпадни води

Аерационните системи са сред основните елементи на пречиствателните станции за отпадни води, гарантиращи ефективното протичане на процесите на аеробно биологично пречистване.  С тях се осигурява подаването на достатъчно кислород за протичането на биоокислителните процеси, осъществяването на добър контакт между замърсяващите вещества и внесения кислород и отстраняване на газовете, отделящи се в резултат на метаболизма, който могат да окажат негативен ефект върху процеса на пречистване. Съответно, основен критерий за класифицирането на аерационните системи, определящ и ефективността им, е начинът на подаване и разпределение на кислорода, спрямо който те се делят на пневматични, механични, хидравлични и комбинирани.

Характерно за пневматичните аерационни системи е използването на различни съоръжения за подаване на сгъстен въздух или кислород към аерационното съоръжение. Сред често използваните са въздушни компресори, високонапорни вентилатори, въздуходувки и други. Във водата въздухът се разпределя с помощта на аератори. Аераторите, съответно и пневматичните системи, често биват подразделяни на нисконапрони (до 0,8 кРа), среднонапрони (от 9,8 до 49 кРа) и високонапрони (над 49 кРа) в зависимост от налягането на въздуха на изхода от аераторите. Аераторите също така, в зависимост от дълбочината на потопяването им, могат да се класифицират като малко потопяеми (до 1,5 m); средно потопяеми (1,8-6 m) и дълбоко потопяеми (над 6 m), а в зависимост от размера на образуващите се въздушни мехурчета пневматичните аератори условно се подразделят в три групи: с фини мехурчета (d = 1 - 4 mm), със средни мехурчета (d = 5 - 10 mm) и с едри мехурчета (d >10 mm). В практиката едни от най-предпочитаните са среднонапорните аерационни системи. Към тази група се включват различни конструкции аератори като перфорирани тръби, гребеновидни, клапанни и други от които най-широко използвани са перфорираните тръбни аератори. Обикновено те са изработени от метални или PVC тръби, а диаметърът на отворите е около 3-4 mm. Поставят се на разстояние от около 0,2 m от дъното на биобасейна и повечето работят в струен режим.

Филтросни плочи
Към най-използваните аератори с фини мехурчета се причисляват филтросните плочи. Материалите, от които са изработени, най-често са шамот или кварцов пясък и кокс. Порите обикновено са с размери в диапазона от 80 до 300 m, а за оптимални се считат около 150 m.

Филтросните плочи се разполагат на дъното на биобасейна в сглобяеми железобетонни държатели или метални кутии върху специални канали. Самите канали обикновено са по дългата страна на биoбасейна в един или няколко реда. Препоръчително е площта на филтросите да е около 6 - 10% от площта на дъното. Като основен техен недостатък обикновено се посочва задържането от вътрешната им страна на прах, ръжда и други частици, съдържащи се във въздуха и развитието на биологична маса от външната им страна, което намалява тяхната ефективност, а почистването им е сравнително трудоемък процес.

Керамични аератори
Други често използвани аератори с фини мехурчета са керамичните, които могат да бъдат изпълнени от същия или подобен порьозен материал, както и филтросите. По форма те могат да бъдат: куполни, гъбовидни, дискови и тръбни.

Керамичните аератори се характеризират с висока механична якост и лесен монтаж. В сравнение с филтросните плочи, при тях по-трудно се натрупват замърсявания.
Към аераторите с фини мехурчета спадат и тъканните аератори. Те могат да бъдат с тръбна, раменна, чашообразна или решетъчна конструкция. Основно тяхно предимство в сравнение с керамичните е възможността за пълна регенерация на тъканта.
Използването на аератори с фини мехурчета осигурява висока ефективност на аерацията, но при тях се наблюдават по-високи хидравлични загуби в сравнение с аераторите със средни мехурчета.

Най-често използваните аератори с едри въздушни мехурчета са вертикални тръби с диаметър в границите около 50 - 75 mm с отворени краища. Обикновено те се разполагат по дългата страна на биобасейна и потопени на дълбочина до около 0,5 m от дъното. Този тип аератори са лесни за експлоатация, но се характеризират с висок разход на въздух, който превишава в пъти този при филтросите.

Към пневматичните аерационни системи се причисляват и ерлифтните аератори, използващи принципа на ерлифта. По ефективност те се подреждат между аераторите със средни и едри въздушни мехурчета. Произвеждат се от метал и пластмаса.

При избора на пневматична система за аерация е добре да се има предвид, че ефективността им зависи от: големината на въздушните мехурчета; дълбочината на потопяване на аераторите; интензивността на аерация; относителната площ на аерационните устройства и разположението им в биобасейните.

Видове механични аератори
За разлика от пневматичните системи, за които е характерно принудителното подаване на въздух, принципът на работа на механичните аерационни системи се основава на интензивно разбъркване и разпръскване на отпадната вода и активна утайка посредством движещи се аератори. Съответно обогатяването на водата с кислород е благодарение на дифузия на кислорода от въздуха. В практиката се използват разнообразни по конструкция и начин на действие механични аератори, които могат да плуват на повърхността или да бъдат потопени във водата, да бъдат с хоризонтална или вертикална ос на въртене. Сред намиращите приложение в практиката повърхностни аератори са тези с хоризонтална ос на въртене, които конструктивно представляват частично потопени във водата лопатки или четки, закрепени върху метални валове. Като недостатъци на тези аератори обикновено се посочват сравнително високата металоемкост и честото разбиване на лагерите.

Механичните аератори с вертикална ос на въртене, от своя страна, могат да бъдат повърхностни и дълбоко потопени, като повърхностните към момента са по-често срещаната конструкция в практиката. При тях роторът е в непосредствен контакт с атмосферния въздух, а аераторът е потопен сравнително малко в течността.

Характерна особеност на работата им е съчетанието на аериращия ефект от кръговото разпръскване на водните частици, предизвикано от аерационното устройство и ежекцията на атмосферен въздух. В същото време от биобасейна се засмуква течност към ротора, което спомага за доброто разместване и обогатяване с кислород на водата в басейна.

При дълбоко потопените аератори роторът е потопен дълбоко в течността. Той е прикрепен към въртящ се вал, който може да е кух или разположен в тръба с по-голям диаметър. Принципът на работа се основава на засмукването на вода и въздух през отвори в тялото на вала и в тръбата, намиращи се съответно в и над повърхността на водата. Така получената водо-въздушна смес постъпва през долната част на тръбата към ротора, разпръсква се от него, като по този начин се смесва с течността в целя обем на басейна.

Добро аериране на отпадните води може да се постигне и с помощта на хидравлични аерационни системи. В практиката намират приложение и комбинираните системи, които съчетават елементи от разгледаните до тук видове. Могат да бъдат съответно пневмомеханични, пневмохидравлични, пневмохидромеханични, пневмовибрационни.

В статията са използвани материали на проф. инж. Цачо Цачев