Процеси за пречистване на отпадъчни води с активна утайка

За пречистването на отпадъчни води с активна утайка обикновено се изисква по-сложно оборудване в сравнение с техниката, необходима за осъществяване от другите процеси на третиране. Оборудването включва резервоар (басейн) и система за аерация, утаител и системи за рециркулация или отстраняване на утайката.

Резервоарите за аерация се проектират така, че да осигуряват възможност за постигане на желаното време на престой и да гарантират цялостното смесване на активната утайка и постъпващите отпадъчни води. Една от особеностите при избора на конфигурация за тези съоръжения е необходимостта да се избягва формирането на т. нар. мъртви зони.

Аерацията може да бъде два вида – механична или дифузна. Системите за механична аерация използват миксери за смесване на въздуха с течната фаза, а инсталациите за дифузна аерация изпускат въздух под налягане през дюзи, разположени в близост до дъното на резервоара. Ефективността на процеса е пряко свързана с размера на генерираните въздушни мехурчета, като системите с по-фини мехурчета са по-ефективни. Системите за дифузна аерация разполагат с въздуходувки, които генерират големи обеми въздух под ниско налягане, въздуховоди за транспортирането му до резервоара за аерация и разпределителни устройства, подаващи въздуха към дюзите.

Утаителите в системите за пречистване на отпадъчни води с активна утайка представляват обикновени утаителни резервоари, предназначени да осигурят от 2 до 4 часа време на престой на водата. Инсталацията за рециркулация на утайката включва помпи, таймер или честотен регулатор за управление на помпите и измервателен уред за определяне на реалните дебити. В някои случаи отпадъчната активна утайка се изпуска чрез регулиране на вентилите на системата за рециркулация. Когато за целта се използва отделна система, тя включва същите компоненти – помпи, таймер или честотен регулатор и измервателно устройство.

Същност

Както е известно, процесът с активна утайка е техника за третиране, при която отпадъчните води се смесват с биологична утайка, съдържаща микроорганизми. След пречистване твърдите биологични компоненти се сепарират от третираните води в утаител и впоследствие се връщат отново в процеса на аерация или се обезвреждат. Микроорганизмите в активната утайка използват органичната материя от постъпващите отпадъчни води и се възпроизвеждат, образувайки флокули, които се утаяват лесно във вторичните утаители.

Количеството активна утайка непрекъснато нараства и в един момент се генерира повече, отколкото може да бъде рециркулирано до басейна за аерация. В такъв случай е необходимо излишната утайка да се отстрани и да се третира и обезвреди. Обемът на рециркулираната утайка обикновено е между 40 и 60% от обема на отпадъчните води.

Влияещи фактори

Редица фактори оказват въздействие върху ефективността на системите с активна утайка. Сред тях са температура, степен на рециркулация, количество наличен кислород и органични вещества, pH, време на аерация и токсичност на отпадъчните води. За да се постигне желаното ниво на ефективност, е необходимо да се поддържа подходящ баланс между количеството на хранителни вещества (органична материя), организми (активна утайка) и разтворен кислород. Повечето от проблемите, възникващи в системите за пречистване на отпадъчни води с активна утайка, се дължат именно на нарушаване на баланса на тези три компонента.

За да се оцени и разбере напълно протичащият биологичен процес в една система с активна утайка, операторът на инсталацията трябва добре да познава състава на утайката. Обикновено тя съдържа твърди органични компоненти, бактерии, гъби, протозои, ротатории и нематоди. Степента на аерация трябва да е достатъчна, за да не се стигне до утаяване на утайката и да се отговори на потребностите от кислород на микроорганизмите. Недоброто смесване води до формиране на мъртви зони, създаване на септични условия и загуба на активна утайка.

Процесите на пречистване с активна утайка се нуждаят от достатъчна алкалност, за да се гарантира, че стойността на pH остава в допустимия диапазон между 6,5 и 9. Постепенните флуктуации в стойността на pH в тези граници обикновено не нарушават нормалното протичане на процеса, но резките изменения извън посочения диапазон могат да доведат до намалена активност на организмите. В случай че органичният азот и амонякът се преобразуват до нитрати (нитрификация), отново трябва да се осигури достатъчно ниво на алкалност.

Както беше споменато, микроорганизмите в активната утайка изискват наличието на хранителни вещества (азот, фосфор, желязо и други метали в микроконцентрации), за да функционират. Ако няма достатъчно хранителни вещества, ефективността на пречиствателния процес няма да отговаря на очакваните параметри. Минималното допустимо съотношение на въглерод към азот, фосфор и желязо е 100:5:1:0,5.

С понижение на температурата активността на микроорганизмите също намалява. Ниските температури са свързани и с по-дълъг период на възстановяване на системите след възникнало нарушение в процеса на пречистване.

Недостатъци

Основният недостатък на процесите с активна утайка е, че поради съотношението отпадъчни води-утайка пречистването може да отнеме от 12-24 часа до 3-5 дни за постигане на желаните параметри на изходящия воден поток. За минус може да се смятат и големите размери на басейните за осъществяване на процеса.

В допълнение, протичащите реакции са изключително чувствителни към изменения в проектните условия. Промени в обема и характеристиките на отпадъчните води могат да доведат до понижено качество на пречистването или цялостно нарушаване на процеса. Ако пречиствателната станция трябва да увеличи капацитета си или да започне да третира отпадъчни води от нов и различен източник, реакторите за процеса с активна утайка трябва да бъдат преконфигурирани изцяло. Процесите с активна утайка като технологията за биологично пречистване, изискват също и висококвалифициран персонал, който да осъществява мониторинга на реакциите, като внимателно следи активността и ефективността на микроорганизмите с цел да се предотвратят нарушения в системата.