Аэротенк — не просто ёмкость, через которую пропускают воздух. Его рабочая среда представляет смесь сточной воды и активного ила: сообществ микроорганизмов, объединённых в хлопья. Аэрация поддерживает кислородный режим, а перемешивание препятствует преждевременному оседанию и обеспечивает контакт с субстратом. EPA[3][2][1] выделяет обе функции подачи воздуха.[1]
При обычной схеме после аэротенка смесь поступает во вторичный отстойник. Осевший ил частично возвращают в реактор, чтобы сохранить необходимую биомассу, а избыток выводят на обработку. Поэтому устойчивость процесса зависит и от реакции в аэротенке, и от способности отделить ил. Хорошее окисление не гарантирует чистого выпуска, если хлопья уходят с водой.[2]
Как биомасса удерживается и перерабатывает загрязнения
Часть органического углерода окисляется с выделением энергии, часть включается в новые клетки. Поэтому органика не целиком превращается в углекислый газ: возникает избыточный ил. Его дальнейшее обезвоживание, стабилизация и обращение составляют самостоятельную часть очистной системы.
Время пребывания воды и возраст ила — разные величины. Благодаря возврату ила клетки могут оставаться в системе гораздо дольше, чем отдельная порция воды. Это особенно существенно для медленно растущих групп, например нитрификаторов. Избыточное удаление биомассы может нарушить нужный процесс даже при достаточном объёме самого резервуара.[3]
Нитрификация переводит аммонийный азот в окисленные формы и дополнительно потребляет кислород и щёлочность. Она не равна удалению общего азота: для превращения нитрата в газообразный азот в обычных схемах предусматривают аноксические условия и подходящий источник электронов. Аэротенк с постоянно высокой аэрацией не обеспечивает автоматически всю цепочку удаления биогенных элементов.
От чего зависит результат эксплуатации
Нагрузка определяется не только концентрацией на входе, но и расходом воды. Условно, 1000 м³/сут с 200 мг/л вещества несут 200 кг/сут. При удвоении расхода и неизменной концентрации массовая нагрузка удвоится. Это арифметика потока, а не проектный норматив аэротенка; разные вещества имеют разную биодоступность и потребность в кислороде.
Снижение температуры замедляет биологические реакции, токсичный залповый сброс способен подавить сообщество, а нарушение осаждения ила ухудшает выпуск. Увеличение подачи воздуха помогает лишь тогда, когда ограничением был кислород: оно не устраняет автоматически токсичность, нехватку времени или неисправный отстойник. Загрязнение диффузоров также меняет реальный перенос кислорода.[1]
Работу аэротенка оценивают по качеству выпуска, нагрузке и устойчивости биомассы. Для компонентов, которые не удаляются биологической ступенью, предусматривают соответствующую доочистку.