16.Биологическая очистка сточных вод.

Биологические методы применяются для очистки сточных вод от органических и неорганических соединений. Процесс основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания в процессе жизнедеятельности. В общем виде этот процесс идет в 2 стадии:

1. массопередача органических веществ из жидкости к поверхности клеток

2. диффузия веществ и окисление продуктов диффузии.

На скорость процесса очистки влияют:

- концентрация биомассы;

- концентрация субстрата и его качественный состав;

- температура протекания процесса;

- концентрация растворенного кислорода и т.д.

Биологическая очистка сточных вод может проходить в естественных условиях (на полях орошения, полях фильтрации, биологических прудах) и в искусственных сооружениях - аэротенках и биофильтрах разной конструкции. Биологическую очистку производственных сточных вод проводят обычно в искусственных условиях, где процессы очистки протекают с большей скоростью.

1. Аэробная биохимическая очистка

Аэробная биохимическая очистка – минерализация органического вещества промышленных или бытовых стоков, происходящая в результате его окисления при содействии аэробных микроорганизмов (минерализаторов) в процессе использования ими этого вещества в качестве источника питания в условиях интенсивного потребления микроорганизмами растворенного в воде кислорода.

С₆Н₁₂О₆+6О₂=6СО₂+6Н₂О

Наиболее универсальным способом обработки сточных вод является обработка активным илом. Сточные воды смешивают с илом, образовавшимся в результате предварительного окисления вод, поэтому способ и получил такое название.

В ходе очистки активный ил время от времени выводят из очистных сооружений, так как его количество растет. Часть его при этом используется в качестве ценного удобрения, если нет тяжелых металлов, часть стабилизируют, т.е. обрабатывают избытком кислорода для удаления всевозможной органики, предотвращающая таким образом гниение. Часть поступает на анаэробное разложение. Аппаратура для аэробной биохимической очистки представляет собой т.н. аэротенк или окситенк

Рис.. Принципиальная схема окситенка

Аэротенки по конструкции аналогичны отстойникам, в которые помещают активный ил – микроорганизмы и подают сжатый воздух, обеспечивающий интенсификацию процесса окисления органических примесей.

Окситенки – модификации аэротенков, в которые вместо сжатого воздуха подают газообразный кислород. При этом процессы окисления существенно интенсифицируются, однако усложняются условия эксплуатации вследствие взрывопожароопасности кислорода. На машиностроительных предприятиях аэротенки и окситенки используют редко

2. Анаэробная биохимическая очистка.

В случае, если БПК намного выше нормы, а также для удаления избытка активного ила и отходов сельскохозяйственных продуктов применяют анаэробную биохимическую очистку в метантенках (реактор с мешалкой и теплообменником). При этом источником кислорода в воде служат группы кислородосодержащих анионов: NO₃^–, SO₄^2–, CO₃^2–.

Конструктивно метантенк представляет собой цилиндрический (диаметром до 20 м и более) или прямоугольной железобетонный резервуар с коническим днищем и герметичным перекрытием

Впуск свежего осадка производят по трубе. Выделяющийся из метантенка газ содержит, об. %: СН₄ – 60-65; СО₂ – 16-34; N₂ и Н₂ – по 0-3. Его теплотворная способность составляет обычно около 20 тыс. кДж/м³

В основе метанового брожения лежит способность сообществ определенных микроорганизмов в ходе жизнедеятельности сначала в фазе кислого водородного брожения с помощью бактерий гидролизовать сложные органические соединения до более простых, а затем с помощью метанобразующих бактерий превращать их в метан и в угольную кислоту.

Не все органические вещества разлагаются на станциях биохимической очистки. Так, практически не разрушаются бензин, красители, мазут и др. Эффективность биохимической очистки на самых современных установках составляет 90% по органическим веществам и лишь 20-40% по неорганическим, т.е. практически не снижается солесодержание.

3. Биофильтры

Биофильтры по способу поступления воздуха в толщу загрузки делят на сооружения с естественной и принудительной подачей воздуха.

Естественную подачу применяют для очистки небольших количеств сточных вод (до 1000 м³/сут).

В биофильтрах с принудительной подачей воздуха сточная вода по трубопроводу 3 поступает в фильтр 2, через водораспределительное устройство 4 равномерно разбрызгивается по площади фильтра, а далее проходит через загрузку 5. для интенсификации окисления органических примесей через трубопровод 1 и опорную решетку 6 подается сжатый воздух в противоток с направлением фильтрования. Очищенная вода выводится из фильтра через трубопровод 7. Производительность таких биофильтров достигает 50 тыс.м³/сут.

Высота слоя загрузки биофильтра с естественной подачей воздуха обычно не превышает 2 м, при принудительной подаче она достигает 4 м. Фильтрующим материалом служат шлак, щебень, керамзит, гравий, пластмасса (в виде колец Рашига, пластин, решеток и т.п.).

Рис.. Схема биологической фильтра

19.Основные характер-ки отходов, их классификация и кодирование.

Воздействие отходов на ОС зависит от их кач-го и кол-го состава. Отходы представляют собой неоднородные по хим составу сложные поликомпонентные смеси в-в, обладающих разнообраз-ми физ-хим св-вами. Основными показателями отходов, позволяющими характериз-ть их как вредные и опасные для биосферы явл: токсич-ть, хим актив-ть, коррозионная актив-ть, биол акт-ть, пожаровзрывоопасность.

Опасность отходов для ОС возрастает в тех случаях когда отходы обладают св-вами, способствующими миграции компонентов ОС: растворимость, нестабильность, летучесть, пылеобразование. Переработка отходов затруд-ся тем,что многие виды отходов обладают структурной связью.

Структурная схема обращения с отходами (схема)

С учетом отраслевого принципа классификации отходов промышл-го произв-ва делятся на: отходы черн и цветн металлургии, хим,угольн, деревообрабат-ей, и др обл-ти промыш-ти. Кроме того может примен-ся класс-ия по агрегатн состоянию. При опред-ии технологии обращ-ия с отходами польз-ся классиф-ей по степени горючести и токсичности. Может примен-ся сис классиф-ии отходов по производ-ым циклам, основанная на отраслевом принципе. Такая сис позволяет выявить операции, на кот образ-ся побочные продукты, непредусмотренные основным технологич-им циклом. Класс-ия отходов по физ-хим св-вам оперирует кач-ми показателями, что особенно важно для оценки влияния отходов на ОС (химически активные отходы). Степени опас-ти отходов зависит от класса и конц-ции токсич в-в ,от синергетического эффекта (совместного) многих компонентов. Блок-схема оценки опасности отходов.

Для обоснованного выбора сис классиф-ия отходов целесообразно принимать во внимание отличительные особенности отходов в сравнении с первич сырьем и материалом. По отличит-ым признакам все отходы можно объединить в 3 группы: 1.отходы,кот в отличии от первич сырья, имеют неблагоприятные хар-ки однородности, частоты и состава. 2. отходы произ-ва и потребл-ия, для кот неопределенно дальнейшее применение, хотя для первичного продукта запланирована возмож-ть использ-ия его в кач-ве вторич сырья. 3. первич сырье или продукт производства, кот в процессе перераб-ки и эксплуат-ии превращ-ся в отходы с однородным ухудшением или потерей ими ряда потребит-их кач-в и приобретение нов св-в, нехарактерных или полностью отсут-их у первич продукта.

В соответ с классификатором токсич пром отходов они делятся на 4 класса опасности: 1. цианиды, ртуть, оксиды меди, хрома, кадмия, никеля, хлорорганич соед. 2. мышьяк, нефтепрод-ты, спирты, смолы, серная к-та, фенол, толуол. 3и4. отходы, соед те же опасн в-ва, что и у 1и2 классов, но в незначит конц-ях.

Для единого подхода класс-ии отходов в 1997 г введен в д-вие Фед классификацион каталог отходов, представл-ий собой перечень видов отходов , систематизиров-х по совокуп-ти след приоритет признаков: происхожд-е отходов; агрегат сост, хим состав, экол опасность. Вид отходов классиф-ся как совокуп-ть отходов, кот имеют одинак классифик-ые признаки и по хим составу соотв-т одному и тому же уровню экол опасности. В соотв с каталогом отходы класс-ся по 5 взаимосвяз-м уровням в виде блоков, групп, подгрупп, позиций, субпозиций. Ключевое значение имеет класс-ия отходов по 1 уровню, осущ-ся по признаку происхожд-ия отходов. В соот с ним все отходы м б : 1. органич прир происх-ия, 2и3. отходы минер и хим происх-ия. 4. отходы коммунальные. Класс-ия отходов по след 2 уровням, т.е. группа и подгруппа дает более развернутую хар-ку происхожд-я отходов, в т ч хар-ет принадлежность к определен виду произв-ва или технологии. 4и5 уровни класс-ии отражают состав и св-ва отходов, в т ч агрегат состав и степень их опасн-ти. В соотв-ии с данной класс-ей осущ-ся кодир-е видов отходов. Код 10000Л : 1-я цифра – блок, 2-я – группа, 3-я – подгруппа, 4-я – позиция, 5-я – субпозиция. В 6-ом разряде кода исп-т буквенные символы, хар-е виды опасн-ти отходов. Л – легковоспламен-ся жидк отходы, П – пожароопасн отходы, В – взрывоопасн отх, С – самовозгор-ся отх, И – отх, способные вызвать инфекцион заболев-я у людей и живот, К – отх, хар-ся коррозион св-вами, Т – отх, способ-е выд-ть токсич газы при контакте с водой или воздухом.

Кач проведение класс-ии отходов невозм-но без анализа их хар-ик, составл-их основу паспортных отх. Пар-ры отх, вкл-е в паспорт не только опред-т дальнейший порядок обращ-я с отх, но и учит-т разл экол факторы. Формы паспортизации отх могут соотв одному из 3 видов: 1. учетно-статистич паспортизация отх явл сводом отраслевых, регион-х сведений об отходах и вып-ся в форме статистич отчетности. 2. кодастровая форма паспортизации отх предусм-т исп-ие отх в кач-ве вторич материальн рес-сов. 3. экол форма паспортизации отх явл неотъемлемой формой как экол паспорта так и всех остальных форм паспортизации отх.

Данный стандарт устан-т сод-е и порядок заполнения паспорта и порядок заполнения осн-го док-та, достоверно свидет-го о степени и виде опасности, осн ресурсных и сырьевых хар-ик отх и распр-ся на любые отх произ-ва и потребления, образ-ся складированные и потребляемые, включая отх, явл-ся рез-тами трансграничных перевозок из-за рубежа и за рубеж. Паспорт явл обязат составной частью технологич докум-ии на любые отх на всех этапах их жизнен цикла. Паспорт должен сод-ть в текстовой или таблич форме достоверную инф-ю обязат-го характера, необх-ю д принятия решения любого уровня о порядке обращ-я с отх в зав-ти от вида или степени их опасности д здор и жизни людей, обесп-я треб-й охраны ОС, т ж необх-х и целесообраз-х способах их исп-ия в кач-ве вторич сырья, либо о целесообраз-ти перераб-ки отх во вторич сырье. Паспорт должен сод-ть след разделы: 1. наимен-е отх, 2. наим-е и реквизиты предприятия, 3. кол-во обр-ся отх, 4. перечень опасн св-в отх, 5. происх-е отх, 6. состав отх и токсич-ть их комп-ов, 7. рекомендуемый способ перераб-ки, 8. пожаро и взрывоопас-ть, 9. корозион актив-ть отх, 10. реакцион способ-ть отх, 11. необх меры предосторож-ти при обращ с отх.