Очистка от органических веществ - раздел Экология, Промышленная экология Основным Методом Очистки Сточных Вод От Органических Примесей Является Биолог...
Основным методом очистки сточных вод от органических примесей является биологическое окисление (аэробное, в присутствии свободного, растворённого кислорода и анаэробное, в отсутствие свободного кислорода, но за счёт связанного). 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 106 до 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 20-30 оС;
- рН среды 6,5-7,5;
- соотношение биогенных элементов БПКп : N : Р не более 100:5:1;
- кислородный режим - не ниже 2 мгО2/л;
- содержание токсичных веществ не выше: тетраэтилсвинца 0,001 мг/л, соединений бериллия, титана, шестивалентного хрома и оксида углерода 0,01 мг/л, соединений висмута, ванадия, кадмия и никеля 0,1мг/л, сульфата меди 0,2 мг/л, цианистого калия 2 мг/л и т.д.
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.
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 мгО2/л; конечная их концентрация - до 10 мгО2/л. Принципиальные схемы широко распространённых одно- и трехкоридорных аэротенков представлены на рис. 5.1 и 5.2.
Время пребывания сточных вод в аэротенке в смеси с активным илом колеблется от 6 до 10 ч. После отстаивания иловой смеси часть активного ила возвращается в аэротенк, а основная его часть поступает на переработку в метантенки или на иловые поля. Очищенная сточная вода направляется на доочистку или непосредственно в водоёмы. 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/л - плохо.
Рис. 5.1. Схема однокоридорного аэротенка
Рис. 5.2. Схема трёхкоридорного аэротенка
Общая схема очистки городских сточных вод представлена на рис.5.3.
Анаэробный процесс. В этом случае происходит биологическое окисление органических веществ в отсутствие свободного кислорода за счёт химически связанного в таких соединениях, как SO2-4, SO32- и CO32-. Процесс протекает в две основные стадии: на первой, образуются органические кислоты, на второй - образовавшиеся кислоты преобразуются в метан и диоксид углерода:
орган. соед. + О2 + кислотообраз. бактерии à летучие кислоты + СН4 +СО2 + Н2 + новые клетки + другие продукты
летучая кислота + О2 + метанообраз. бактерии à СН4 + СО2 + новые клетки
В метантенках перерабатываются активный ил и концентрированные сточные воды (обычно БПК > 5000), содержащие органические вещества, которые разрушаются анаэробными бактериями в ходе метанового брожения (в естественных условиях аналогичный процесс протекает на болотах).
Основные технологические параметры процесса:
- температура в мезофильных условиях 25-37оС, термофильных - 50-60оС;
- 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 мгО2/л, однако при высокой концентрации микроорганизмов (1-3%) анаэробный процесс протекает и при более низком содержании органических веществ - вплоть до 1000 мгО2/л;
- как и в аэробном процессе, необходимы питательные элементы: соединения азота и фосфора, но в двое 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 1кг 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.
Очистка от нефтепродуктов.Как уже отмечалось, нефтепродукты являются одним из важнейших загрязнителем гидросферы и этому вопросу будет уделено значительное внимание в главе, посвящённой экологическим проблемам переработки нефти, раздел 11.3 (Загрязнение гидросферы).
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Очистка от органических веществ
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Безотходные или чистые производства
Переход в «новое эволюционное состояние - ноосферу возможен лишь при сохранении циклов вещества и энергии, сложившихся в биосфере».
В.И. Вернадский
Рост производства и потребления сырья и образование отходов
Академик И.В. Петрянов-Соколов провел фундаментальное исследование развития промышленности, объемов использования природных ресурсов и образующихся отходов. Как показал анализ этого
Загрязнение окружающей среды
Выше говорилось о ресурсной части проблемы. На сегодняшний день не менее, а вернее более серьезной является вторая её часть -загрязнение окружающей среды. Все неиспользованное сырье, а это его осно
Состояние здоровья и продолжительность жизни
Состояние окружающей природной среды является одним из наиболее существенных факторов, формирующих здоровье людей. По оценкам ряда отечественных и зарубежных специалистов состояние здоровья людей н
Безотходное или чистое производство
В достаточно полном виде понятие безотходная технология было сформулировано на Общеевропейском совещании по сотрудничеству в области охраны окружающей среды (Женева, 1979 г.). На с
Закон СССР, 1987г.
«О государственном предприятии (объединении)»
В последние годы в связи с реализацией решений Конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992 г., Рио-д
Требования к технологическому процессу
Технологические процессы в безотходном производстве должны обеспечить:
- существенное снижение (малоотходное) или практически исключить (безотходное) образование отходов и
К готовой продукции,
включая побочную и попутно образующуюся:
- безопасность;
- длительность использования;
- обеспечение возможности и условий для возвращения продукции в пр
Требования к организации производства
При проектировании безотходного производства предъявляются особые требования к самой его организации:
- ключевым здесь является принцип системности. В соответствии с этим принципом каждый
Общественность и окружающая среда
Уильям О. Дуглас, член Верховного суда США отмечал, что «Корень всех проблем окружающей среды лежит в отношениях между людьми, их желаниях и привычках.» [12].
Изменения во взаимоотношениях
Экологическая этика
Восприятие и отношение общественности к экологическим вопросам определяются культурными традициями, социально-экономическими и политическими факторами.
К сожалению, многие
РХТУ им. Д.И. Менделеева
Получая высокое звание выпускника Института химии и проблем устойчивого развития РХТУ им. Д.И. Менделеева, клянусь всегда и везде:
- честно
Методы стимулирования
В настоящее время большинство ведущих ученых и предпринимателей развитых стран пришли к пониманию того бесспорного факта, что дешевле и эффективнее предотвращать нерациональное испо
Барри Коммонер, Замыкающийся круг
В целом по Российской Федерации валовые объёмы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников в промышленности в 2005 году составил – 20.4 млн.т (в 200
Очистка отходящих газов от оксидов азота
Основными источниками оксидов азота (NO, NO2 и продуктов их взаимодействия (N2O4 и N2O3) являются газы, образующиеся при сжигании топлива в ра
Очистка отходящих газов от фтор- и хлорсодержащих соединений
Очистка от фторсодержащих газов подробно описана в главе 10 при переработке фосфатного сырья, всегда содержащего значительное количество фтора и в книге [19]. Очистка от газовых выб
Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов
Основным методом очистки от углеводородов и оксида углерода в промышленности являются сжигание в пламени, а также термическое и каталитическое окисление. Наиболее известным примером
Рециркуляция газов
Существующие системы локальной очистки промышленных газовых выбросов часто не обеспечивают снижения концентрации загрязнителей до ПДК и требуется рассеивание газов через высокие тру
Создание замкнутых водооборотных систем
Годовой сток Волги составляет 254 км3. Объём сточных вод поступающий в бассейн Волги - порядка 22 км3. Чтобы довести их до рыбохозяйственного качества путем ра
Водооборотных систем
Создание экономически рациональных замкнутых систем водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов только путем совершенствования способов очистки сточных вод или
Основные методы переработки (очистки) сточных вод
Вопросам очистки сточных вод посвящено громадное количество статей, обзоров и монографий, только одно перечисление которых может составить солидную по объему книгу. Однако при создании замкнутых во
Очистка от неорганических веществ
Хорошо освоенным и широко применяемым методом обессоливания является дистилляция (как и в природе, испарение воды). Для обессоливания морской воды используются уста
Переработка рассолов и рапы
Все обессоливающие установки наряду с очищенной пресной водой производят определенное количество растворов со значительной концентрацией солей - рассолов и даже рапы (смесь пересыще
Основные тенденции решения проблемы отходов
Как уже неоднократно отмечалось, при производстве продукции в неё переходит около 10% исходного сырья и материалов. Общая полезная степень использования добываемых материало
Токсичных веществ
Поскольку около 2/3 токсичных веществ являются органическими соединениями, то высокотемпературное сжигание служит основной операцией для любого полигона по обезвреживанию токсичных
Обезвреживание токсичных отходов при производстве цемента
Обезвреживание токсичных отходов при производстве цемента в развитых странах за последние десятилетия стало повседневной практикой [22]. Так, во Франции в 1996 г. работало 20 цементных печей, на ко
При производстве строительной керамики
Большие количества различных токсичных отходов (шламы гальванических производств, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости – СОЖ, обезжиривающие растворы, древесные опилки, формовочная земля, нер
Обезвреживание ртутьсодержащих отходов
Ртуть широко используется в различных изделиях. Герметичные приборы с ртутным заполнением абсолютно безвредны, т.к. пары ртути не способны проникать через стекло. Однако, при нарушении герметичност
Промышленные экосистемы и эко-промышленные парки
Для определения эффективности промышленного производства Всемирный бизнес-совет предпринимателей по устойчивому развитию ввёл понятие эко-эффективности [12]. Эко-эффективность дост
Промышленные экосистемы
В таких системах оптимизировано использование сырьевых и энергетических ресурсов, сведено к минимуму образование отходов, а отходы одних процессов и производств служат сырьём для других. Пр
Эко-промышленные парки
Особая форма промышленных экосистем реализована в эко-промышленных парках (ЭПП). В них появляются условия для более эффективной (экономически и экологически) организации жизнедеятельности региона.
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов