Одновременно с появлением в мировой практике первых образцов пневматических аэраторов, выполненных в виде перфорированных (дырчатых) труб, возникла проблема увеличения степени использования кислорода воздуха при аэрации смеси сточной воды с активным илом.
Вторая, не менее важная проблема аэрационных систем, заключается в поддержании активного ила во взвешенном состоянии во всем объеме аэротенка. Затраты электроэнергии, обеспечивающие выполнение указанных функций, составляют 60 – 80 % от общего количества электроэнергии, потребляемой комплексом очистных сооружений.
Поэтому вместо перфорированных крупнопузырчатых аэраторов стали разрабатываться мелкопузырчатые аэрационные системы. В отечественной практике, на протяжении многих десятилетий 20-го века, эксплуатировались мелкопузырчатые аэрационные системы с использованием фильтросных пластин, изготовленных из шамота с различными добавками (в зарубежной практике пластины изготавливались из Al2O3 или фарфоровых гранул).
Основным недостатком фильтросных пластин являются:
– постоянное засорение пор, приводящее к ухудшению распределения воздуха и увеличению напора за счет повышающегося сопротивления. Через 4 – 5 лет работы аэрационной фильтросной системы потери напора увеличиваются в 5– 6 раз, а через 7 – 12 лет их необходимо менять;
– сложность и трудоемкость монтажных и ремонтных работ.
Отмеченные недостатки вызвали необходимость разработки новых конструкций пористых аэраторов.
Следующим этапом совершенствования мелкопористых аэраторов стала разработка керамических трубчатых аэраторов (Кучинский завод керамических изделий). Применение их вместо фильтросных пластин позволило избежать затруднений с монтажом и ремонтом. Кроме этого, по сравнению с пластинами, у трубчатых аэраторов наблюдается значительная прочность и устойчивость к осадочным деформациям. Указанные преимущества трубчатых керамических аэраторов инициировали разработку мелкопористых трубчатых аэраторов, выполненных из пластмасс или стеклотканей фирмы «Экотон», «Экополимер», «Полисток». Начиная с 90-х годов 20-го века на большинстве очистных комплексовУкраины и во многих регионах России была произведена замена существовавших керамических аэраторов на пластмассовые аэраторы указанных фирм.
Опыт эксплуатации пластмассовых аэраторов свидетельствовал как об их преимуществах, так и о недостатках (биологическая, химическая и временная деструкция, повышенные потери напора и др.). Поэтому в последние годы появились разработки «НПФ Титан» Москва и уже налажено производство и продажа изделий нового поколения трубчатых керамических аэраторов, в которых в оптимальном сочетании использованы преимущества всех вышеотмеченных типов аэраторов (конструктивные, композиционные, технологические и др.). Особо следует отметить преимущества исследованных нами характеристик: высокая прочность и пропускная способность за счет повышенной пористости, минимальные потери напора и регулируемый при производстве размер пор, возможность реализации различного конструктивного расположения аэраторов в аэротенке.
Одна из предлагаемых «НПФ Титан» схем установки указанных аэраторов полностью исключает возможность их засорения, что в конечном итоге приведет к долговременному их использованию до 30лет. Следует отметить, что замена существующих аэрационных систем на трубчатые керамические аэраторы «НПФ Титан» не требует значительных финансовых, материальных и трудовых затрат.
Нами были определенны значения коэффициента использования кислорода (КИК), эффективности аэрации, пропускной способности по воздуху, требуемого количества подаваемого воздуха на 1 кг БПК для различных аэрационных систем.