В некоторых системах оба эти элемента объединены в один реактор, выполняющий обе указанные функции (см., например, разд. 4.3.2).

4.3.1. Системы с рециркуляцией активного ила

На рис. 4.5 представлены примеры систем с активным илом с отдельными вторичными отстойниками. Аэротенк типа а может иметь прямоугольную или квадратную форму, или же это может быть окислительный канал или пруд (с дном из пластика или просто вырытый в земле/глине).

Реактор типа б узкий и длинный, он действует по принципу полного вытеснения, в то время как аэротенк типа в — это каскад реакторов идеального перемешивания, обычно имеющих прямо­ угольную форму.

Реактор с рассредоточенной подачей (тип г) обычно имеет продолговатую форму и работает по принципу полного вытеснения (напоминает реактор, работающий по принципу контактной стаби­ лизации, см. соответствующий раздел). Селекторная система (тип д) обычно состоит из последовательно соединенных маленького и большого реакторов идеального перемешивания; последний может быть прямоугольным или квадратным, или же это может быть окислительный канал либо пруд.

Вне зависимости от конструкции в реакторе должно обеспе­ чиваться достаточное перемешивание, так чтобы ил находился во взвешенном состоянии, а, следовательно, в контакте с подаваемым стоком. Обычно это достигается посредством аэрации, однако потребность в кислороде может быть настолько невелика, что соответствующий поток воздуха не будет вызывать необходимого перемешивания, или же сама система аэрации из-за особенностей ее конструкции не будет его обеспечивать.

Базовая схема систем, перечисленных на рис. 4.5, приведена на рис. 4.6. Она включает два отдельных реактора и предусматривает возврат ила Q4 .

При любой конструкции реактора в аэротенк постоянно пода­ ется воздух. Это необходимо для поддержания в нем такой кон­ центрации кислорода, которая обеспечивает достаточно высокую скорость удаления загрязнений.

Скорость удаления субстрата гу^ для всех таких систем определяется уравнением

rv,S = (^MaKc/YMaKc)(S2/(S 2 + K s)(S 0 2,2/(S 0 2 ,2 -fK s,0 2))XB,2, (4.18)

Подобно всем другим выражениям, описывающим биологиче­ скую очистку, выражение (4.18) упрощено. Например, правильнее было бы использовать концентрацию живой гетеротрофной биомас­ сы Хв,н. При этом, само собой разумеется, должны быть заменены

И константы /ХМакс И Y MaKc.

Уравнение массового баланса для всей системы с активным илом для растворимого органического вещества выглядит следу­

где vxs —стехиометрический коэффициент гидролиза.

Изменение концентрации активного ила (биомассы) в реакторе полного вытеснения обычно столь незначительно, что при расчетах им можно пренебречь. Напротив, концентрация растворенного органического вещества изменяется от значения, характеризующе­ го смесь сточной воды и возвратного ила (воды), до значения, характеризующего обработанную воду.

4.3.2. Системы с совмещенным аэротенком и отстойником

Система с активным илом может иметь всего один реактор, кото­ рый выполняет одновременно функции аэротенка и отстойника. На некоторых типах станций два реактора могут образовывать такую систему, которая в принципе может рассматриваться как состоящая из одного реактора, выполняющего несколько функций. Рис. 4.7 дает представление о такого рода конструкциях.

При проведении расчетов процессов, протекающих в таких реакторах, возникает проблема с «разделением» в соответствии с базовой схемой (рис. 4.6) реактора на две части — аэрируемую часть объемом У2 и отстойник объемом Угд. В системах такого типа обычно невозможно установить объем и концентрацию возвратного ила Q4 и Х 4.

Системы с частичным физическим разделением двух функций (рис. 4.7, типы в, г и отчасти д) позволяют разделить и объемы, в которых происходят два процесса. В системах типа а и б реакторы, в которых происходят аэрация и осаждение, фактически не разделены: указанные процессы протекают в одном и том же

а—

__ ^

Одиночный окислительный канал

б-----

SBR-реактор (реактор последовательного периодического действия)

Рис. 4.7. Системы с активным илом с одним реактором. Обычно форма реактора не влияет на происходящие в нем процессы.

реакторе, но в разное время. Если, например, окислительный канал (тип а) половину времени служит отстойником, то можно записать:

Vo6i4 = V 2 + V 2,3

V 2 = У о б Щ/ 2

V 2>3 = У общ /2

То же относится и к системе SBR, в которой на какое-то время аэрация прекращается и реактор выполняет функции отстойника.

Чтобы можно было провести те или иные расчеты, например, рассчитать нагрузку на ил, эффективность удаления органического вещества и т. д., необходимо знать объем аэротенка V 2. На станциях типа а и б (рис. 4.7) объем воды постоянно меняется, что еще более