Кудрявцева1 (По инженерной экологии вопросы и ответы к госам)

№53 Методы коагуляции, флокуляции и электрокоагуляции, аппараты и технологические схемы очистки сточных вод от тонкодисперсных примесей и эмульгированных частиц.

Св-ва коллоидного состояния.

1. коллоидные частицы получают заряд благодаря адсорбции или из р-ров йонов одного знака. И на поверх-ти частицы образ-ся т.н. потенциалообразующий слой йонов.

!!!Рис.

1. к частицы притягиваются электр-ми силами из жидкости йоны противоположного знака или противойоны 2-х видов.

- в адсорб-ом слое полож-ие противойонов фиксир-но и они жёстко удерживаются у поверх-ти частицы кулоновскими силами.

- противойоны диффузного слоя не закреплены и могут перемещаться в пределах диффузного слоя.

3. кол-во потенциалообраз-их йонов и противойонов одинаковое. Коллоидная система в целом нейтральна.

4. Диффузный слой препятствует сближению и слипанию частиц.

5. Итого. Образовался двойной электр-ий слой из потенциалообразующего и противойонов.

Он хар-ся цзето-потенциалом.

Он опр-ет значение электростатических сил отталкивания коллоидных частиц и обесп-ет высок стабильность коллоидной сист-ы.

6. мол-ы воды полярные обладают значительным дипольным моментом. А меж полярными мол-ми устан-ется междипольная связь.

!!!Рис.

7. имеет место йонодипольная связь меж полярными мол-ми воды и заряженными коллоидными частицами.

!!!Рис.

Образ-ся сольватная или для воды – гидратная оболочка.

Гидральные оболочки дополнительно препятствуют слипанию коллоидных частиц.

8. коагулянты разрушают двойной электр-ий слой и сольватную оболочку. Заряд коллоидных частиц нейтрализуется и они начинают слипаться в агрегаты и оседать.

Принцип действия коагулянтов.

В воде коагулянты вступают в процесс гидролиза.

Ме³⁺ + НОН ↔ Ме(ОН)²⁺ + Н⁺

Ме(ОН)²⁺ + НОН ↔ Ме(ОН)₂⁺ + Н⁺

Ме(ОН)₂⁺ + НОН ↔ Ме(ОН)₃ + Н⁺

^{_____________________________________________}

Ме³⁺ + НОН ↔ Ме(ОН)₃ + 3Н⁺

Ион металла образует ряд промежуточных соединений, имеющих положительный заряд – эти гидроксиды в воде будут в форме хлопьев.

Хлопья коагулянтов имеют слабый положительный заряд, а коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение. В результате нейтрализуется заряд коллоидных частиц, разрушается гидратная оболочка, коллоидные частицы слипаются, образуют агрегаты и оседают вместе с хлопьями коагулянтов.

В качестве коагулянтов обычно используют соли алюминия, железа или их смеси. Выбор коагулянта зависит от его состава, физико-химических свойств и стоимости, концентрации примесей в воде, от рН и солевого состава воды.

С хема установки для очистки вод коагуляцией.

Вода коагулянт

Ст вода

Очищ вода

5

осадок

1. ёмкость для приготовления раствора коагулянта

2. дозатор

3. смеситель

4. камера хлопья образования

5. отстойник

Процесс очистки сточных вод коагуляцией состоит из следующих стадий: 1.дозирование и смешение коагулянтов со сточной водой в смесителе.

2. хлопьеобразование гидроксидов металлов и нейтрализация коллоидных частиц.

3. осаждение хлопьев и частиц в отстойниках.

Флокуляция – процесс агрегации коллоидных частиц при добавлении в сточную воду высоко молекулярных соед-ий наз-ых флокулянтом

!!!Рис.

Макромол-ы адсорбируются своими полярными группами на поверх-ти колоиддных частиц. И образ-ся сетчатая стр-ра такого вида:

!!!Рис.

Затем укрупнённая сетчатая стр-ра оседает

Флокулянты:

- природные (крахмал, целлюлоза, эфиры)

- искусственные ( полеакрил)

Схема проц-а и аппараты такие же как у коагулянтов.

Принцип схема очистки сточных вод м-дом флотации

Ст.

вода шлам

воздух очищ вода

(газ)

1. ёмкость с водой

2. блок насыщения сточной воды, воздухом или газом

3. флотатор

4. шламоприёмник

5. блок рекупирации или диструкции шлама

Аппараты – методичка Кудрявцевой стр. 56,57,59

М-д электрокоагуляции.

Д. очистки от коллоидных примесей и нефтепродуктов.

1. электрокоагул-ция с нераствор-ми электродами при невыс содерж-ии коллоидных частиц и низкой устойч-ти загрязнений.

При прохождении ст воды через электролизёр происх:

1. электролиз воды

2. заряд коллоидных частиц, образ-ие 2-ного электр-го слоя и гадротация.

3. движ-ие коллоидных частиц по линиям тока к противоположно заряж-му электроду.

4. разряд коллоидных частиц на электроды их объедин-ие в агрегаты и осаждение.

5. взаимод-ие продуктов электролиза друг с другом.

Газообр-ый Сl2 и О2 разрушают гидратные оболочки.

3,4,5 – явл-ся причиной коагуляции при не растворимых электродах.

2. электрокоагул-ия с растворимыми стальными или алюмин-ми анодами.

Д. очистки высоко устойчивых загряз-ий.

Под действием эл тока в 1-ую очер происх растворение анода с выделением Fe+ и Al+

В воде с йономи гидроксилов они образуют слабозаряж йоны гидроксидов Ме, кот и осущ-ют процесс коагуляции.

Дост:

Компактнсть установок

Простота управления

Малая чувствит-ть к изм-ию параметров среды

Высокое кач-во шлама

Недост:

Повыш-ый расход Ме

Повыш-ый р-р электроэнергии

При очистки от масел – эф-ть =54-68%

От жиров – 92 – 99%

Электрокоагуляционная установка – методичка Кудрявцевой стр. 73

№ 55 Методы предварительной подготовки и переработки твёрдых отходов, аппараты, технологические схемы.

Этапы образования твердых отходов

20тТО

сырьё

сырьевой концентрат

5тТО

продукт

использованный продукт

1. добыча (месторождение)

2. обогащение (на предпр-ях)

3. переработка (на каком-то предпр-ии)

4. потребление (в народной хоз-ве)

Механические, механо-термические и термические м-ды переработки ТВ-ых отходов.

Методы ум-ия размеров кусков.

1. м-д дробления до dч>=5мм

Исп-ют для перераб-ки полезных ископаемых, шлаков металлург-их предпр-ий, фосфогибса, галита (КСl), древесины, пластмасс, строительных матер-ов.

Дробилки:

- конусные, валковые, роторные

- для крупных агломератор, капровые мех-мы, механ-ие ножницы, дисковые пилы, взрывы.

2. М-д измельчения dч<5 мм

Для получ-ия зерновых и мелкодисперсных фракций.

При перераб полез ископ-ых, строит-ых конструкций, лома чёрных и цветных Ме, топливных и металлург-их шлаков, пластмасс, резины, фосфогибса и некот др отходов.

Примен стрежневые и шаровые мельницы сухого и мокрого помола.

Стрежни Д= 25 – 100мм.

Шары Д= 30 – 125мм

Их изгот-ют из высокоуглеродистой стали.

М-ды классиф-ции и сортировки по размерам.

1. м-д грохочения.

Процесс раздел-ия на классы по размерам кусков метер-ов пр и его перемещения на ячеистых поверхностях.

Грохоты:

- колосниковые

Валковые

Барабанные

Ударные

Вибрационные

Качающиеся и др.

2. сортировать под действ-ем гравитац-но-инерционных и гравитац-но-центробежных сил.

М-д мокрый для разделения ТВ-ых отходов в виде пульпы.

Устройства: отстойники, гидроциклоны, центрифуги и др.

М-ды окускования (укрупнения размеров частиц).

Для перераб отвальных пород. Золы ТЕЦ, фосфогибса, цемент-ой промыш-ти, пластмасс, сажи, пыли, древесной мелочи.

1. М-д гранилирования. Это формир-ие агрегатов шарообр-ой или цилиндр-ой формы из порошков, паст, р-ров, расплавов.

1. Гранулир-ие првод-ся окатыванием в грануляторах: это комкование в рез-те взаимод-ия матер-ла с водой. Обычно комки – 2 – 30мм

2. Брекетирование. Исп-ся прессы с давлением р= 100 – 200МПа

3. Высоко темпер-ная агломерация. Для перераб отходов металлург-их пр-в в виде пыли, окалины, мелочи рудного сырья и др.

Это происх в печи. ТО+топливо – печь где происходит спекание при Т = 1100 – 1300 С. Отходы спекаются в агломеранты разной формы и размеров. Затем дробилки до 100 – 150 мм затем грохочение, охлождение.

Приблизительно 30% dч<=8 мм – это в рез-те дробления и грохочения следовательно их опять спекают.

Минус – есть печь следовательно есть газы, сопуствующие агломерационные газы: СО, SO2,NOx

М-ды термической обраб-ки ТВ-ых отходов.

1. перолиз (без О2). Пластмассы, древесины, резины, шлаков нефтепереработки.

2. переплав. Для металлург-их шлаков и металлоломов.

3. Огневое обезвреживание. Сжигание ТВ-ых отходов на орган-ой основе.

М-ды обогащения.

При рекупирации минерл-ых отходов, чёрных и цветных Ме, смесей пластмасс, деталей радиоэлектр-кой аппаратуры (РЭА)

1. гравитац-ые м-ды. Для раздел-ия зёрен по плотности. Основаны на различии в ск-ти падения различных частиц в средах.

   1. отсадка. Процессраздел-ия минерал-ых зерен под возд-ем переменных по напрвлению вертик-ных струй воды и воздуха или воздуха проходящих через решето отсадочной машины.

   2. обогащение в тяжёлых суспензиях и жидкостях. Процесс разделения мат-ла в жидкости или суспензии с промежуточной плотностью среды. Тяжелые жидкости: р-р СаСl3, ZnCl2, PbCl2, др. Тяж суспензии: взвешанные в воде тонкодисперсные частицы тяж-ых минералов или магнитных сплавов с dч=0,1мм

   3. обогащение в потоках на наклонных поверх-ях.

      1. обогащ-ие на контрационных столах. Это разделение минерал-ых частиц по плотности в тонком слое воды, тек-ей понаклоной плоскости стола которая совершает горизонт-ые движ-ия перпендик-но движ-ию воды. Мелк част уйдут с водой, крупные останутся на поверх-ти стола.

      2. обогащ на винтовых сипараторах и шлюзах. Это отделение происх-ит в потоке пульпы подаваемой в верхнюю часть наклонного жёлоба.

2. инорционные м-ды. Основаны на разл-ой плотности, коэф-те трения и упругости обрабат-ых мат-ов.

3. м-д флотации. Основан на том что ТВ-ые частицы могут прилипнуть к пузырькам газа и с ними подняться на поверх-ть. Этот м-д для частиц с dч<0,5мм.

4. магнитные м-ды обогащения. Для отделения паромагнитных и ферромагнитных от их диомагнитных составляющих. Применяют и постоянные и переменные магнитные поля. Остаётся остаточная намагниченность ферромагнитных мат-ов. Для её устан-ия исп-ют многократное перемагничивание в переменном магнитном поле.

5. электр-ие м-ды обогащения. Основаны на различии электрофиз-их св-в мат-ов чёрной и цветной металлургии и неметалл-их мат-ов: кварц, песок, известняк и некот дрг-ие. Исп-ют различия в электропроводности, ионизации трением и наэлектризованности разл-ых мат-ов. Обязат-ая предвар-ая подготовка – обесшламлевание, сушка и термообработка при Т<=300С

6. физико-хим-ие м-ды выдел-ия компонентов при участии жидкой фазы. 1-ое это выщелачивание (экстрагирования). Исп-ют при перераб-ке отвалов в горной промыш-ти, металлург-их, топливных шлаков и древесных отходов. М-д основан на извлечении одного или неск-их компонентов из ТВ-го мат-ла путём его избирател-го растворения в жидком экстрагентеих диомагнитных составляющих. нитных газа и с ними подняться на поверх-ть. ба. стола которая совершает горизонт-ые движ-ия пе.

А) простое растворение

Б) выщелачивание с хим-ой р-цией.

2 ое – м-д кристалл-ции – выдел-ие ТВ-ой фазы в виде кристаллов из насыщ-ых р-ров, расплавов или паров.

Аппараты, технологические схемы – методичка Кудрявцевой стр. 98 - 102

№ 54 Методы, аппараты и технологические схемы очистки сточных вод от растворённых в воде загрязнителей.

М-д адсорбции.

Примен-ся для глубокой очистки вод для р-рённых органических в-в

1. при небольш конц-ции орган-их в-в

2. после их биолог очистки

3. для биохим-их нерастворяемых в-в

Загрязнители: фенолы гербециты пестециды ПАВ красители и др ароматич нитросоед-ия.

Дост:

1. высокая эф-ть = 90 – 95%

2. возмож-ть очистки одновременно от неск загряз-лей.

3. возмож-ть перираб-ки извлеченных в-в

Адсорбц очис сточ вод:

1. регенеративная

2. диструктивная

1 – это с извлечением уловленного в-ва и его утилизацией (рекуперация)

2 – это в-ва вместе с адсорбентом уничтожаются

Адсорбенты д б только гидрофобные активные и некот отходы пр-ва: зола шлаки и опилки.

Аппараты, адсорбц-ые установки.

- с истенсивным перемеш-ем адсорбента с водой

- С фильтрованием воды через слой адсорбента

- в псевдоожиженном слое – это сост-ие слоя зернистого шипучего матер-ла при кот-ом под влиянием проходящего через него потока газа или жидкости частицы ТВ-го мат-ла интенсивно перемеш-ся, достиг-ся тесный контакт меж зернистым матер-ом и ожижающим агентом.

Регенерация адсорбента (активного угля).

1. термич-ая десорбция перегретым паром при темп-ре 200 – 300 С или инертным газом при Т = 120 – 140 С. Доли пары конденсируют и в-во извлекают из конденсата.

2. жидкофазная десорбция – это растворение примесей в спец-ых растворителях: метаноле, бензоле, толуоле.

3. иногда перед десорбцией адсорбиров в-во путём хим р-ции переводят в др легко извлекаемое из адсорбента.

4. биохим-ая десорбция.

Принципиальная схема – методичка Кудрявцевой стр. 61 – 63

М-д йонного обмена.

Примен почти во всех обл-ях промыш-ти для извлеч-ия сточных вод йонов Ме: Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mo др, а также соед-ий As, P, цеанистых соед-ий и радиоактивных в-в. Широко распространён при обесолевании водоподготовке.

Дост.

- высокая эф-ть очистки.

- выдел-ются Ме в виде очень концентр-ных соед-ий.

- позволяет рекуперировать ценные в-ва.

- большой спектр примесей.

Основы процесса.

Йонный обмен – это эквивалентного обмена йонами меж р-ром электролита и твёрдым телом кот-ое наз-ся ионитом.

Электролит – в-во кот-ое в р-ре состоит полностью или частично из йонов раств соли это к-ты, основания, соли (растворимые)

Иониты – ТВ в-ва практически не растворимые в воде.

Иониты:

1. катиониты (обменивают «+»ые йоны из р-ра или катионы)

2. аниониты (обменивают анионы из р-ра)

3. амфотерные (обменивают и катионы и анионы)

- Природные

- Искусственные

Или

- Неорг-ие

- Орг-ие

Неорг-ие прир-ые – цеалиты, паевые шпаты

Неорг синтетич – силикогели, труднораствор-ые оксиды и гидроксиды Al, Cr, Zn, др.

Орган природ – гуминовые к-ты почв и углей.

Обладают малой хим стойкостью и механ-ой прочностью.

Орган искусств – разраб-ны спец для очистки сточных вод. Ионообменные смолы.

Синтетич-ие ионообменные смолы – это высокомолекулярные соед-ия углеводородные радикалы кот-ых образуют пространств-ую сетку, каркас или матрицу с фиксир-ми на ней анкерными йонами.

Анкерные йоны – неподвижные.

Подвижные йоны противополож знака назыв-ся противойонами и они способны к йоному обмену с раствором электролита.

!!!Рис.

Катионит – обменивет противойоны на йоны из р-ра

H+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+, др.

!!!Рис.

Анионит – обменивает ОН-, Cl-, SO2-, др.

В целом ионообменная смола электрически нейтральна.

Обозначение ионита и р-ции йонного обмена.

R – матрица – как углеводородный радикал.

Анкерный йон можно указывать или не указывать. Противойон указ-я полностью и обязат-но.

Регенерация ионитов.

Катиониты регенерируют 2 - 8% растворами кислот

Аниониты – 2 – 6% растворами щелочей.

Принципиальная схема ионообменного проц-а.

с точная вода Промывная вода. регенерат

Кислота или щёлочь

Очищ вода

Промывная вода

1 – ионообменная колонна

2- смеситель

Стадии проц-а.

1. р-ция йоного обмена в колоне 1. Р-ция идёт до установления ионного обменного равновесия подготовка регенерирующего р-ра в 2.

2. отмывка ионита от механ-их примесей промывной водой.

3. подача регерер-го р-ра в 1 и регенерация ионита. Регенерат идёт на рекупирацию в товарный продукт.

4. отмывка ионита от регенер-щего р-ра промывной водой.

Непрерывность действий обесп-ся неск-ми парал-но раб-ми ионообм-ми аппаратами.

Ионообменные установки – методичка Кудрявцевой стр. 64 – 66

Электрохим-ие м-ды очистки ст. вод.

Все проц-ы в этом м-де протекают на электродах при пропускании через ст воду пост-го электр тока.

Для очистки ст вод от ратво-ых и диспергированных примесей.

Дост-ва:

1. простая автоматизир-ая технол-ая схема очистки (меняя силу тока мен глубину очистки)

2. без хим реагентов

3. иногда эти м-ды наиб-ее эконом-ны.

4. иногда явл-ся единственно возможными.

Основы электролиза.

Это процесс в кот-ом хим-ие р-ции протекают на электродах под действием эл тока пропускаемого через электролит.

1. М-д анодного окисления и катодного востан-ия.

Для очистки т вод от р-рёных примесей ционидов, родонидов, аминов, спиртов, альдегидов, нейросоед-ий, сульфидов Ме, меркаптанов, йонов Ме-ов в рез-те загря-ие в-ва полностью распадаются с образ-ем СО2, NH3, Н2О и др-их нетоксичных соед-ий, кот-ые можно удалить др-ми м-дами.

При всех электрохим-их м-дах в сточную воду добавляют NaCl для повышения электропроводности воды и сниж-ия расхда элктроэнергии.

Схема установки.

С т вода Н2О NaCl

4 воздух 3

Очищ вода

1. смеситель

2. ёмкость для приготовления р-ра NaCl

3. электролизёр. Его разделяют на перегородки и подают сжатый воздух для перемеш-ия воды.

4. Источник питания пост-го ток.а

2. М-д электрокоагуляции.

Д. очистки от коллоидных примесей и нефтепродуктов.

1. электрокоагул-ция с нераствор-ми электродами при невыс содерж-ии коллоидных частиц и низкой устойч-ти загрязнений.

При прохождении ст воды через электролизёр происх:

1. электролиз воды

2. заряд коллоидных частиц, образ-ие 2-ного электр-го слоя и гадротация.

3. движ-ие коллоидных частиц по линиям тока к противоположно заряж-му электроду.

4. разряд коллоидных частиц на электроды их объедин-ие в агрегаты и осаждение.

5. взаимод-ие продуктов электролиза друг с другом.

Газообр-ый Сl2 и О2 разрушают гидратные оболочки.

3,4,5 – явл-ся причиной коагуляции при не растворимых электродах.

2. электрокоагул-ия с растворимыми стальными или алюмин-ми анодами.

Д. очистки высоко устойчивых загряз-ий.

Под действием эл тока в 1-ую очер происх растворение анода с выделением Fe+ и Al+

В воде с йономи гидроксилов они образуют слабозаряж йоны гидроксидов Ме, кот и осущ-ют процесс коагуляции.

Дост:

Компактнсть установок

Простота управления

Малая чувствит-ть к изм-ию параметров среды

Высокое кач-во шлама

Недост:

Повыш-ый расход Ме

Повыш-ый р-р электроэнергии

При очистки от масел – эф-ть =54-68%

От жиров – 92 – 99%

Электрокоагуляционная установка – методичка Кудрявцевой стр. 73

3.М-д электрофлотации.

Для очистки небольш-го кол-ва ст вод загряз-ых взвешанными частицами. Очистка проходит при пом пузырьков газа образ-ихся при электролизе воды.

Основную роль играют пузырьки водорода их размер < чем при др м-дах флотации.

Дост:

1. меняя плотность тока можно менять глубину очистки т.к. меняется диаметр пузырьков.

Недост:

1. образ-ие взрывоопасных смесей О2 и Н2

Электрофлотационная установка - методичка Кудрявцевой стр. 74

4.м-д электродиализа.

М-д для очистки ст вод от растворимых солей.

М-д основан на разделении ионизированных в-в под действием ЭДС созд-мой в р-ре по обе стороны мембран

Схема электродиализатора.

H2SO4 H2O NaOH

SO4-

+ Na+ -

A K

Н+ ОН-

H2O Na2SO4 H2

Йоны Н+ и ОН- переносятся в среднюю камеру разбавляют р-р, что замедляет процесс очистки.

Для борьбы с этим исп-ют электрохим-ки активные ионообменные мембраны.

Схема электродиализатора с ионообменными мембр-ми.

1 2

-

+ K

A

H2O Na2SO4 H2O

Описание установки - методичка Кудрявцевой стр. 74

1- анионообменная мембр

1. катионообмен мембрана

Дост:

1. Повыш-ся эф-ть

2. снижается асход электроэнергии Wэл

Недост:

1. дорогие мембраны

2. явл-ие концентрационной полиризации – т.е. оседание солей на поверх-ти мембраны.

5.м-д электрофорез.

Движение заряженных в воде коллоидных частиц по линиям электр поля к противопол-но заряж-му электроду.

Электрофорез, эл коагул-ция и эл флотация имеют место всегда в любом электролизёре, при любом м-де эл-рохим-ой очистки.

Биохим-ие м-ды очистки сточных вод.

Для очистки промыш-ых и хоз-но-бытовых ст вод от многих растворенных орган-их и даже некот-ых неорган-их в-в а именно: H2S, MeS, NH3, MeNO3, др.

Они основаны на биохим-ом окислении загр-их в-в внутри клеток микроорг-ов под возд-ем вырабат-ых ими ферментов и превращение загр-их в-в в биомассу, энергию и в неорг-ие соед-ия такие как CO2, H2O, NO2^-, SO4^2-

М-ды биохим-ой очистки:

- аэробные О2+Т = 20 -40С

- анаэробные : без О2

Аэробные м-ды требуют активного ила.

Активный ИА = биоценоз+ твёрдый субстрат 40%.

Биоциноз – сообщ-во всех живых орг-ов (их примерно 12 видов) вкл-ая бактерии, черви, водоросли, рачки и т.д. содерж-ся в воде.

Твёрдый субстрат – отмержие орг-мы и водоросли к кот-ым крепится биоциноз. Актив ил – это коллоидная сист-а. Имеет отрицат-ый заряд. И рН = 4…9 кислотность.

Аэробные м-ды могут осущ-ся и на биоплёнке. Им вид слизитых обрастаний толщиной до 3-х мм, цвет от светло жёлтого до тёмно коричневого. Им более богатый состав живых орг-ов.

Основы проц-а распада орган-их в-в.

Отличие ферментного катализа от хим-го.

1. ферменты активны тоько при норм-ых усл-ях т.е. при норм Т и при норм кислотности т.е. рН=7, и при норм давлении.

2. фермент катализирует только одно хим-ое соед-ие. При измен-ии состава или конц-ции загряз-их в-в треб-ются др-ие ферменты. Для разрушения сложной смеси орган-их в-в треб-ся 80 – 100 разл-ых ферментов.

3. активаторы – в-ва кот-ые повышают активность ферментов. Это витамины, Са²⁺, Мд²⁺, Мн²⁺

4. ингибиторы – в-ва сниж-ие активность ферментов. Это синильная к-та, антибиотики, соли тяжёлых металлов.

5. ферменты быв:

- постоянные

- адобтивные (дельта тау= неск часов – 100 дней)

6. с небольшим повыш-ем темпер-ры активность ферментов увел-ся.

Биохим-ие р-ции в аэробных усл-ях.

1. катаболические превращения – источник энергии для клеток в микроорганизмах

СхНуОzN+(x+y/4+z/3+3/4)O2 получается хСО2+ (у-3)/2*Н2О+NH3+дельтаЕ

СхНуОz – органическое в-во

Дельта Е – энергия (для жизнедеят-ти клетки)

1. анаболические превращения – синтез нового клеточного в-ва.

СхНуОzN+О2 получается С5Н7NO2 + CО2+дельта Е

С5Н7NO2 – клеточное в-во бактерий

1. при дальнейшем протекании проц-а окисления

С5Н7NO2 +5О2 получается 5СО2 +NН3 +2Н2О +дельта Е

NН3+О2 получается НNO2+O2 получается НNO3 – процесс нейтрификации.

Прирост биомассы за счёт подвода зарг-их в-в к акт илу или биоплёнке.

!!!График.

Фаза 1 – приспособления. Клетки увел-ются в размерах, но их число нерастёт.

Фаза 2 – фаза экспоненциального роста – клетки интенсивно делятся.

Фаза 3 – замедление роста когда питат-ые в-ва истощаются.

Фаза 4 – стационарного роста – числ-ть микроорг-ов остаётся неизменной.

Фаза 5 – отмирание – при отсутствии питат-ых в-в.

На фазе 2 всё времятреб-ется подвод загр-их в-в.

Факторы влиящие на ск-сть биохим-го окисления.

1. турбулизация ст вод в очистных сооруж-ях способствует распаду хлопьев активного или на более мелкие следовательно увел-ся ск-сть поступления питат-ых в-в и кислорода к микроорг-ам.

2. микроорг-мы могут потребляь кислород только в растворенном в воде виде для этого проводят процесс аэрации сточных вод пытаясь всеми спос-ми растворить кислород.

3. выбор оптим диапазона темпер-р

!!!График.

1. Снижают биохим-ую активность или соли тяжёлых Ме-ов. Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>=Pb>=Cr³⁺>=V>=Cd>Zn. Надо следить за допустимыми концентр-циями

2. биогенные Эл-ты кот ускоряют р-ции биохим-го окисления N,K,P,S,Mg,Ca,Na и др.

N,K,P – обязат-но должны присутствовать в ст водах. Бытовые ст воды часто добав-ют в промышл-ые т.к. они содержат биогенные эл-ты.

М-ды биохим-ой очистки:

1- аэробные т.е. с О2:

- в природных усл-ях:

А) поля орашения

Б)поля фильтрации

В) биолог-ие пруды

- в искусств-ых сооруж-ях:

А) аэротенки

Б) биофильтры

В) биоосаждения в окситенках

2- анаэробные без О2:

- метантенки

Аэробные м-ды в прир-ых усл-ях.

Поля орашения – спец-но подготовл-ые участки исп-ные одновременно для очистки ст вод и выращивания с/х культур. Очитка идёт под действием почвенной микрофлоры, солнца, воздуха и жизнедеят-ти растений.

Поля фильтрации – только для очистки ст вод. Зимой исп-ют только поля фильтрации.

Дост-ва полей ораш-ия перед искусств-ми сооруж-ми:

1. сниж-ие капит-ых или эксплуат-ых затрат.

2. искл-ся сброс стоков за пределы полей орашения.

3. получ-ие высоких урожаев.

4. можно исп-ть малопродуктивные земли.

Биолог пруды – это каскад прудов из 3-х – 5-ти ступеней через кот-ые протекает биол-ки очищаемая ст вода.

Бывают:

- с естеств-ой аэрацией h=0,5 – 1м

- с искусств-ой аэрацией – пруды исп-ются всем объёмом.

Аэробные м-ды в искусственных сооруж-ях.

Гл. икус-ое сооруж-ие – аэротенки – железобетонные аэрируемые резервуары с высотой 2 – 5м.

П ринципиальная схема очистки сточных вод в аэротенках.

Питат в-ва нейтрализ добавки

Актив ил

Ст. вода ст. ст. вода очищ вода

вода с иловой очищ вода

смесью

акт ил

осадок возвратный

воздух акт ил

избыт акт ил

свежий акт ил

механ-ие примеси

Товар продукт

В первичном отстойнике 1 осаждается часть взвешанных частиц.

2 – предаэратор. В нём в теч 15 -20 мин ст-ые воды аэрируются воздухом. В случае необх-ти вводятся туда питательные в-ва и нейтрализующие добавки.

3- аэротенк. В нём вода с акт илом и воздухом интенсивно перемеш-ся с пом разл-ых аэраторов.

Из вторичного отстойника 4 через насосную станцию 5 избыточный акт ил идёт на рекупирацию в тов-ый продукт или на диструкцию.

Другая часть акт ила возвращ-ся в аэротенк после регенерации в блоке 7, добавки свежего ила и очистки от механ-их примесей.

Биофильтры.

Сооруж-ия в корпусе кот-ых размещается пусковая загузка и предусмотрены устройства подачи ст воды и воздуха.

Загрузка: щебень, гравий, шлак, керамич-ие, пластмассовые кольца, блоки, метал-ие, пластмасс-ые сетки скруч-ые рулоны.

Ст. воду фильтруют через слой загрузки покрытой плёнкой из микроорг-ов.

Биоосаждение в окситенках.

Процесс осущ-ся при аэрации ст вод чистым кислородом в закрытых окситенках.

Общие доств-ва:

1. эф-ть окисления кислородом увел-ся с 8 – 9% до 90 – 95%

2. ск-сть окисления выше в 5 – 6 раз

3. треб-ся меньшая ск-сть перемешивания или турбулизация ст вод

4. улучш-ся бактер-ый состав акт или

5. в очищ-ой воде остаётя >О2

6. нет запаха

7. ниже капитальные затраты

Недостатки:

1. суммарные затраты увел-ся т.к. надо производить О2. Выгодно когда О2 явл-ся отходом пр-ва.

2. снижается рН

Анаэробные м-ды биохим-ой очистки.

Исп-ют для 1-ой стадии очитки очень концентрированных ст вод и для сбраживания осадков акт-го ила образ-щихся при биохим-ой очистки.

Процессы носят назв-е брожения:

1. метановое

2. спиртовое

3. молочно-кислое

1. осущ-ся в метентенках.

Конечные продукты метан-го брожения: СН4, СО2, Н2, спирты, к-ты, ацетон.

Снижают активность брожения: Cu2+, Ni2+, Zn2+, NH4, сульфиды