Растворённый кислород и запах на очистных: почему компрессор работает, а сероводород остаётся

Когда очистные начинают пахнуть, первое решение — поставить компрессор мощнее. Иногда это помогает, а иногда запах становится сильнее, вода на выходе мутнее, а счёт за электроэнергию выше. Причина в том, что биологии нужен не воздух, а растворённый кислород в нужной зоне, а сероводород образуется именно там, куда кислород не доходит.

Воздух в трубе и кислород в воде — разные величины

Компрессор подаёт воздух, аэратор дробит его на пузырьки, и за время подъёма пузырька в воду переходит только часть кислорода. Остальное уходит в атмосферу. Микроорганизмы используют лишь то, что растворилось. Поэтому гудящий компрессор ещё не означает, что в ёмкости есть кислород.

Сколько кислорода реально растворится, зависит от многих факторов. Мелкие пузырьки отдают кислород лучше крупных. Чем глубже стоит аэратор, тем дольше пузырёк в воде. Тёплая вода удерживает меньше кислорода, чем холодная: при насыщении это около 11 мг/л при 10 °C и около 8 мг/л при 25 °C, поэтому летом при той же подаче воздуха запас меньше. Чем больше органики пришло со стоком и чем больше активного ила в ёмкости, тем быстрее кислород расходуется. Засорённые аэраторы и застойные углы, куда пузырьки не доходят, снижают его ещё сильнее. Об энергетической стороне — сколько стоит лишний воздух и как его сократить — подробно в статье о расходе электроэнергии очистных.

Где и как измерять кислород

Растворённый кислород измеряют датчиком — стационарным в ёмкости или переносным оксиметром. Одна точка почти ничего не говорит. Смысл даёт профиль: замеры в начале и в конце аэробной зоны, у стенок и в углах, на разной глубине и в разное время суток — в утренний пик и ночью. Если в середине ёмкости 2 мг/л, а в углу ноль, в этом углу уже идут анаэробные процессы.

Ориентиры по зонам такие. В аэробной зоне обычно держат 1,5–3 мг/л. В аноксидной кислорода должно быть мало, ниже примерно 0,5 мг/л, иначе денитрификация тормозится. Зачем схеме нужны зоны с разным кислородом, разобрано в статье об анаэробной, аноксидной и аэробной зонах.

Сами показания читаются в связке с тем, что видно на выходе. Кислород около нуля при работающем компрессоре означает, что потребление выше подачи: ёмкость перегружена органикой, аэраторы засорены или воздух уходит мимо, крупными пузырями у одной стенки. Кислород, который падает в утренний пик и восстанавливается ночью, говорит о том, что аэрации хватает только на среднюю нагрузку. Высокий кислород при мутном сбросе указывает не на нехватку воздуха, а на проблему с илом или отстаиванием, и добавлять воздух здесь бесполезно.

Там, где кислорода нет совсем, оксиметр показывает ноль и перестаёт различать состояния. Здесь помогает второй прибор — датчик окислительно-восстановительного потенциала (ОВП, показывает, насколько среда окисляющая или восстанавливающая). Ориентировочно: аноксидная зона с нитратами держится около нуля милливольт, а заметно отрицательные значения, примерно ниже −200 мВ, указывают на условия, в которых бактерии начинают восстанавливать сульфаты. Абсолютные значения зависят от электрода, поэтому важнее следить за изменением показаний во времени, чем сравнивать их с чужими цифрами.

Откуда берётся сероводород

Бактерии окисляют органику тем окислителем, который есть под рукой. Пока есть растворённый кислород, работают аэробные. Когда кончается кислород, часть бактерий переходит на нитраты. Когда нет ни того, ни другого, в работу вступают сульфатредуцирующие бактерии: они используют сульфаты, которые всегда есть в воде, и выделяют сульфиды. При нейтральном и кислом pH заметная часть сульфидов существует в виде растворённого газа — сероводорода, и он выходит в воздух.

Сульфатредукции способствуют одни и те же условия: много органики, старый накопленный ил, долгое пребывание стока без кислорода, застойные зоны, жировая корка на поверхности, плохая вентиляция. Классические места — старые септики, многокамерные бетонные ёмкости, канализационные насосные станции с долгим застоем в приёмном резервуаре и длинные напорные трубопроводы.

Сероводород опасен не только запахом. В газовом пространстве над стоком он превращается в серную кислоту и разрушает бетон и металл. В высоких концентрациях он ядовит и перестаёт ощущаться обонянием, поэтому спускаться в колодцы и ёмкости без проверки газоанализатором и без страховки нельзя.

Почему аэрация старой ёмкости может усилить запах

Если в ёмкости годами копились ил, жир и сульфиды, резкое включение мощной аэрации даёт обратный эффект. Пузырьки выносят растворённый сероводород в атмосферу — запах над люком становится сильнее. Воздух взмучивает старый осадок, вода на выходе мутнеет. Появляется пена. Отстаивание нарушается, и ил уходит со сбросом. Первые недели после такого «ремонта» часто хуже, чем до него.

Работающая последовательность другая. Сначала откачивают старый ил и оценивают реальный рабочий объём. Затем разделяют аэрируемую зону и зону отстаивания, организуют направленное движение потока, например эрлифтом, и запускают аэрацию постепенно, давая биомассе нарасти. Переделку существующих ёмкостей по такой логике описывает разработка SOLVIA Retrofit Module.

Там, где полную аэрацию организовать нельзя, например в напорном трубопроводе или большой насосной, применяют другой приём: переводят среду из сульфатредукционного режима в аноксидный, дозируя нитратсодержащий реагент. Бактерии предпочитают нитраты сульфатам, и образование сероводорода снижается. Реагент подают станцией дозирования, а дозу подбирают по замерам, а не на глаз. Для насосных станций добавляются сокращение времени застоя, регулярная очистка от осадка и вентиляция с очисткой отходящего воздуха.

Избыток кислорода тоже вредит

Обратная ошибка встречается не реже. Слишком интенсивная аэрация разбивает хлопья активного ила, и он хуже оседает. Появляется пена. Если иловая смесь с высоким кислородом возвращается в аноксидную зону, кислород тормозит там денитрификацию. И всё это стоит электроэнергии, которая не даёт прироста качества.

Часто избыток воздуха возникает потому, что одной и той же подачей решают две разные задачи — насыщение кислородом и перемешивание. Ночью, когда нагрузка мала, кислорода нужно немного, а перемешивание требуется прежнее. Разделение этих функций лежит в основе подхода SmartAeration.

Что дальше

Прежде чем менять компрессор или добавлять аэраторы, соберите картину кислородного режима:

✓суточный и пиковый расход стока и наличие кухни, прачечной или производства;
✓объёмы ёмкостей, тип и глубину установки аэраторов, тип компрессора;
✓замеры растворённого кислорода в нескольких точках и в разное время суток;
✓показания ОВП в зонах без аэрации, если есть датчик;
✓уровень ила и дату последней откачки;
✓где и когда сильнее пахнет: над ёмкостью, на выпуске, у насосной;
✓признаки на выходе: мутность, вынос хлопьев, пена.

С этими данными видно, чего не хватает: кислорода в нужной зоне, времени, разделения зон или удаления старого ила. Оборудование для ступеней до и после биологии собрано в разделе промышленной очистки стоков.