8. Биологическая очистка сточных вод в природных условиях.

Поля орошения – это специальные подготовленные земельные участки; очистка идёт под действием микрофлоры солнца, воздуха и под влиянием живой растительности, растений.

Поля орошения лучше всего устраивать на печаных или суглинистых почвах. Грунтовые воды не выше 1.25 м от поверхности.

В почве полей орошения находятся бактерии, дрожжи, грибы, водоросли и др. Сточные воды содержат бактерии. Если на полях не выращиваются сельскохозяйственные культуры, и они предназначены только для биологической очистки сточных вод, то они называются полями фильтрации.

Поля орошения после биологической очистки сточных вод используется для выращивания зерновых и силосных культур, трав, овощей.

Поля орошения имеют следующие преимущества перед аэротенками:

1 – снижается капитальные и эксплуататорские затраты;

2 – вовлекаются в сельскохозяйственный оборот малопродуктивные земли.

3 – обеспечивается получение устойчивых и высоких урожаев.

Механизм:

Сточные воды в процессе биологической очистки проходят через фильтрующий слой почвы, в котором задерживаются взвешенные и коллоидные частицы, образуя плёнку, а проникающие O2 окисляет органические вещества, превращая их в минеральные соединения.

Сточные воды на поля орошения могут поступать через полиэтиленовые или асбоцементные трубчатые увлажнители, т.е. подпочвенное орошение.

Биологические пруды – каскад прудов, состоящий из 3-5 ступеней. С естественной аэрацией (глубина их 0,5-1м). Хорошо прогревается солнцем. С искусственной аэрацией (механическим или пневматическим путём, компрессором) (глубина – 3,5м). Нагрузка по загряз нениям повышается в 3-3,5 раза.

9. Биохимическая очистка сточных вод в аэротенках.

Основной способ очистки сточных вод, содержащих загрязнения органического происхождения, заключающийся в минерализации этих загрязнений вследствие жизнедеятельности микроорганизмов. В процессе дыхания микробов органические вещества окисляются и освобождается энергия, необходимая для жизненных функций микроорганизмов. Часть энергии идет на процессы синтеза клеточного вещества, т. е. на увеличение массы бактерий, количества активного ила и биологической пленки в очистных сооружениях.

В минерализации органич. соединений сточных вод участвуют бактерии, к-рые по своему отношению к кислороду разбиваются на 2 группы: аэробные (использующие при дыхании растворенный в воде кислород) и анаэробные (развивающиеся в отсутствии свободного кислорода). 

Достоинства: несложное аппаратное оформление, невысокие эксплуатационные затраты.

Недостатки: большие капитальные затраты, необходимость предварительного удаления токсичных веществ, строгое соблюдение технологического режима очистки.

Возможность биохим окисления устанавливают по отношению БПКполн и ХПК, к – рое называется биохим показателем.

БПК – биохим потребность в кислороде или кол-во кислорода, использованного при биохим процессах окисления орг вещ-в (не включая процессы нитрификации) за определенный промежуток времени.

БПКполн – полная биохим потребность в кислороде до начала процессов нитрификации.

ХПК – хим потребность в кислороде, т.е. количество кислорода, эквивалентное количеству расходуемого окислителя, необходимого для окисления всех восстановителей содержащихся в воде.

По биохим показателю концентрации загрязнений и токсичности пром сточные воды делят на 4 группы:

1. Имеет биохим показатель выше 0.2. к этой группе относятся сточные воды пищевой промышленности, прямой перегонки нефти, синтетических жирных к – т, белково-витаминных концентратов и др. орг загрязнители этой группы не токсичны для микробов;

2. Имеет показатель в пределах 0.10 – 0.02. в эту группу входят сточные воды коксования, азотнотуковых, содовых заводов.

Эти воды после мех очистки м.б. направлены на биохим окисление;

3. Имеет показатель 0.01 – 0.001. к ней относятся сточные воды процессов сульфирования, хлорирования, производства масел и ПАВ, сернокислых заводов, предприятия черной металлургии, тяжелого машиностроения и др. эти воды после мех и физ-хим локальной очистки м.б. направлены на биохим окисление;

4. Имеет показатель ниже 0.001. сточные воды этой группы в основном содержат взвешенные частицы. К этим водам относятся стоки угле- и рудообогатительных фабрик и др. для них используют мех методы очистки.

Очистка в искуственных сооружениях.

Аэротенки – железобетонные аэрирующие резервуары. Арированная смесь сточной воды + активный ил.

Аэротенки подразделяются:

1. по гидродинамическому режиму (аэротенки – вытеснители(а); аэротенки – смесители(б); промежуточного типа – с рассредоточенным водородом сточных вод);

2. по способу регенерации активного или (с отдельной регенерации и без отдельной);

3. по нагрузке на активный ил (высоконагруженные для неполной очистки и обычные или низконагруженные);

4. по количеству ступеней (1-х, 2-х, многократные);

5. по режиму ввода сточных вод (проточные, полупроточные, контактные и др.);

6. по конструктивным признакам:

При наличии вредных примесей и БПК > 150 мг/л – с регенерацией.

Окситенки – это сооружения биологической очистки, в которых вместо воздуха используется технический кислород или воздух, обогащенный кислородом.Его отличие – повышенная концентрация ила.

Анаэробные методы очистки осуществляются в метантенках.

10.Очистка сточных вод в биофильтрах.

Схемы установок для очистки сточных вод биофильтрами:

Биофильтры-сооружения в корпусе которых размещается кусковая насадка(загрузка) и предусмотрены распределит-ые устройства для сточной воды. В биофильтрах сточн вода фильтруется ч/з слой загрузки,который покрыт пленкой из м/о. М/о биопленки окисляют органич в-ва, используя их как источник питания и энергии. В рез-те из сточной воды удаляются органич соединения, а масса активной биопленки увелич. Отработанная биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра.В кач-ве хагрузки используют материалы высокой плотностью и удельной поверх-тью(щебень, различные Ме и пластмассовые сетки.)

11.Анаэробные м-ды биохим очистки.

Анаэробные м-ды обезвреживания используют для сбраживания осадков, образующихся при биохимической очистке производственных сточных вод, а также как первую ступень очистки очень концентрирован­ных промышленных сточных вод. В завис-ти от конечного вида продукта различают виды брожения: спиртовое, пропионово-кислое, молочнокислое, метановое и др. Для очистки сточных вод используют метановое брожение, процесс сложный и многостадийный. Процесс метанового брожения состоит из двух фаз: кислой и щелочной (или метановой). В кислой фазе из сложных органических в-в образуются низшие жирные к-ты, спирты, ами­нокислоты, аммиак, глицерин, ацетон, сероводород, диоксид углерода и водород. Эти промежуточные продукты в щелочной фазе образуют метан и диоксид углерода. Варианты естеств биохимич очистки сточных вод:

1)СО₂ + 4Н₂А → СН4 + 4А + 2H₂O-основная реакция метаноообразования

Где Н₂А - органическое вещество, содержащее водород. 2)Возможны реакции в присутствии и отсутствии водорода: CO₃+3H₂ → CH₄+H₂O; 4CO+2H₂O → 3CO+CH₄. 3)Метан может образовываться в рез-те распада укс к-ты: СН₃СООН → СН₄ + СО₂, СО₂ + 4Н₂ → СН₄ + 2H₂O.

4) При очистке сульфатсодержащих пром стоков, процесс протекает при участии сульфатвосстанавливающих бактерий: 5AH₂+SO^2-₄ → 5A+H₂S+4H₂O 6) При денитрификации в анаэробных условиях:6АН₂ + 2NO₃- → 6А + 6H₂O + N₂.

Процесс брожения проводят в метантенках-это герметически закрытые резервуары.

1-корпус; 2-труба; 3-мешалка; 4-змеевик

Основными параметрами анаэробного сбраживания явл тем-ра, доза загрузки осадка и степень его перемешивания. Процессы сбраживания ведут в мезофильных (30-35°С) и термофильных (50-55°С) условиях. Полного сбраживания органических в-в в метантенках дос­тичь нельзя. В среднем степень распада органических в-в составляет около 40 %. При сбраживании выделяются газы, которые в среднем содержат до 65% метана и до 34% оксида углерода (биогаз).

12.Обработка осадков

Осадки делятся на: -Осадки в основном минерал-го состава; -Осадки органич состава; -Смешанные осадки, содержащие как органич так и минер-ые в-ва. Осадки характериз-ся: -содержание сухого в-ва(в г/л или в %); -содержание беззольного в-ва (в % от массы сухого в-ва); -элементным составом; -кажущейся вязкостью и текучестью; -гранулометрическим составом. Осадки представляют собой труднофильтруемые суспензии. В них содержится свободная и связанная влага. Свободная вода=60-65%, и может легко быть удалена из осадка. Связанная вода=35%. Из нее коллоидно-связанная вода обволакивает тв. частицы гидратной оболочкой, что препятствует их укрупнению.

Схема процессов обработки осадков

Уплотнение связано с удалением свободной влаги и явл 1ой технологич-ой операцией обработки осадков.При уплотнении в среднем удаляется 60% влаги и масса осадка сокращается в 2,5 раза. Наиболее трудно уплотеняется активный ил. Его влажность=99%.Взвешанные частицы имеют небольшой размер и плотную гидратную оболочку,которая препятствует уплотнению. Для уплотнения используется в основном гравитационный флотационный центробежный и вибрационный м-ды. Гравитационный м-д основан на оседании частиц дисперсной фазы, в кач-ве илоуловителей используют вертикальные и радианные отстойники.Для интенсификации процесса используют коагулирование осадков.Для этого их обрабатывают хлорным железом.

1-первичный отстойник; 2-аэротенк; 3-вторичный отстойник; 4-уплотнитель осадка из первичного отстойника; 5-флотатор; 6-емкость для уплотненного ила.

Флотационный м-д уплотнения осадков основан на прилипании частиц активного ила к пузырькам воздуха и всплывании вместе с ними на пов-ть. Для образования пузырьков воздуха может быть использован м-д электрофлотации и биофлотации,т.е за счет развития и жизнедеят-ти м/о при подогреве осадка до 35-55^оС.Продолжительность уплотнения 3-4ч.

Стабилизацию производят для разрушения биологически разлагаемой части органич в-ва на диоксид углерода, метан и воду. Стабилизацию ведут при помощи м/о в анаэробных и аэробных условиях. В анаэробных условиях процесс проводят в основном в метантенкахи перегнивателях.Высокая влажность и большое содержание белка в активном иле приводит к низкому выходу газа в анаэробных условиях,поэтому сбраживают только осадок, а активный ил подвергают аэробной стабилизации.Она закл в продолжит-ой обработке ила в аэрационных сооружениях. В рез-те такой обработки происходит окисление основной биологически разлагаемой части в-ва до угл газа,вода и аммиака.Оставшие органич в-ва становятся не способными к загниванию,т.е стабилизируются. Основной недостаток м-да-высокие затраты на аэрацию,продолжит-ть стабилизации избыточного активного ила от 7 до 10 суток.

1-аэротенк; 2-вторичный отстойник;3-илоуловитель; 4-стабилизатор

Кондиционирование осадков-предварительный процесс подготовки осадко вперед обезвоживанием или утилизацией, проводят для улучшения водоотдающих св-в осадков вследствии изменения структуры и форм связи воды. Кондиционирование проводят реагентным и безреагентным методом.

16. Рекуперация активного ила

Активный ил содержит 37-52% белков, 20-35% аминокислот, а также витамины группы В. Он может быть использован для кормления жив-ых, рыб, птиц. Разработ различные технологич схемы получения белково-витаминного кормового продукта. Произ-ва смеси кормовых дрожжей и получения технолог-го витамина В12 для комбикормовой промышленности. Получение витамина В12 сост из нескольких стадий. Актив ил уплотняется до влажности 95-96%, затем подкисляют Н2SO4 до рН=3 и направл в реактор где подогревают парами до 110 грдусов С. После охлаждения ила в центрифуге отделяют тв частиц, которые сушат, дробят и затем используют как удобрение, а остатки направляют в коагулятор, где обрабатывают щелочью до рН=5. В коагуляторе массу оставляют на 1-6ч, затем осадок отдляют на центрефуге, перерабатывают в удобрение, а фильтрат выпаривают , обрабатывают щелочью, сушат и дробят. Готовый продукт расфасовывают. Получение белка. Для этого активный ил обрабатывают HCl и в таких условиях условиях смесь выдерживают в течении 24 ч, при переодич перемешивании. После отделения воды, ил обрабатывают щелочью и выдерживают в течении 24ч. После этого жидкую фракцию отделяют от ила, нагревают до 80-90 градусов С, охлаждают до 25 градусов С и осаждают белок, добавляют 10% HCl, рН= 4,6-4,7. Затем белок сушат и расфасовывают. Получение активного ила. Высушенный избыточный ил подкисляют и смешивают с формальдегидом, затем проводят карбонизацию, т.е.пиролиз в печах без доступа воздуха при температуре 700-800 град С. В процессе карбонизации образ-ся летучие соединения – это смолы 28%, вода-25%, и 17% газа. Оставшийся карбонизат составл 30% и состоит из углерода . его подвергают активизации кислородом, водяным паром или углекислым газом. Активизация кислородом происходит при темпер=350-450 град С. Если использ водяной пар или углекислый газ используют катализатор – это карбонат калия и оптимал темпер процесса 750-1000 град С. После активизации проводят помол и рассев материала.

17. Хар-ка отходов

Отходы произ-ва – остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образующихся в процессе произв-ва продукции или выполнения работ и утратившие полностью или частично исходные потебит св-ва, а также сопутствующ в-ва, образующиеся в процессе произв-ва и ненаходящ применения в этом производстве. Отходы потребления – изделия и материалы, утратившие свои потребит кач-ва вследствии физич или морального износа(тв бытов отходы,образующ в следствии жизнедеят людей). Опасные отходы – отходы, котор в рез-те их реакционной способности или токсичности создают потенциал, опасность для здоровья человека или состоянием ОС самост-но либо при вступлении в контакт с др вещ-ми и ОС. Токсические промыш отходы – смеси физиолог актив в-в, образующихся в процессе технологич цикла в произ-ве и обладающ токсическим эффектом.

Твердые отходы делятся: 1) тверд производств отходы 2) тверд бытовые отходы.

По степени воздействия на организм человека: 1кл-чрезвычайно опасные, 2кл-высокоопасные, 3кл-умерено опасные, 4кл-малоопасные.

Тверд промышл отходы делят: 1) отходы металлоперераб производст подраздел 2) отходы металлургич производств подраздел 3) отходы стекольных и керамич производств 4) отходы при произв-ве матер синтетич химии 5) отходы из природно полимерных материалов(древесина,картон) 6) отходы отопит систем 7) волокнистые отходы 8) радиоактивн отходы.

Отходы из природных материалов делятся: 1) пищевые отходы(гниющие) 2) медицинские отходы 3) отходы полимерные из природ материалов.

Отходы из природных материалов делятся: 1) по источнику образования(растительные, минерал, химич, животные) 2) по степени использования (полностью используемые, частично используемые, неиспольз) 3)по агрегат сост (газообраз, жидкие, тв-ые, пастообразные) 4)по хим составу (органич, неорганич) 5) по происхождению (бытовые, произ-ые, промышлен, сельхоз, промысловые) 6) по возможности применения (вторичные материал ресурсы) 7) по способности к сам-му горению (горюч и негорюч)

18. Источники возникновения твердых отходов в материальном производстве.

Д обыча (месторождение)

С ырье

О богащение (месторождение, предприятие)

С ырьевой концентрат твердые отходы

П ереработка (предприятие)

П родукт

П рименение

Использов продукт