Активный ил в очистных сооружениях

Активный ил – это ключевой компонент в очистных сооружениях, который играет важную роль в биологическом процессе очистки сточных вод. Он представляет собой биологический комплекс, состоящий из различных организмов, способных разлагать органические загрязнения. В этой статье мы рассмотрим, что такое активный ил, его состав, этапы очистки и другие важные аспекты его работы.

Что такое активный ил

Активный ил – это биологический комплекс, состоящий из микроорганизмов, бактерий и грибов, которые представляют собой биоценоз активного ила. Эти организмы обладают способностью разлагать органические загрязнения в сточных водах.

Состав ила

Видовой состав активного ила, прежде всего, зависит от состава поступающих в аэротенк стоков, которые являются питательной средой для метаболизма микрофлоры ила. Видовой состав активного ила (биомассы) включает в себя бактерии, простейшие, микроскопические грибы (актиномицеты), коловратки.

Помимо этого, активный ил содержит также органические и неорганические частицы, аммиак и другие соединения. Простейшие микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности поедают бактерии, что способствует омолаживанию популяции и приросту активного ила.

Регенерация

Регенерация активного ила – это восстановление посредством аэрации окислительной и сорбционной способности возвратного активного ила.

Большую часть активного ила, находящегося во вторичном отстойнике, необходимо перекачивать в регенератор. Через регенератор циркуляционный активный ил попадает в аэротенк. Ила во вторичном отстойнике собирается больше, чем нужно для циркуляции, избыток активного ила направляется на утилизацию.

Для полноценной и правильной регенерации необходимо выполнения следующих условий:

1. Полное отсутствие поступления осветленных вод в регенератор.
2. В регенератор направляется возвратный ил.
3. Аэрация ила в регенераторе должна проводится в течение 30-60 мин.

Регенерация активного ила – это процесс, в ходе которого активный ил омывается и возвращается в систему для повторного использования. Регенерация необходима, чтобы поддерживать оптимальный биоценоз активного ила и обеспечить его эффективную работу.

Концентрация

Концентрация активного ила – это величина, показывающая количество активного ила в очистной системе. Оптимальная концентрация активного ила зависит от типа очистного сооружения и требований к очистке сточных вод. Концентрацию активного ила необходимо контролировать и поддерживать в оптимальных пределах, чтобы обеспечить эффективную работу очистного сооружения.

Концентрацию активного ила в нормально работающих аэротенках необходимо поддерживать от 1,5 до 2,5 г/дм3, считая по сухому веществу. Во всех исследуемых пробах иловой смеси концентрация ила превышает допустимые нормальные значения.

При поступлении сточных вод и рециркуляционного ила в первый коридор концентрация ила находятся в промежутке от 3 до 6,3 г/дм3. В первом и втором коридоре происходит активное изъятие микроорганизмами легко деградирующихся органических субстратов, что сопровождается увеличением концентрации ила вследствие увеличения численности микроорганизмов. При последующей пневматической мелкопузырчатой аэрации на выходе из четвертого коридора концентрация ила уменьшается и стабилизируется в меньшем интервале (от 3,1 до 4,9 г/дм3).

Процесс очистки

Процесс очистки сточных вод активным илом включает несколько этапов. Первый этап - предварительная обработка, включающая фильтрацию и скалывание крупных частиц. Затем следует основной этап – биологическая очистка, в которой активный ил разлагает органические загрязнения в сточных водах. Последний этап – вторичная обработка, включающая фильтрацию и удаление остаточных загрязнений.

Анаэробные и аэробные бактерии активного ила

Анаэробные и аэробные бактерии активного ила играют различные роли в процессе очистки сточных вод. Анаэробные бактерии разлагают органические загрязнения в отсутствие кислорода, а аэробные бактерии работают в присутствии кислорода и ускоряют процесс очистки.

Этапы очистки воды активным илом при участии кислорода происходит в несколько этапов:

1. Поступление сточных вод в камеру активного ила.
2. Подача кислорода в сточные воды.
3. Поглощение загрязняющих веществ.
4. Окисление микроорганизмами растворенных органических соединений.
5. Сброс очищенной воды в отстойник.
6. Регенерация активного ила в аэротенке или регенераторе.

Очистка сточных вод активным илом

Очистка стоков при помощи активного ила является побочным продуктом способности микроорганизмов питаться загрязнениями. Так, поглощая загрязняющие вещества, бактерии параллельно с собственным питанием очищают стоки.

Существует два способа очищения сточных вод – аэробные (при участии кислорода) и анаэробные (при отсутствии кислорода). Последние менее распространены, поэтому не будем им уделять внимание.

Стадии аэробной очистки стоков:передача кислорода и загрязняющих веществ на поверхность активного ила;сорбция загрязнений; ферментативный гидролиз; перенос веществ внутрь клетки бактерий;биохимическое внутриклеточное окисление загрязнений.

При этом при анаэробном методе очистки происходит превращение органики в метан, который можно использовать в последующих технологических процессах.

Стадии анаэробной очистки: превращение органических веществ в мономерные; трансформация мономеров в короткоцепочные кислоты; окисление полученных кислот до уксусной кислоты; высвобождение метана и углекислого газа.

Достоинствами очистки сточных вод активным илом – это низкая стоимость, надежность, экологичность, высокая степень очистки, отсутствие постоянной закупки расходных материалов.

Как контролировать и поддерживать дозу активного ила?

Чтобы охарактеризовать работу биологических очистных сооружений, необходимо определить гидрохимические и гидробиологические показатели.

К гидрохимическим характеристиками ила относят:

1. Дозу ила по объему.
2. Дозу ила по весу.
3. Иловый индекс.

Доза ила по объему – это тот объем, который занимает активный ил по прошествии 30 мин и отнесенный к 1 дм3. Данный показатель определяет седиментационные свойства ила. Под такими свойствами понимается образование прочных и быстро оседающих хлопьев – ключевое технологическое свойство.

Если же в сточных водах находится слишком много трудноокисляемых органических веществ либо они вообще не окисляются, активный ил начинает выделять большое количество экзоферментов для того, чтобы наладить механизм разложения этих веществ.

В итоге происходит серьезное увеличение общего объема хлопьев ила, достигающее увеличение твердых компонентов до 200 и более раз. Этот процесс носит название вспухание ила.

Доза ила по весу – показатель сухого вещества активного ила – говорит о биомассе потребителей загрязнений в иловой смеси.

Обычно рабочая доза активного ила находится в диапазоне 2-4 г/л. Если доза ила опускается менее 1 г/л, нельзя говорить об успешной биологической очистке.

Иловый индекс рассчитывается как объем 1 грамма активного ила, занимаемый им за 30 мин отстаивания в 1 дм3 цилиндре, то есть отношение объема отстоявшегося ила в см3 к массе его сухого вещества в г.

Благоприятным показателем для хорошей эксплуатации очистного комплекса является диапазон от 80 до 120 см3/г, максимально допустимые отклонения – от 60 до 150 см3/г.

Если иловый индекс превышает максимально допустимое отклонение (т.е. выше 150 см3/г), начинается вспухание активного ила.

Контроль и поддержание дозы активного ила является важной задачей при эксплуатации очистных сооружений. Недостаточная или избыточная доза активного ила может негативно сказаться на эффективности очистки сточных вод.

Виды индикаторных организмов активного ила

Если условия благоприятны, то в активном иле наблюдается поэтапная смена всех микроорганизмов. Происходит включение в биоценоз все более сложных видов, в том числе хищников.

Последовательная смена видов в активном иле выглядит так: дисперсные бактерии – нитчатые водоросли – зооглеи – нитчатые бактерии – бактерии в хлопьях ила – сапрофитные грибы – мелкие жгутиконосцы – мелкие голые амебы – мелкие раковинные амебы – крупные раковинные амебы – свободноплавающие инфузории – брюхоресничные инфузории – коловратки – нематоды – прикрепленные инфузории – малощетинковые черви – брюхоресничные черви – хищники (представители третьего трофического уровня) сосущие инфузории – тихоходки – коловратки – хищные грибы.

Ключевым фактором, оказывающим влияние на биоценоз, являются удельные нагрузки, формирующие для каждого очистного сооружения свой индивидуальный активный ил.

Принято выделять три типа активного ила:

1. Ил, который работает на неполное окисление органических загрязнений.
2. Ил, который работает на полное окисление.
3. Ил, который работает на полное окисление с последующей нитрификацией.

Определение прозрачности надиловой воды

Прозрачность надиловой воды – это один из способов определения эффективности очистки активным илом. Чем выше прозрачность, тем лучше очищаются сточные воды.

Принято считать, что если прозрачность воды не менее 12 см, то степень биологической очистки удовлетворительная, а если 30 см – то это полная биологическая очистка, при условии, что все прочие показатели также на достаточном уровне.

При постоянном наблюдении за изменениями структуры биоценоза можно своевременно обнаружить неблагоприятные факторы, влияющие на качество процесса биологической очистки сточных вод.

Поэтому только прозрачность надиловой воды можно использовать в качестве оперативного показателя. Он зависит от состояния хлопьев ила.

Вынос активного ила из зон очистки

Причинами вспухания ила могут быть:

1. Высокие нагрузки на ил.
2. Малое количество воздуха, подаваемого в аэротенк.
3. Неоптимальная температура поступающей в аэротенк воды.
4. Повышенное содержание углеводов в сточных водах, приводящее к интенсивному росту нитчатых бактерий и грибов в активном иле.

У вспухшего активного ила чрезвычайно развитая поверхность, он обладает повышенной окислительной способностью. Такой ил гораздо интенсивнее использует углерод трудно окисляемых веществ, а потребность в азоте и фосфоре и нитчатых бактерий гораздо ниже, чем у флокулирующих бактерий. Но в практической деятельности применение этих потенциальных преимуществ осложнено. Нити пружинящих бактерий, когда пронизывают хлопья, служат барьером к их осаждению. Вспученный активный ил выносится из вторичных отстойников, при этом значительно снижая качество очищенной воды.

Вместе с процессов вспухания тяжело удерживать требуемую дозу активного ила в аэротенке, что тоже может повлиять на степень очистки. Вспухание активного ила присутствует при:

1. Превышении углеводов в очищаемой воде.
2. Нехватке биогенных элементов.
3. Снижении концентрации растворенного кислорода.
4. Резком скачке нагрузки на активный ил.

Единственно верного метода борьбы со вспуханием ила не существует, из-за множества факторов, служащих причиной этого явления. На городских очистных сооружениях борьба с развившимся вспуханиям очень сложна. При малом количестве нитчатых организмов следует снижать нагрузки на активный ил. Одним из способов снижения вспухшего ила служит подщелачивание воды рН 9-9,4.

Избыточный активный ил

Избыточный активный ил – это побочный продукт биологического процесса очищения сточных вод в аэротенках и биофильтрах, образующийся как прирост микроорганизмов в ходе их жизнедеятельности.

В оборудовании очистных сооружений – аэротенках и биофильтрах – такой ил состоит из биопленки, смываемой с загрузки очистных сооружений. В состав ила входит смесь из:

1. Аэробных бактерий.
2. Отмерших тел микроорганизмов.
3. Продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.
4. Мелких частиц загрузочного материала.
5. Мельчайших взвешенных частиц, которые не удержались в первичном отстойнике.

В аэротенке развитию избыточного ила способствуют взвешенные, коллоидные и растворенные вещества.

Способы удаления избыточного активного ила - перекачка в илоуплотнители либо удаление при помощи обезвоживателя осадка.

Чтобы контролировать требуемое соотношение кислорода, активного ила и примесей в воде, производятся гидробиологические анализы водно-иловой смеси методом микроскопирования, в ходе которого измеряют не только отклонения по численности и видовому разнообразию от нормы, но и делаются прогнозы изменения по качеству очистки стоков.

Утилизация активного ила

Прежде чем направить ил на утилизацию, его уплотняют и обезвоживают. Традиционным способом утилизации служит закапывание. Процесс совершают на глубину не менее 30 см в пропорции 300-400 тн на 1 га земли. Это решает сразу две проблемы – уничтожение избытков ила и улучшение состояния почвы, т.к. ил зачастую применяют как органическое удобрение.

Альтернативным методом утилизации является смешивание подготовленного ила с песком с дальнейшим вывозом полученной смеси на свалку. Отрицательным моментом данного способа является высокая стоимость процессов обезвоживания, сушки и транспортировки ила.

Оптимальные условия для полноценного функционирования ила

Скорость формирования активного ила зависит от множества факторов, в том числе:

1. Температуры.
2. Химического состава стоков.
3. Доступа кислорода.
4. Объема и формы тяжелых фракций.
5. Скорости окисления.

Выращивание активного ила осуществляется в отсеке септика, куда поступает осветленная (предварительно очищенная) вода. Оптимальным временем года для повышения объема ила считается лето. Кроме осветленной воды, в отсек, где растет ил, должна быть налажена подача кислорода. Для этого используются специальные компрессоры, которыми оснащаются современные очистные комплексы. Устройства, подающие кислород – аэраторы, также способствуют распределению ила по всей площади резервуара, тем самым увеличивая интенсивность очистки воды.

Нормальными условиями для активного ила являются следующие показатели стоков:

1. Температура – не ниже +15 градусов.
2. PH - 6,5-8,5.
3. Токсичные вещества – менее 2%.
4. Соотношение БПК : N : P – 100 : 3-7 : 0,8-1,5.
5. Соотношение ХПК : N : P – 100 : 2-6 : 0,6-1,2.
6. Приток кислорода.

Сколько ила нужно для септика?

Септик – это одна из разновидностей очистных сооружений, которая работает на основе активного ила. Количество активного ила, необходимое для септика, зависит от его объема и требований к очистке сточных вод в конкретном случае.

Количество активного ила, необходимого для септика, зависит от его размера и производительности. Обычно рассчитывается доза в соответствии с объемом септического сооружения и количеством загрязнений, которые нужно обработать. Для правильного функционирования септика важно поддерживать достаточное количество ила и контролировать его концентрацию.

Что делать, если в септике пропал активный ил

Если в очистном сооружении пропал комплекс микроорганизмов, то необходимо вырастить новую биомассу. Выращивание нового комплекса обычно проходит в теплый сезон. Для этого в подготовленную емкость наливают воду, которая прошла очищение в первой камере отстойника. Эта жидкость должна занимать не более половины объема подготовленной емкости. После этого вода подвергается аэрации и перемешивается с комплексом бактерий.

Чтобы численность микроорганизмов постоянно росла, в емкость периодически доливают осветленную воду из очистного сооружения. Также проблему нехватки активного ила решают использованием специальных биопрепаратов, позволяющих заселить в аэротенк колонии полезных организмов.

Как и когда проводить очистку септика с активным илом

По мере роста колонии в септике становится недостаточно кислорода для всех микроорганизмов. Голодание бактерий неблагоприятно сказываются на качестве очистки, поэтому важен постоянный контроль над объемом биомассы. Избыток при необходимости удаляется. Однако полностью опорожнять резервуар не нужно, потому что некоторое количество организмов требуется для полноценного очищения стоков. При полном опорожнении уйдет много времени на формирование новой колонии с нормальной численностью.

Очистка септика с активным илом должна проводиться в соответствии с его размером, типом и загрузкой. Обычно рекомендуется проводить очистку раз в несколько лет, чтобы удалить накопившийся ил и обновить активный биоценоз. Важно следить за состоянием септика и проводить очистку вовремя.

Не забывайте о регулярной проверке и контроле, чтобы избежать проблем и обеспечить чистую и безопасную обработку сточных вод.