Читайте также:
|
1. Очистка сточных вод от органических веществ.
2. Очистка сточных вод от неорганических веществ.
3. Очистка сточных вод от радиоактивных веществ.
4. Очистка сточных вод от питательных веществ.
5. Очистка сточных вод от возбудителей болезней.
6. Очистка сточных вод от термальных загрязнений.
7. Переработка жидкофазных отходов, использование ценных компонентов.
8. Методы уменьшения объемов сточных вод.
9. Методы очистки атмосферы от газообразных и аэрозольных загрязнений.
10. Методы снижения и предотвращения выбросов загрязнителей в атмосферу.
11. Разработка и реализация новых технологий,
отличающихся отсутствием выбросов парниковых газов.
12. Методы очистки атмосферы от фтористых соединений.
13. Методы очистки атмосферы от радиоактивных веществ.
1. В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды.Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы былиневелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи срезким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительнымзагрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды иутилизировать их. Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения илиудаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения-сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье(сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода)Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические,физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, тометод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяетсяхарактером загрязнения и степенью вредности примесей.Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путемотстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсныечастицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками,септиками, навозоуловителями различных конструкций, а поверхностные загрязнения- нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками и др. Механическаяочистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимыхпримесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси,используются в производстве. Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляютразличные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями иосаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигаетсяуменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические иплохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических методов применяетсякоагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое применение находиттакже электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточныхводах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ.Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях - электролизерах.Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на свинцовых и медныхпредприятиях, в лакокрасочной и некоторых других областях промышленности.Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука, озона,ионообменных смол и высокого давления, хорошо зарекомендовала себя очисткапутем хлорирования.Среди методов очистки сточных вод большую роль должен сыграть биологическийметод, основанный на использовании закономерностей биохимического ифизиологического самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типовбиологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические прудыи аэротен0ки.В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистогоматериала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленкеинтенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служитдействующим началом в биофильтрах.В биологических прудах в очистке сточных вод принимают участие всеорганизмы, населяющие водоем. Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало -активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существабурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические вещества сточныхвод и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха.Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органическиезагрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды.Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожираябактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а посленее для удаления болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированиюжидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другиефизико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-бытовыхстоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятийнефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производствеискусственного волокна.
Основным методом очистки сточных вод от органических примесей является биологическое окисление (аэробное в присутствии кислорода и анаэробное в его отсутствие). Процесс биохимической очистки по своей сути — природный, его характер одинаков для процессов, протекающих как в водоёмах и очистных сооружениях, так и в сосудах для определения БПК. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов (биоценозом), включающим множество различных бактерий, простейших и более высокоорганизованных организмов (таких, как водоросли и грибы), связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями. Это сообщество принято называть активным илом. Последний содержит от 10бдо 1014 клеток на 1 г сухой биомассы (около 3000 мг микроорганизмов на литр сточной воды).
Аэробный процесс.Для жизнедеятельности живых организмов необходимо поддерживать соответствующие условия:
— температура процесса 20–З0 оС;
— рН среды 6,5–7,5;
— соотношение биогенных элементов БПКполн:N:Р не более 100:5:1;
— кислородный режим на уровне не ниже 2 мг О2/дм3;
— содержание токсичных веществ не выше: тетраэтилсвинца 0,001 мг/дм3, соединений бериллия, титана, шестивалентного хрома и оксида углерода 0,01 мг/дм3, соединений висмута, ванадия, кадмия и никеля 0,1 мг/дм3, сульфата меди 0,2 мг/дм3, цианистого калия 2 мг/дм3 и т.д.
Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК — биологическая потребность в кислороде или количество кислорода, использованного при биохимических процессах окисления органических веществ (не включая процессы нитрификации) за определенный промежуток времени (2, 5, 8, 10, 20 сут), в мг О2 на 1 мг вещества. БПКполн — биологическая потребность в кислороде до начала процессов нитрификации.
ХПК — химическая потребность в кислороде, то есть количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде. ХПК также выражается в мг О2 на 1 мг вещества.
Все органические соединения окисляются по-разному. Первичные спирты окисляются легче вторичных, а вторичные — легче третичных. Легко окисляются низшие органические кислоты с числом атомов углерода до 10. При большем их числе для окисления требуется определенная адаптация микроорганизмов. Скорость окисления тем ниже, чем длиннее углеродная цепь. Циклические углеводороды в целом окисляются труднее парафиновых. Практически не окисляются меламин, нитроформ, нитробензол, оксихинолин, пикриновая кислота, гексахлорбензол, гексахлорбутан, дихлорэтан, дихлорметан, тетрахлорбензол, циклогексан и др.
Анаэробный процесс.В этом случае происходит биологическое окисление органических веществ в отсутствие молекулярного кислорода за счёт химически связанного кислорода в таких соединениях, как SO2–4, SО32– и СО32–. Процесс протекает в две основные стадии: на первой образуются органические кислоты, на второй образовавшиеся кислоты преобразуются в метан и диоксид углерода:
орган. соед.+ О2 + ислотообраз. бактерии → летучие кислоты +
+ СН4 + СО2 + Н2 + новые клетки + другие продукты
летучая кислота + О2 + метанообраз. бактерии →СН4 + СО2 + новые клетки
Есть несколько типов биологических устройств по очистке СВ: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.
Биохимическая (аэробная) очистка, сточных вод проводится в специальных сооружениях: аэротенках, окситенках, биофильтрах, биологических прудах и т.д. На аэробную очистку направляются сточные воды с содержанием органических веществ (по БПК) до 5000 мг О2/дм3; конечная их концентрация — до 10 мг О2/дм3.
Поля орошения ¾ специально подготовленные земельные участки, используемые одновременно для очистки сточных вод и агрокультурных целей, т.е. для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей, а также для посадки кустарников и деревьев. Поля фильтрации предназначены только для биологической очистки сточных вод.
В биологических прудах в очистке СВ принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Биологические пруды предназначены для биологической очистки и для доочистки сточных вод в комплексе с другими очистными сооружениями. Их выполняют в виде каскада прудов, состоящих из 3-5 ступеней. Процесс очистки сточных вод реализуется по следующей схеме: бактерии используют для окисления загрязнений кислород, выделяемый водорослями в процессе фотосинтеза, а также кислород из воздуха. Водоросли, в свою очередь, потребляют диоксид углерода, фосфаты и аммонийный азот, выделяемый при биохимическом разложении органических веществ. Поэтому для нормальной работы прудов необходимо соблюдать оптимальные значения рН и температуру сточной воды. Температура должна быть не менее 6 °С, в связи с чем в зимнее время пруды не эксплуатируются.
Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. Следует указать и недостатки прудов: низкая окислительная способность, сезонность работы, потребность в больших территориях.
Поля орошения и биологические пруды располагают на местности, имеющей уклон ступенями для того, чтобы вода самотеком переливалась с одного участка на другой. Очистка от загрязнений происходит в процессе фильтрации вод через почву, в которой задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя в порах грунта микробиальную пленку. В глубокие слои почвы проникновение кислорода затруднено, поэтому наиболее сильное окисление происходит в верхних слоях почвы, т.е. на глубине до 0,2-0,4 м.
Сооружения для искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы:
• активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, окситенки);
• активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем (биофильтры).
В биофильтрах СВ пропускаются через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биологического окисления, именно она служит действующим началом в биофильтрах.
Биофильтры находят широкое применение при суточных расходах бытовых и производственных сточных вод до 20-30 тыс. м3 в сутки. Важнейшей составной частью биофильтров является загрузочный материал. По типу загрузочного материала их разделяют на две категории: с объемной и плоскостной загрузкой.
Биофильтры представляют собой резервуары круглой или прямоугольной формы в плане, которые заполняются загрузочным материалом. Объемный материал, состоящий из гравия, керамзита, шлака с крупностью фракций 15-80 мм, после сортировки фракций засыпается в резервуары слоем высотой 2-4м. Плоскостной материал выполняется в виде жестких (кольцевых трубчатых элементов из пластмасс, керамики, металла) и мягких (рулонная ткань) блоков, которые монтируются в теле биофильтра слоем толщиной 8 м. Сточная вода, подаваемая выше поверхности загрузочного материала, равномерно распределяется через него, при этом на поверхности материала образуется биологическая пленка (биоценоз), аналогичная активному илу в аэротенке. Загрузочный материал поддерживается решетчатым днищем, сквозь отверстия которого обработанная сточная вода поступает на сплошное дно биофильтра и с помощью лотков отводится из биофильтра во вторичный отстойник.
Биофильтры с объемной загрузкой эффективны при полной биологической очистке, при этом их производительность в зависимости от конструктивных особенностей составляет 200-800 г БПК на 1 м3 объема загрузочного материала в сутки.
Биофильтры с плоскостной загрузкой также могут применяться для полной биологической очистки; в этом случае их производительность достигает 2 кг БПК на 1 м3 в сутки благодаря развитой поверхности загрузочного материала и благоприятным условиям циркуляции воздуха в загрузочном материале. Но их целесообразнее применять в качестве 1 ступени двухступенчатой биологической очистки тогда, когда имеют место залповые выбросы высококонцентрированных производственных сточных вод или производится реконструкция очистных комплексов. В этом случае эффект работы биофильтров с плоскостной загрузкой составляет 0,5-0,7 %, но их производительность может достигать 5-10 кг БПК на 1 м3 в сутки.
Аэротенки — огромные резервуары из железобетона, очищающее начало — активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические веществ СВ и избыток кислорода, поступающего в сооружение потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.
В общем виде аэротенки работают по следующей схеме. Сточная вода после сооружений механической очистки смешивается с возвратным активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает во вторичный отстойник. Время нахождения в аэротенке обрабатываемой сточной воды в зависимости от ее состава колеблется от 6 до 12 ч. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается биоценозом активного ила. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механические или пневматические). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, откуда осевший на дно активный ил с помощью специальных устройств (илоотсосов) отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода либо поступает на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. В процессе биологического окисления происходит прирост биомассы активного ила. Для создания оптимальных условий ее жизнедеятельности избыток ила выводится из системы и направляется в сооружения по обработке осадка, а основная часть в виде возвратного активного ила снова возвращается в аэротенк. Концентрация иловой массы в аэротенке (доза ила по сухому веществу) составляет 2-5 г/л; расход воздуха 5-15м3на 1 м3 сточной воды; нагрузка по органическим загрязнениям 400-800 мг БПК на 1 г беззольного активного ила в сутки. При этих условиях обеспечивается полная биологическая очистка.
После отстаивания иловой смеси часть активного ила возвращается в аэротенок, а основная его часть поступает на переработку в метантенки или на иловые поля. Очищенная сточная вода направляется на доочистку или непосредственно в водоёмы.
Комплексы очистных сооружений, в состав которых входят аэротенки, имеют производительность от нескольких десятков до 2-3 млн м3 сточных вод в сутки.
Вместо воздуха для пневматической аэрации сточных вод может подаваться чистый кислород. Для такого процесса используют окситенки, несколько отличные по конструкции от аэротенков. Окислительная способность окситенков в 3 раза выше.
Способность активного ила к оседанию характеризуется иловым индексом,представляющим собой объем в мл, занимаемый 1 г ила в его естественном состоянии после 30-минутного отстаивания. Ил с индексом до 120 мл/г оседают хорошо, с индексом 120–150 мл/г удовлетворительно, а при индексе выше 150 мг/дм3 — плохо.
Основные технологические параметры процесса:
— температура в мезофильных условиях 25–37 оС, термофильных 50–60 оС;
— рН от 6,7 до 7,4 (повышение рН вызывает снижение скорости процесса брожения, а при рН выше 8 оно прекращается);
— концентрация органических веществ (по БПК) обычно выше 5000 мг О2/дм3, однако при высокой концентрации микроорганизмов (1-3 %) анаэробный процесс протекает и при более низком содержании органических веществ — вплоть до 1000 мг О2/дм3;
— как и в аэробном процессе, необходимы питательные элементы — соединения азота и фосфора, но вдвое меньших количествах;
— микробы чувствительны к наличию некоторых соединений, особенно пероксидов и хлор– и серосодержащих производных, поэтому в ряде случаев их приходится предварительно удалять.
Анаэробный процесс весьма чувствителен к залповым сбросам, а восстановление микрофлоры может продолжаться от 1 до 6 месяцев, хотя в нормальных условиях микрофлора может храниться 12-18 месяцев и начать работать в течение нескольких дней.
Степень обезвреживания органических соединений в этом процессе в расчете на единицу микробной массы значительно ниже, чем в аэробном (примерно 25 % от ее величины для аэробного процесса). Обычно это от 50 до 80 %, что явно недостаточно, однако суммарно оба процесса (аэробный и анаэробный) обеспечивают степень очистки от органических веществ (по БПК) до 99 %.
В анаэробном процессе по сравнению с аэробным образуется значительно меньше шлама — примерно 1/3-1/5 от его количества в случае аэробного процесса. Он значительно дешевле (нет аэраторов), но в связи с образованием метана взрыво– и пожароопасен.
Основная цель анаэробной обработки — уменьшение объёма активного ила или количества органических веществ в сточной воде, получение метана (до 0,35 м3 при нормальных условиях на 1 кг ХПК) и самое главное получение хорошо фильтрующегося и без запаха осадка. Осадки после фильтрации могут быть использованы в качестве удобрения в растениеводстве при условии, что содержание тяжёлых металлов в них не превышает ПДКП. Получаемый в метантенках газ содержит до 75 % (об.) метана (остальное — диоксид углерода и воздух) и используется в качестве горючего.
В метантенках перерабатываются активный ил и концентрированные сточные воды (обычно БПК > 5000 мг О2/мг), содержащие органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в ходе метанового брожения (в естественных условиях протекает на болотах).
6. Тепловые загрязнения связаны в основном с отводом водо-, теплоносителей в технологических процессах промышленности, а также систем энергопроизводителей и энергопотребителей в природные водоемы. Поступление термальных вод, например, с атомных электростанций, металлургических заводов, дает разницу температуры в водоемах до 30°С, что уменьшает содержание кислорода в воде, затрудняет нормальный газообмен, стимулирует вспышки цветения водорослей, повышает токсичность ядовитых веществ, нарушая биологическое равновесие.
Дата добавления: 2015-11-14; просмотров: 56 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| Here are a few ideas on how to use the Three Letter Word Puzzles. | | | Biochemical Energetics |