4. Коловратки
Питаются бактериями, простейшими и взвешенными органическими ве-вами, они также очень чувствительны к изменению внешних условий, поэтому их высокая численность и активность указывает на хорошую работу очистных сооружений.
Для образования биоценозы исп. активный ил с уже работающих очистных сооружений, состав которого схож с составом выступающих загрязнений. При отсутствии очистных сооружений аналогов активный ил формирует из сточных вод, разбавленных водой хозяйственно-бытовых предприятий, постепенно адаптируя биоценоз к загрязнению стоков.
Биоплёнки
Образуется в ре-те адгезии бактерий, на тв поверхности. Бактерии прикрепляются к любой поверхности при контакте между тв поверхностью и сточной водой. Первичная колонизация тв субстрата контролируется физическими механизмами (электростатическими, дисперсионными взаимодействиями) и протекает относительно медленно, но на поверхностях, на которых уже начался рост бактерий, ведущими становятся биологические процессы, и пленки образуются быстрее. На этой стадии бактерии выделяют внеклеточные полимеры, адгезия которых к поверхности обеспечивает им более прочное прикрепление. По мере роста МО площадь тв поверхности увеличивается и бактерии оседают и прикрепляются друг на друга, следовательно, на поверхности появляются бактерии (обрастатели) 2-ого, 3-его и более высоких порядков. Колонизация поверхности прогрессирует, на ней формируются сообщества со сложной многоярусной структурой. Бактерии, не способные прикрепляться - вымываются из реактора со сточной водой. Также постоянно отмирает часть бактерий биопленки, которые вместе с ее частицами вымываются со временем формируется зрелая биопленка, в которой отмирание и вымывание бактерий компенсируются процессами роста. Конц. адсорбированных на тв поверхности органических ве-в выше, чем в объеме ж, поэтому благодаря тесному контакту с пищевым субстратом, скорость метаболизма и роста бактерий на тв поверхностях оказывается выше, чем при питании во взвешенном состоянии. По консистенции биопленка биофильтров, предназначенных для очистки сточной воды, представляет собой слизистые обрастания материала загрузки толщиной не более 3 мм. Их морфология и толщина зависят от состава стока, скорости движения ж над поверхностью пленки и св-в, формирующих ее бактерии.
Биопленка по биологическим и хим. компонентам сходна с активным илом. Внеклеточные полимеры, синтезируемые бактериями и входящие в состав биопленок представлены полисахаридами, белками, гликопротеинами и полиуроновыми ки-тами. Они составляют 50–80% массы органич. ве-ва пленок и определяют их механические и физ. св-ва. При очистке внеклеточные полимеры лучше адсорбируют ароматические углеводороды и хуже – тяжелые металлы.
Особенность биопленки состоит в том, что с очищаемой водой контактирует только ее поверхностный слой. Морфология пленок довольно сложна: в них наблюдаются пустоты, каналы, каверны, поры, одиночные клетки, различные образования и слои, следовательно, у поверхности находятся наиболее активные клетки бактерий и наиболее интенсивно протекают биохимические процессы окисления. Внутренние слои испытывают дефицит кислорода, в них развиваются анаэробные процессы, возможен дефицит питательных субстратов, выделение газов (азота, метана) в результате процессов денитрификации и метаногенерации, следовательно, выделение газов, отмирание голодающих бактерий и их распад во внутреннем слое биопленки могут приводить к ослаблению адгезии и вымыванию биопленки. По мере прохождения сточной воды через биофильтр меняется соотношение органических загрязнений воды, снижается содержание трудноокисляемых загрязнений, развивается нитрофикация и меняется видовой состав МО. В нижней части биофильтров содержание загрязнений низккое, а О2 высокое. И преобладают организмы, которым необходимы менее загрязненные зоны воды. Для образования пленки через биофильтр пропускают бытовые сточные воды, когда пленка разрушающая это стоки разрастается, то постепенно добавляют промышленные сточные воды, пленка может расти 2-3 месяца. Состав организмов в биопленке более разнообразный, чем в активном иле: *бактерии; *грибы; *актиномицеты, *вирусы, *простейшие, *водоросли.
С
остав
биоплёнки, развивающееся
при очистке сточных вод на полях
фильтрации и орошений будет отличаться
от состава биоплёнок на биофильтрах.
На
полях фильтрации и орошения часть
микрофлоры представлена почвенной био
массой: бактериями, грибами, водорослями,
простейшими, червями, а часть организмов
будет поступать со сточными водами.
Бактерии,
поступающие со СВ на
такие поля задерживаются верхним слоем
почвы, благодаря её адсорбирующей и
фильтрующее способности образуют
биоплёнку. Однако,
по сравнению с биофильтрами, такая
биоплёнка
менее производительную из-за не
оптимальных условий окружающей среды.
Проникновение О2 в почву ограничивается
слоем в 20 – 30 см.
Биообрастание
-
это разновидновидностью биопленки явл.
биообрастание. Развивается в трубах и
погруженных воду поверхностях, снижает
пропускную способность трубопровода.
В результате жизнедеятельности
сульфатредукторов, нитрификаторов,
железобактерий, повышаются локальные
конц. СО2, H2S, SO4(2-), NO2(-), понижается рН,
ускоряется коррозия Ме и бетона.
Очистка
с использованием естественных
методов
Методы
естественной биологической очистки
включают: *иловые
площадки; *поля орошения; *поля фильтрации
(почвенные методы); *система подземной
фильтрации; *фильтрующие траншеи, колодцы
и кассеты; *песчанве гравийные фильтры;
*биопруды; *инфильтрационные пруды.
Удаление загрязнений СВ происходит при
участии обитающих в этих средах
организмов.
Иловые
площадки –
спланированные участки земли без
дренажа; предназначенные для складирования,
обезвоживания и подсушивания в
естественных условиях осадков,
образующиеся в процессе очистки сточных
вод. Подаваемая суспензия ила отстаивается
при этом одна часть испаряется, а др.
часть отстаивается, при этом одна часть
осветлённой, а др. часть осветлённой
воды удаляется через поверхностный
отвод. Поля
орошения –
спец. подготовленные и спланированные
земельные участки, предназначенные для
очистки сточных вод, содержащих не
токсичные загрязнения. Почва при этом
обогащается биогенными элементами, что
повышает её плодородность. Поля
фильтрации –
в отличие от полей решение используется
для очистки только сточных вод. Вода
подается в максимально возможном кол-ве,
но периодически ( каждые 5 – 7 суток).
Фильтрации через почвенный поры.
Органические вещества задерживаются
и минерализируются верхнем почвенным
слоем, так как там много микроорганизмов.
Профильтрованная вода собирается в
дренажных трубах и каналах и стекает в
водоемы. В
фильтрующих колодцах и кассета
очистка воды происходит при фильтрации
через естественные грунты-песок,
суглинки. Биопруды
исп.
для доочистки сточных вод перед сбросм
в водоем или на поля орошения.
Очистка
с активным илом
Аэротенки-открытое
сооружение, глубиной 4 – 6 м, через которое
выпускается сточная вода, содержащие
органические загрязнения, подается
воздух и возвратный (рециркулирующий)
активный ил. По
режиму в воду сточные воды бывают:
приточные
и контактные. Проточные – ж поступает
и удаляется из него непрерывно, при этом
время пребывания воды в аэротенке от 2
часов до нескольких суток. Контактные
аэротенки работают в периодических
условиях – сточная вода загружается
порциями затем она аэрируется, отстаивается
и выгружается. Наиболее
части биологическая очистка проводится
в проточном режиме:*в
одноступенчатом аэротенке; *в аэротенке
с регенератором; *по многоступенчатой
схеме очистки.
П
ри
одноступенчатой схеме очистки ж
направляется во вторичный отстойник,
где оседает активный ил. Осветленная
вода выпускается в водоем, либо на
доочистку. Пребывание активного ила во
вторичном отстойнике в условиях
отсутствия аэрации приводит к потере
его окислительной способности. При
возврате такого ила из вторичного
отстойника непосредственно в аэротенке
в зону аэрации с подаваемой сточной
водой требуется некоторое время (1–2 ч)
для восстановления его окислительной
способности. В течение этого времени
активность ила незначительна, что
снижает окислительную мощность
аэротенка.
Для
уменьшения в аэрационном объеме доли
неактивной части ила исп. регенератор
активного ила, который может быть
совмещен с аэротенком или расположен
отдельно. Объем регенератора не превышает
1/3 объема аэротенка. В него подается
активный ил, но не подается вода. Аэрация
активного ила в этой зоне в течение
30–60 мин приводит к восстановлению
окислительной способности.
При
высокой конц. органических загрязнений
в воде, а также при наличии в воде ве-в,
скорость окисления которых различается,
при
необходимости удаления как органических,
так и биогенных элементов (азота, фосфора)
целесообразно применение двухступенчатой
или несколькоступенчатой схемы. При
такой схеме активный ил может циркулировать
только в пределах своей ступени, не
смешиваясь с другими илами, а избыток
ила отводится раздельно.
По гидродинамическому
режиму потока СВ и способу
смешения активного ила с очищаемой
водой аэротенки подразделяются
на *вытеснители, *смесители,
*аэротенки с рассредоточенным впуском
сточной жидкости (промежуточного
типа).
По нагрузкам на
активный ил различают:
*высоконагружаемые, *обычные и *низконагружаемые аэротенки.
По конструктивным
признакам –*прямоугольные, *круглые, *комбинированные, *противоточные, *шахтные, *фильтротенки, *флототенки.
По
типу систем аэрации: *с
пневматическими, *механическими,
*гидродинамическими и *пневмомеханическими
аэраторами.
В
аэротенке-вытеснителе (коридорном
аэротенке), представляющем собой
коридорное сооружение, ж и рециркулируемый
активный ил подаются в начало аэротенка
и отводятся в конце сооружения. В нём
глубина очистки сточных вод является
фу-цией расстояния, пройденного жидкостью
от точки впуска, а рост МО активного ила
в таком режиме происходит по закону
тубулярной культуры.
Из-за высокой конц. загрязнений в
начале аэротенка, где неразбавленная
СВ контактирует с илом, наблюдается
более высокая скорость окисления, чем
в аэротенках-смесителях. Большая длина
аэрационных коридоров положительно
влияет на степень разложения. В конце
этого сооружения содержание загрязнений
незначительное, МО активного ила голодают
и частично гибнут (минерализуются).
Подачу
О2 необходимо распределять неравномерно
по
длине коридора: в начале потока аэрация
должна быть интенсивнее, т.к. здесь конц.
загрязнений наиболее высокая и в первую
очередь окисляются легкодоступные
субстраты.
В аэротенке-смесителе ж
подается по всей его длине; органические
загрязнения и растворенный О2 распределяются
равномерно. Преимущество
смесителей перед смесителями: возможности
подачи более загрязненных СВ, т.к. в
аэротенке они разбавляются уже очищенной
водой, поэтому аэротенки-смесители
устойчивее к залповым выбросам и
токсичным компонентам стоков. Однако
они имеют сравнительно низкую скорость
окисления, т.к. поддерживаемая конц.
загрязнений находится на уровне значений,
предъявляемых к очищенной воде. Активный
ил после смесителя обладает худшей
способностью к оседанию и менее
минерализован. К
аэротенкам промежуточного типа относятся
каскад
аэротенков-смеси- телей - обеспечивает
высокую интенсивность процесса и
позволяет получить большую глубину
очистки. Аэротенк
с рассредоточенной подачей СВ
– конц. ила на входе равна его содержанию
в возвратном иле и постепенно уменьшается
по мере приближения к выходу из сооружения.
Конц. загрязнений падает по ходу движения
ж, поэтому эти аэротенки, как и вытеснители,
неустойчивы к залповым выбросам. Для
улучшения их работы СВ надо подавать
неравномерно
- по длине сооружения при условии
поддержания одинакового соотношения
между коли-вом загрязнений и конц.
активного ила. Это стабилизирует работу
сооружения и повышает окислительную
способность ила.
Очистка
с биопленкой (на биофильтрах)
Отличительной
особенностью биофильтров явл. загрузка,
на поверхности которой развивается
биопленка МО. Простейший
биофильтр -
это насыпанный под углом естественного
откоса слой фильтрующего материала,
сверху орошаемый СВ. Однако такой фильтр
может исп. при наличии дешевого материала
и места. Большинство
конструкций биофильтров –
это перколяционные
биофильтры,
выполненные в виде емкости круглой или
прямоугольной формы, в которую загружены
фильтрующие материалом. В них вода
поступает сверху на загрузку (перколяционный
слой), а воздух снизу.
Вся
поверхность биофильтра орошается с
малыми перерывами. Проходя
через загрузочный материал, загрязненная
вода очищается МО биопленки, адсорбирующими
и окисляющими загрязнения. В нижней
части биофильтра собирается и откачивается
очищенная сточная СВ. По мере работы
биофильтра масса активной биопленки
увеличивается. Отработавшая биопленка
смывается протекающей СВ и выносится
из биофильтра. биофильтры, в отличие от
аэротенков, эксплуатируются без возврата
ила из вторичных отстойников.
По
способу подачи воздуха биофильтры
могут быть с естественной и принудительной
вентиляцией- воздух подается с помощью
вентилятора. Св-ва
загрузки важны
для работы биофильтров, и к ней
предъявляются след. требования:
*материал загрузки (за исключением
пластмасс) в естественном состоянии
должен выдерживать нагрузку не менее
0,1 Мпа; *не должен получать заметных
повреждений или уменьшаться более чем
на 10% от первоначальной массы; *загрузка
по высоте должна быть одинаковой
крупности (т.е. диаметр частиц).
Скорость
протекания СВ через
биофильтр меняется в зависимости от
размера загрузочного материала. В
перколяционных биофильтрах исп. объемную
и плоскостную загрузку. С объёмной
нагрузкой бывают капельные, высоконагружаемые
и башенные фильтры. В
качестве загрузки из минеральных
материалов исп. гранит,
гравий, щебень прочных горных пород,
кокс, а также пористые материалы (шлак,
пемза). Разновидностью
перколяционного биофильтра с плоскостной
загрузкой из пластмасс явл.
биофильтр-стабилизатор.
Он состоит из высоконагружаемого фильтра
с загрузкой из винипластовой перфорированной
пленки в виде вертикальных полотен.
Конструктивные особенности загрузки
позволяют осущ. очистку с рециркуляцией
биопленки.
Очищенная вода из зоны
стабилизатора попадает в зону отстаивания,
где она осветляется и отводится из
установки. Вода из нижней части
стабилизатора вместе с избыточной
биопленкой смешивается с исх. СВ в
приемном резервуаре и подается на
распределительное устройство биофильтра.
Степень
исп. О2 в
биофильтрах составляет 5–10%. При более
высоких значениях уменьшается
окислительная мощность биофильтра и
появляются выносы неоседающего ила.
Длительные перерывы в поступлении СВ
приводят к высыханию биопленки на
поверхности загрузки и отмиранию
микрофлоры поверхностного слоя.
При
работе биофильтра контролируют: *кол-во
поступающей воды, качество поступающей
и очищаемой воды по ХПК, БПК и взвешенным
ве-вам; *кол-во поданного воздуха; *tводы
и воздуха; *равномерность распределения
СВ по поверхности загрузки.
Достоинства
перколяционных фильтров: *простота,
надежность конструкции; *возможности
длительного исп. установки (30–50 лет);
*малые эксплуатационных затратах;
*образовании небольших по сравнению с
аэротенком излишков биомассы при
практически полном удалении всех
органических примесей.
На
работе биофильтров меньше сказывается
дефицит
N2
и P
в очищаемой среде, поскольку большинство
клеток МО находится в иммобилизованном
покоящемся состоянии, сохраняя
гидролитическую и окислительную
активность ферментов, разлагающих
органические субстраты. Биофильтры
более устойчивы, чем аэротенки, к
пониженным t
и залповым сбросам, поскольку
иммобилизованные МО сохраняют свою
активность в течение более длительного
времени и при более высоких конц
токсичного загрязнения по сравнению
со свободными клетками. По
сравнению с аэротенками биофильтры
менее
энергоемки и менее производительны.
Основной недостаток перколяционного
фильтра связан с избыточным ростом МО
биопленки, что приводит к заиливанием
биофильтра.
Анаэробная биологическая очистка
Анаэробную
очистку исп.
для очистки СВ высокой конц. органических
загрязнений (БПКп > 4–5 г/л), а также
для переработки активного ила и др. тв
отходов. Многие тв отходы содержат
целлюлозу, которая легче поддающуюся
анаэробному разложению с образованием
биогаза, чем аэробному окислению.
Метановое
брожение (метаногенерации) –
это анаэробный процесс с образованием
метана, т.е. органические загрязнения
превращ. в биогаз, содержащий в основном
CH4 и CO2. Но в составе биогаза может
быть Н2 и Н2О. Биогаз можно исп. в качестве
топлива.
Биоценозы и биохимические
процессы при анаэробной очистке
Анаэробные
биоценозы могут представлять собой
флокулы, биопленки и гранулы ила.
Метановое
разложение включает 3 стадии анаэробного
брожения: *гидролиз;
*кислотную (ацидогенную);* ацетогенную;
*четвертая - метаногенная стадию (стадию
газообразования).
В
1-ой стадии брожения принимают
участие МО - гидролитики, обладающие
целлюлолитической, протеолитической,
амилолитической, липолитической,
аммонифицирующей активностью. Содержащиеся
в среде нитраты и сульфаты восстанавливаются
бактериями-денитрификаторами и
сульфатредукторами. В результате
ферментативного гидролиза целлюлоза
и гемицеллюлозы, Б, Ж и др. компоненты
гидролизуются с образованием ЖК,
глицерина, пептидов, АК, моно- и дисахаров
и в небольшом кол-ве CH3COOH,
CH3OH,
NH3,
H2.
На
2-ой - ацидогенной стадии: протекают
различные виды брожения: спиртовое,
маслянокислое, ацетоно-бутиловое,
пропионовое и др. В ходе которых
бактерии-ацидогены сбраживают образующиеся
продукты гидролиза, например глюкозу,
до органических ки-т, образуя ки-ты: УК,
пропионовая, маслянная. В результате
расщепления на первых двух стадиях
70–80% образующихся органических продуктов
составляют ВЖК до 20% – ацетат и 3–5% –
Н2. На
ацетогенной стадии брожения:
гетероацетогенные бактерии (ацетогены)
переводят органические ки-ты в CH3COOH.
Конечными продуктами данной стадии
явл. ацетат 50%, Н2 25% и СО2. Основную
роль в метаногенной стадии выполняют
строгие анаэробы – метанообразующие
бактерии. Они более чувствительны к
условиям среды. Продукт - СН4 (70-75%), Н2О
или СО2 (25-30%). Соотношение количественных
продуктов зависит от состава среды,
условий ферментации и присутствующей
микрофлоры.
Биомасса
МО при метановом брожении состоит из
50%
С, 40% О2, 8% Н2, 12% N2,
2% Р и 1% S.
Кроме того, в биомассе может содержаться
K,
Na
и некоторые элементы Ni,
Co,
Mo.
Очистка в сооружениях традиционной конструкции К таким сооружениям относятся септитенки (септики), осветлители-перегниватели, контактные реакторы, анаэробные лагуны, метантенки, анаэробные биофильтры с восходящим потоком жидкости. Септики представляет собой аппарат, состоящий из двух частей: отстойной и септической. В первой части происходит осветление воды вследствие движения ее с малой скоростью, а во второй части, расположенной под 1-ой, происходит перегнивание осадка при хранении его в течение 6–12 мес. Отстойная и септическая части не разделены между собой. Продолжительность нахождения воды в септике 3–4 сут. Септики применяются, если кол-во сточных вод не превышает 25 м3/сут. Септики часто исп. для сбраживания избыточного активного ила, уменьшения объема осадков, плохого запаха и патогенной микрофлоры. В результате разложения орган. ве-в и уплотнения объем осадка в септике уменьшается в 2 раза. Ил периодически удаляют (обычно 1 раз в год), при этом 1/6 часть ила остается для поддержания работы септитенка.
Осветлители-перегниватели: рассматривают как разновидность септитенка, применяют на станциях очистки СВ с пропускной способностью до 30000 м3/сут.
Метод анаэробной очистки в контактном реакторе - широко применяется в промышленности для обработки стоков сахарных, спиртовых и дрожжевых производств. По сравнению с септиком контактный реактор более производительный, т.к. в нем происходит перемешивание среды с анаэробным илом и поддерживается более высокая конц. ила за счет возврата его части из вторичного отстойника. Поэтому, для повышения эффективности разделения иловая ж перед вторичным отстойником может доп. подвергаться дегазации или охлаждению. При дегазации газ удаляют механическим (гидравлическим) способом или действием вакуума. Охлаждение приводит к замедлению скорости процесса метанообразования и, как следствие, образования новых пузырьков, что улучшает седиментационные св-ва анаэробного ила. Контактный реактор малопригоден для обработки СВ с повышенным содержанием тв частиц, скорость анаэробного разложения которых невелика и которые плохо отделяются во вторичном отстойнике.
Метантенки: наиболее распростран. конструкции для проведения анаэробного разложения. Исп. для сбраживания стоков с высокой конц. загрязнений и разложения органических отходов. Работают с обогревом в периодическом режиме загрузки отходов или СВ, с постоянным отбором биогаза и выгрузкой тв осадка по мере завершения работы. Их изготавливают из стали, бетона, пластмасс, кирпича. Могут различаются формой резервуара, кол-вом камер сбраживания, способом загрузки, выгрузки субстрата, способами обогрева и перемешивания. Например: метантенки большого объема делают в виде вертикальных резервуаров цилиндрической формы с принудительным перемешиванием сбраживаемой массы. Небольшие биогазовые установки могут представлять собой цилиндрические горизонтальные или вертикальные биореакторы с механическим перемешиванием, частично или полностью заглубленные в грунт для снижения теплоотдачи. Конструкция биореакторов должна обеспечивать возможность полного опорожнения резервуара, поэтому дно выполняется скошенным. Метантенки оборудуют газоотделителями и противопламенными ловушками, их ставят отдельно от др. сооружений, т.к. образуется биогаз. Расстояние от метантенков до основных сооружений станций, внутриплощадочных автомобильных дорог и железнодорожных путей, высоковольтных линий устанавливается в соответствии с существующими нормативами. Метантенки могут работать в мезофильном (20–45 °С) и термофильном (50–60 °С) температурных режимах. Мезофильный режим исп. чаще, поскольку он явл. менее энергозатратным и более экономически выгодным, допускает сущ. большего числа видов МО и поэтому более стабилен, менее чувствителен к изменениям условий окр. среды; осадки в этом режиме после переработки обезвоживаются лучше по сравнению с термофильным процессом. Однако при термофильном режиме скорость распада орган. соед. выше (примерно в 2 раза) и выше степень их распада, достигается практическиьполная дегельминтизация осадков, что важно, если осадки исп. в качестве рекультиванта или удобрения для почвы. Продолжительность сбраживания при мезофильном режиме 20–30 сут, при термофильном – около 10 сут. Биологическая очистка газовоздушных выбросов Качество атмосферного воздуха определ. факторами различной природы: *хим. – содержание основных газов и продуктов хим. ре-ций; *физич. – особенности микроклимата, ЭМ излучения, механические колебания, ионизация и др.; *биологической – общее кол-во МО, присутствие патогенных форм, аллергенов биологич. происхождения.
Большая доля хим. и биологич. загрязнений поступает в атмосферу с отходящим воздухом и газовоздушными выбросами промышленных предприятий, с животноводческих ферм, птицефабрик, мусороперерабатывающих заводов, полигонов тв бытовых отходов. Один из показателей, характериз. загрязненность газовоздушных выбросов – неприятный запах, который зависит от природы загрязняющих ве-в и их конц. К неорганическим ве-вам, которые наиболее часто обусловливают запах
отходящего воздуха, относятся H2S, SO2, NH3, NH2–NH2, HCl, Hal. Из органических ве-в с резким запахом наиболее часто в отходящих газах присутствуют ароматические и непредельные углеводороды, азот-, серо-, кислород- и галогенсодержащие ве-ва.
Для очистки воздуха и газовоздушных выбросов от загрязнений хим. и биологич. природы применяются след. методы: *физ. (разбавление, абсорбция, адсорбция, маскировка, конденсация, компримирование, мембранная сепарация); *хим. (хемосорбция, промывка, окисление, сжигание, нейтрализация, каталитическая, термокаталитическая и фотокаталитическая очистка, окисление в коронном электрическом разряде и др.); *биологические.
При физ. абсорбции загрязнения извлекаются из газового потока растворителем, т.е. водой или орган. ж без протекания хим. ре-ции между растворителем и загрязнением. Этот метод широко исп. для удаления пыли и аэрозолей из газов.
При адсорбции загрязнения отходящего газа поглощаются пористыми адсорбентами: активными углями, алюмогелями, силикагелями, цеолитами, керамикой, поропластами, ионитами и др. Данная группа методов относительно проста в исполнении, универсальна и широко исп. Однако адсорбционные методы эффективны лишь при удалении летучих соединений при их низком содержании в очищаемой среде, чувствительны к присутствию пыли, водяных и масляных аэрозолей в очищаемом воздухе. При высоком содержании загрязняющих примесей требуется слишком частая замена адсорбента. Отработанные адсорбенты в дальнейшем должны быть регенерированы, утилизированы или обезврежены.
При хемосорбции компоненты газа хим. реагируют с ве-вами, находящимися в ра-ре. Например, при удалении неприятно пахнущих ве-в обычно исп. несколько хемосорбционных колонн: с кислотным ра-ром для удаления NH3 и др. азотсодержащих летучих примесей, с щелочным ра-ром и окислителем – перманганатом калия – для удаления H2S и др. серосодержащих соед, с щелочным ра-ром и восстановителем для удаления альдегидов и кетонов.
Каталитическая очистка применяется для удаления из газов оксидов азота, диоксида серы, монооксида углерода, органич. ве-в. При термокаталитической очистке загрязнения окисляются на разогретых пламенем горелок решетках, покрытых катализатором. При фотокаталитической очистке орган. соед., присутствующие в газовой фазе, каталитически окисляются на поверхности TiO2 при облучении УФ.
Биологические методы основаны на сорбции загрязняющих ве-в из газового потока водной фазой, с последующей деструкцией сорбированных ве-в МО. Биологические методы эффективны для удаления загрязнений в диапазоне конц. 5–1000 мг/м3. Наибольшее распространение эти методы получили для удаления неприятно пахнущих ве-в – биодезодорации газов. МО способны окислять спирты, альдегиды, кетоны, орган. ки-ты, эфиры, аромат. соед., азотсодержащие соед. и серосодержащие соед.
Неприятно пахнущие ве-ва переносятся из воздуха в воду (процесс абсорбции в 1 блоке). Вместе с ними из отходящего воздуха в воду переходит также и O2. Загрязнения окисляются МО в ж фазе, при этом вода освобождается от одорирующих веществ (процесс регенерации). Пример: биологическая очистка от S-содерж. примесей основана на окислении восстановительных соед. тиобациллами в аэробных условиях: H2S+CuSO4=CuS+H2SO4; CuS+O2 =(МО) CuSO4. Методы микробиологической дезодорации газов подразделяются на методы с исп. тв фазы – биофильтры и ж фазы – биосорберы. Наиболее простой вариант микробиолог. очистки происходит, если процессы абсорбции и регенерации связаны друг с другом по времени и месту, как раз по этому принципу работают биофильтры. В биофильтрах загрязненные газы продуваются через слой биоактивной, сорбирующей, умеренно увлажненного носителя МО. Носитель должен быть: устойчивым к хим., механическим и биологич. воздействиям, удерживать большее число клеток МО, не забиваться избытком биомассы, быть доступным и не дорогим. В качестве материалов-носителей исп. органич. субстанции: торф, дерн, хворост, кора деревьев, древесная щепа, компост, активированный уголь. Преимущество таких носителей: содержат питательные ве-ва МО. Так же могут исп. неорганические носители – керамика, цеолит, гравий, крупнозернистый песок и др., а также пластмассы.
Избыток воды в биофильтре нежелателен. Материал-носитель должен быть только увлажненным. Биофильтры применяются в основном при невысоких конц. загрязняющих ве-в в газовом потоке со станций очистки сточных вод, в газовоздушных выбросах пищевой, хим., фармацевтической промышленности, животноводческих комплексов.
Самый простой вариант биофильтрации – продувка газов через почвенный слой, при которой загрязненный газ направляют в распределительные каналы под фильтрующим слоем почвы и дренажного материала (зола, шлак), =>, газ, проходящий через почвенный слой, очищается почвенной микрофлорой.
Биофильтры закрытого типа - очистка более интенсивная и не зависит от погодных условий. Такие биофильтры могут работать в режиме «сухого» реактора и «мокрого» реактора с орошением водой. Может исп. комбинация различных биофильтров.
При биологической очистке не требуется повышенных t, p, не образуется побочные продукты (SO2, NO2, Hal), единственный побочный продукт – избыточная биомасса и отработанный носитель, однако биофильтры не удаляют биостойкие загрязнения, могут быть чувствительны к пиковым выбросам загрязнений и резким изменениям в их составе. В них не должны применяться материалы и режимы очистки, способные вызвать образование вторичного материала.
Переработка органических отходов. Общая характеристика отходов.
Отходы можно разделить на две группы. Первую группу составляют отходы, вредное действие которых на окр. среду нейтрализуют ликвидационными методами: разложением, складированием, захоронением и другими. Во вторую группу входят отходы, которые как вторичные материальные ресурсы утилизируют. Их возвращают на переработку на те предприятия, где они образуются.
По классу опасности отходы делятся на чрезвычайно опасные (I класс), высокоопасные (II класс), умеренно опасные (III класс), малоопасные (IV класс).
Методами биотехнологии перерабатываются природные орган. ве-ва, которые служат сырьем для получения продуктов микробиологического синтеза.
1 группа: Древесина и её компоненты – целлюлоза и гемицеллюлоза, лигнин.
2 группа: Отходы перерабатывающей промышленности:
*Отходы сахарной промышленности - меласса, свекловичный жом, фильтрационный осадок (дефекат), рафинадная патока, свекловичный «бой» и хвостики свеклы. Меласса содержит 70–75% сухих веществ и до 50% сахарозы.
*Отходы от переработки злаковых и крупяного производства - солома, фуражное зерно, отруби, лузга и др.
*Отходы крахмало-паточной промышленности – картофельная мезга и клеточный сок при получении крахмала из картофеля, кукурузный экстракт.
*Отходы спиртового, винодельческого и пивоваренного производства - первичная барда (зерно-картофельная, мелассная), вторичная – после выращивания кормовых дрожжей на зерно-картофельной или мелассной барде, лютерная вода, головная (эфиро-альдегидная) фракция, сивушное масло, виноградные выжимки и гребни, винный камень.
*Отходы мясной, птицеперерабатывающей и рыбной промышленности, а также кожевенной и меховой промышленности – белок- и жиросодержащие отходы, коллагенсодержащее (шквара, фасции, шкурка, жилка).
*Отходы масло-жировой промышленности – жмыхи и шроты, подсолнечная мезга, фосфатидные концентраты, соапстоки.
*Отходы производства пищевых ки-т – мицелий, фильтрат цитрата кальция, гипсовый шлам, известковый осадок от производства молочной кислоты.
*Отходы молочной промышленности – молочная сыворотка (творожная, подсырная, казеиновая), обезжиренное молоко, пахта.
*Отходы животноводства - навоз и подстилка крупного рогатого скота и свиней, гюлль – жидкий навоз, куриный помет.
*Отходы с очистных сооружений – избыточный активный ил (-биомасса бактерий, там много белка + АК, витамины. –это источник белка, АК и витаминов).