КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Защита окружающей среды от загрязнения
В качестве анодов используют различные электролитически не растворимые материалы: графит, магнетит, диоксиды свинца, марганца и рутения, которые наносятся на титановую основу. Катоды изготавливаются из молибдена, сплава вольфрама с железом или никелем, из графита, нержавеющей стали и других металлов, покрытых молибденом, вольфрамом или их сплавами. Электрокоагуляция находит применение в различных отраслях промышленности. Процесс заключается в пропускании сточных вод через межэлектродное пространство электролизера. При этом происходит электролиз воды, поляризация частиц, электрофорез, окислительно-восстановительные процессы, взаимодействие продуктов электролиза друг с другом. Для обработки промышленных сточных вод, содержащих высокоустойчивые загрязнения, электролиз проводится с использованием растворимых стальных или алюминиевых анодов. Под действием тока происходит растворение металла, в результате чего в воду переходят катионы железа или алюминия, которые, встречаясь с гидроксильными группами, образуют гидроксиды металлов, при этом протекает интенсивная коагуляция с выпадением хлопьев в осадок. Электрофлотация — очистка от взвешенных частиц происходит при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде возникают пузырьки кислорода, а на катоде - водорода. Поднимаясь в сточной воде, эти пузырьки флотируют взвешенные частицы. При использовании растворимых электродов кроме пузырьков газа происходит образование гидроксидов металлов, как при электрокоагуляции, что способствует более эффективной очистке сточных вод. Электродиализ основан на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембраны. Этот процесс широко используется для опреснения соленых вод. Метод можно применять для обработки сточных вод, если они не содержат взвешенных веществ. При обработке методом электродиализа сточных вод, содержащих соли кислот и оснований, можно получать кислоты и щелочи и вновь использовать их в производстве. Электроды для электродиализаторов должны изготавливаться из стойких к окислителям материалов: платины, магнетита, графита. Электродиализ может быть использован для очистки радиоактивных вод.
Биологическая очистка сточных вод. Биологическая очистка сточных вод осуществляется при помощи живых организмов разного уровня организации. Существуют два направления биологической очистки: метод биологической очистки и метод биологической доочистки сточных вод. Метод биологической очистки сточных вод получил широкое распространение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Этот метод основан на способности Рациональное водопользование и защита водных ресурсов ^&Ц некоторых микроорганизмов питаться растворенными в воде органическими и некоторыми неорганическими веществами. В процессе потребления этих веществ происходит их окисление кислородом, растворенным в воде. Часть окисляемого микроорганизмами вещества используется для увеличения биомассы и для размножения этих организмов, а другая превращается в безвредные продукты окисления - воду, диоксиды углерода, азота и др. Для создания новых клеток микроорганизмы используют углерод, водород, кислород, серу и микроэлементы, которые они получают из разрушаемых органических веществ. Недостающие для построения клеток элементы, чаще всего азот, фосфор и калий, приходится добавлять в очищаемые стоки в виде солей или очищать производственные сточные воды совместно с бытовыми.
Микроорганизмы, которые участвуют в процессе биологической очистки, формируются в виде активного ила или биопленки. Активный ил имеет вид буро-желтых мелких хлопьев размером 3—150 мкм, взвешенных в воде и представляющих собой колонии живых микроорганизмов, в том числе бактерий, образующих слизистые капсулы (зооглеи). Биопленка — это слизистые обрастания живыми микроорганизмами фильтрующего материала очистных сооружений. Микроорганизмы, образующие ил и биопленку, весьма разнообразны. Самую многочисленную группу составляют бактерии: в одном грамме сухого ила их содержится от 108 до 1012 клеток. Имеется много видов бактерий, каждый из которых способен окислять преимущественно определенные вещества. Поэтому если в сточные воды будут введены новые вещества, то понадобится некоторое время, чтобы бактерии, способные использовать именно эти вещества, размножились в достаточном количестве и смогли обеспечить наилучшую очистку. На интенсивность и эффективность очистки оказывают влияние условия жизнедеятельности микроорганизмов в очистных сооружениях. Прежде всего для окисления органических веществ микроорганизмам необходим кислород. Для насыщения сточной воды кислородом ее аэрируют, разбивая воздушный поток на пузырьки, которые как можно более равномерно распределяют в объеме сточной воды. Из пузырьков воздуха кислород абсорбируется водой, а затем переносится к микроорганизмам. Подаваемый воздух распределяется посредством фильтросов, диффузоров, перфорированных труб. Недостаточная подача воздуха замедляет процесс очистки. Питательными веществами для микроорганизмов активного ила являются загрязняющие воду органические вещества, однако избыточная их концентрация в сточных водах может умертвить микроорганизмы. Но отсутствие в стоках достаточного количества веществ, необходимых для пи-
ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ тания и построения новой биомассы, также вызывает отмирание микроорганизмов. Большое значение имеет температурный режим биологической очистки. При понижении температуры сточной воды с 20 до 6 °С скорость процесса очистки замедляется примерно в два раза, а при увеличении температуры от 20 до 37 °С скорость биохимического окисления повышается в 2 - 2,5 раза. На практике температуру поддерживают в пределах экологического оптимума (20 - 30 °С).
Для сохранения интенсивности процесса очистки в зимнее время поддерживают более высокую концентрацию активного ила в воде и обеспечивают более интенсивную аэрацию, которая активизирует обменные процессы в клетках микроорганизмов. Наиболее благоприятной средой для бактерий является нейтральная или слабощелочная. При 9 < рН < 5 эффективность очистки резко снижается. Эффективность биологической очистки также зависит от количества активного ила в очищаемой сточной воде. Чем больше концентрация ила в воде, тем интенсивнее процесс очистки, при условии, что в воде имеется достаточное количество кислорода, обеспечивается хорошее перемешивание воды, ила и воздуха. Обычно концентрация ила поддерживается в пределах 2 - 4 г/л. На практике используют два метода биологической очистки сточных вод - аэробный и анаэробный. Аэробный метод осуществляется бактериями при наличии в воде кислорода. Аэробные процессы биологической очистки могут протекать в естественных условиях и в искусственных сооружениях. В естественных условиях очистка происходит на полях орошения, полях фильтрации и биологических прудах. Естественные процессы биологической очистки являются экстенсивными, и в настоящее время они гораздо реже используются в практике очистки промышленных сточных вод. Искусственными сооружениями являются аэротенки и биофильтры разной конструкции. Выбор типа сооружения производится с учетом местоположения предприятия, климатических условий, источника водоснабжения, объема промышленных и бытовых сточных вод, состава и концентрации загрязнений. В искусственных сооружениях процессы очистки протекают с гораздо большей скоростью, чем в естественных условиях, поэтому аэробная биологическая очистка промышленных сточных вод является основным методом во многих отраслях промышленности.
Имеется много видов и конструкций аэротенков, но все они построены по одному принципу: смесь воды и активного ила медленно движется по прямоугольным вытянутой формы резервуарам (секциям) аэротенка и непрерывно насыщается воздухом, подаваемым в воду через фильтросы, уложенные на дно резервуара вдоль его продольной стенки или другим Рациональное водопользование и зашита водных ресурсов 2Ш1 способом. Пузырьки воздуха, поднимаясь, перемешивают активный ил со сточными водами и не дают хлопьям оседать на дно аэротенка. Внешне это выглядит так, как будто вода кипит. Такое перемешивание обеспечивает интенсивный процесс окисления загрязнителей сточных вод. Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму работы как аэротенки идеального вытеснения; аэротенки идеального смешения; аэротенки промежуточного типа. На практике чаще всего применяют аэротенки-вытеснители и аэротенки-смесители. На рис. 4.49 показана схема аэротенка-вытеснителя. Очищаемая вода через первичный отстойник 1 по вводу 2 поступает в аэротенк 3 и, пройдя его, по выводу 4 попадает во вторичный отстойник 5, в котором отделяется активный ил. Очищенная вода по трубопроводу 6 отправляется на дальнейшую обработку. Часть активного ила по трубопроводу возвратного ила 8 возвращается в процесс очистки (в голову аэротенка), а излишек удаляется из системы через трубопровод 7. Аэротенки-вытеснители имеют ряд недостатков; в частности, в них нельзя повысить интенсивность процесса очистки, увеличивая концентрацию активного ила. Они очень чувствительны к перегрузкам, поэтому после каждого нарушения режима требуется длительное время для восстановления работоспособности системы. Более целесообразно применение аэротенков-смесителей, в которых" смесь сточной воды и активного ила вводится вдоль всей продольной стенки аэротенка, а вывод осуществляется с противоположной стороны. При этом порции поступающего стока почти мгновенно перемешиваются со всей массой очищаемой жидкости и активного ила, что позволяет равномерно распределить загрязнения и растворенный кислород в объеме аэротенка. Схема устройства аэротенка-смесителя показана на рис. 4.50. Разработана и широко используется очистка сточных вод в окситенках с использованием вместо воздуха чистого кислорода и активного ила с высокой концентрацией. Концентрацию кислорода в воде окситенков доводят до 10 - 12 мг/л (вместо 2-4 мг/л в аэротенках), а дозу активного ила до 15 г/л (в аэротенках - 2 - 4 г/л); при этом окислительная мощность
окситенков оказывается выше, чем у аэротенков, в 5 - 6 раз. Этот способ целесообразно использовать на тех предприятиях, где имеется собственный технический кислород, или он может быть получен с соседних химических предприятий. Процесс очистки сточных вод в аэротенках весьма сложен, требует постоянного контроля и управления. Управлять процессом биологической очистки можно, изменяя концентрацию активного ила в аэротенке, режим аэрации, а также поддержанием оптимальных концентраций загрязняющих веществ в сточных водах, подачей в них биогенных веществ, подбором соответствующих загрязнителям групп микроорганизмов и другими способами. Для аэробной очистки также применяют биофильтры. Это сооружения, в корпусе которых размещается кусковая насадка и предусмотрены распределительные устройства для сточной воды и воздуха. В биофильтрах сточная вода фильтруется через слой загрузки, покрытой пленкой микроорганизмов, которые окисляют органические вещества, используя их для удовлетворения физиологических нужд. Таким образом из сточной воды удаляются органические соединения, а масса активной биопленки увеличивается. Отработанная биопленка смывается протекающей сточной водой и выносится из биофильтра. На процесс очистки в биофильтре значительное влияние оказывает температура внешней среды. Биохимические процессы протекают с выделением тепла, биофильтры сами себя обогревают, а крупные установки, защищенные от ротери тепла, работают и при небольших морозах (до - 6 °С). Биофильтры имеют много недостатков. Управлять процессом очистки в них можно только, регулируя подачу воды; они заиливаются, отчего резко падает их окислительная способность; в процессе работы биофильтра часто возникают неприятные запахи; в них заводятся неспецифические организмы, в частности личинки мух, которые разрыхляют биопленку, и
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 1276; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |