Студопедия

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



ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ

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: 1072; Нарушение авторских прав?


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.