Вывоз мусора при строительстве в Подмосковье: www.musorshik.ru
Архитектура ->  Канализация. Охрана окружающей среды 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 [ 87 ] 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209

Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и могут быть использованы в качестве удобрения.

Исследования, провед-енные АКХ, показали, что активный ил может быть использован в качестве кормовой добавки к рациону сельскохозяйственных животных. Питательная ценность активного ила обусловлена высоким содержанием белка и витаминов. Ил городских очистных станций содержит почти все витамины группы В и особенно много витамина Bi2.

Химический состав осадков, по данным Курьяновской станции аэрации, приведен в табл. 4.27.

Таблица 427

Химический состав осадков сточных вод

Вид осадка

Белки

Жиры

Углеводы

Азот общий

Фосфор

Содержание бактерий СоИ в 1 г сухого вещества

% беззольного вещества

% сухого вещества

Осадок из первичных отстойников ..... Активный ил , , . .

28-32 40-44

25-30 18-23

14 18 4-7

5-6 8-10

3,5-4 8-9

10-108 4.106-3-10

Состав осадка и ила может меняться в значительных пределах и зависит от состава сточных вод, принятой схемы очистки и других факторов.

Больщое содержание органических веществ обусловливает способность осадков быстро загнивать, а высокая бактериальная зараженность, наличие в них яиц гельминтов создают опасность распространения инфекций. Поэтому основной задачей обработки осадков является их обезвреживание: получение безопасного в санитарном отношении продукта.

Основным методом обезвреживания осадков городских сточных вод является анаэробное сбраживание. Брожение называется метановым, так как в результате распада органических веществ осадков в качестве одного из основных продуктов образуется метан.

В основе биохимического процесса метанового брожения лежит способность сообществ микроорганизмов в ходе своей жизнедеятельности окислять органические вещества осадков сточных вод.

Промышленное метановое брожение осуществляется широким спектром бактериальных культур. Теоретически рассматривают брожение осадков, состоящее из двух фаз: кислой и щелочной.

В первой фазе кислого или водородного брожения сложные органические вещества осадка и ила под действием внеклеточных бактериальных ферментов сначала гидролизуются до более простых: белки - до пептидов и аминокислот, жиры - до глицерина и жирных кислот, углеводы- до простых Сахаров. Дальнейшие превращения этих веществ в клетках бактерий приводят к образованию конечных продуктов первой фазы, главным образом органических кислот. Более 90% образующихся кислот составляют масляная, пропионовая и уксусная. Образуются и другие относительно простые органические вещества (альдегиды, спирты) и неорганические (аммиак, сероводород, диоксид углерода, водород) .

Кислую фазу брожения осуществляют обычные сапрофиты: факультативные анаэробы типа молочнокислых, пропионовокислых бактерий и строгие (облигатные) анаэробы типа маслянокислых, ацетонобутило-вых, целлюлозных бактерий. Большинство видов бактерий, ответствен-



ных за первую фазу брожения, относится к спорообразующим формам.

Во второй фазе щелочного или метанового брожения из конечных продуктов первой фазы образуются метан и угольная кислота в результате жизнедеятельности метанообразующих бактерий - неспороносных облигатных анаэробов, очень чувствительных к условиям окружающей среды. Изученные виды метанообразующих бактерий относятся к трем родам: Methanobacterium, Methanococcus, Methanosarcina.

Особенностью этих бактерий является их строгая специфичность к используемому субстрату. Например, Methanobacterium formicicum окисляет только молекулярный водород и муравьиную кислоту, а Methanobacterium syboxydans использует более сложные соединения: валериановую и капроновую кислоты и бутиловый спирт. Однако в целом смешанная культура метанообразующих бактерий способна использовать практически все основные продукты кислой фазы брожения.

Метан образуется в результате восстановления СО2 или метильной группы уксусной кислоты:

4АН2+СО2 4A+CH,-f 2Н2О,

где АНз-органическое вещество, служащее для метанообразующих бактерий донором водорода; обычно это жирные кислоты (кроме уксусной) и спирты (кроме метилового). Многие виды метанообразующих бактерий окисляют молекулярный водород, образующийся в кислой фазе. Тогда реакция метанообразо-вания имеет вид:

4Н2+СО2 ""Р""»"-» CH4-f2H20-f энергия.

Микроорганизмы, использующие уксусную кислоту и метиловый спирт, осуществляют реакции:

СНзСООН2Н™-> CHi+COa-f энергия; 2СН3ОН te£2Z~> CH4-f COa-f 2Н2+энергия.

Все перечисленные реакции являются источниками энергии для метанообразующих бактерий, и каждая из них представляет собой серию последовательных ферментативных превращений исходного вещества. В настоящее время установлено, что в процессе метанообразования принимает участие витамин В12, которому приписывают основную роль в переносе водорода в энергетических окислительно-восстановительных реакциях у метанообразующих бактерий.

Считается, что скорости превращения веществ в кислой и метановой фазах одинаковы, поэтому при устойчивом процессе брожения не происходит накопления кислот - продуктов первой фазы.

Процесс сбраживания характеризуется составом и объемом выделяющегося газа, качеством иловой воды, химическим составом сброженного осадка.

Образующийся газ состоит в основном из метана и диоксида углерода. При нормальном (щелочном) брожении водород как продукт первой фазы может оставаться в газе в объеме не более 1-2%, так как используется метанообразующими бактериями в окислительно-восстановительных реакциях энергетического обмена.

Выделившийся при распаде белка сероводород H2S практически не попадает в газ, так как в присутствии аммиака легко связывается с имеющимися ионами железа в коллоидный сульфид железа FeS.

Конечный продукт аммонификации белковых веществ - аммиак - связывается с углекислотой в карбонаты и гидрокарбонаты, которые обусловливают высокую щелочность иловой воды.



в зависимости от химического состава осадков при сбраживании выделяется от 5 до 15 м газа на 1 м осадка,

Скорость процесса брожения зависит от температуры. Так, при температуре осадка 25-27° С процесс длится 25-30 дней; при 10° С продолжительность его увеличивается до 4 месяцев и более. Для ускорения сбраживания и уменьшения объема необходимых для этого сооружений применяют искусственный подогрев осадка до температуры 30-35° С или 50-55° С.

Для нормально протекающего процесса метанового брожения характерны слабощелочная реакция среды (рН7,6), высокая щелочность иловой воды (65-90 мг-экв/л) и низкое содержание жирных кислот (до 5-12 мг-экв/л). Концентрация аммонийного азота в иловой воде достигает 500-800 мг/л.

Нарушение процесса может быть результатом перегрузки сооружения, изменения температурного режима, поступления с осадком токсичных веществ и т.д. Нарушение проявляется в накоплении жирных кислот, снижении щелочности иловой воды, падении рН. Резко уменьшается объем образующегося газа, увеличивается содержание в газе угольной кислоты и водорода - продуктов кислой фазы брожения.

Кислотообразующие бактерии, ответственные за первую фазу брожения, более выносливы ко всякого рода неблагоприятным условиям, в том числе и к перегрузкам. Осадки, поступающие на сбраживание, в значительной степени обсеменены ими. Быстро размножаясь, кислотообразующие бактерии увеличивают ассимиляционную способность бактериальной массы и таким образом приспосабливаются к возросшим нагрузкам. Скорость первой фазы при этом возрастает, в среде появляется большое количество жирных кислот.

Метановые бактерии размножаются очень медленно. Время генер-а-ции для некоторых видов составляет несколько дней, поэтому они не в состоянии быстро увеличивать численность культуры, а содержание их в сыром осадке незначительно. Как только нейтрализующая способность бродящей массы (запас щелочности) оказывается исчерпанной, рН резко снижается, что приводит к гибели метанообразующих бактерий.

Большое значение для нормального сбраживания осадка hmccj состав сточных вод, в частности наличие в них таких веществ, которые угнетают или парализуют жизнедеятельность микроорганизмов, осуществляющих процесс сбраживания осадка. Поэтому вопрос о возможности совместной очистки производственных и бытовых сточных вод следует разрешать в каждом отдельном случае в зависимости от их характера и физико-химического состава.

При смешивании бытовых сточных вод с производственными необходимо, чтобы смесь сточных вод имела рН = 7...8 и температуру не ниже 6° и не выше 30° С. Содержание ядовитых или вредных веществ не должно превышать предельно допустимой концентрации для микроорганизмов, развивающихся в анаэробных условиях. Например, при содержании меди в осадке более 0,5% сухого вещества ила происходит замедление биохимических реакций второй фазы процесса сбраживания и ускорение реакций кислой фазы. При дозе гидроарсенита натрия 0,037% к массе беззольного вещества свежего осадка замедляется процесс распада органического вещества.

Для обработки и сбраживания сырого осадка применяют три вида сооружений: 1) септики (септиктенки); 2) двухъярусные отстойники (эмшеры); 3) метантенки.

В септиках одновременно происходит осветление воды и перегнива-ние выпавшего из нее осадка. Септики в настоящее время применяют на станциях небольшой пропускной способности.

* К таким веществам относятся кислоты, соли тяжелых металлов, смолы, фенолы, синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) и другие соединения




0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 [ 87 ] 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209