Основные вопросы и ответы по технологии обработки сточных вод

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано зуолижунь 10.05.2016 в 08:37. 1. Какие меры следует принимать при биохимической обработке сточных вод, когда биореактор подвергается сильной нагрузке и микроорганизмы повреждаются? 　　В процессе работы биохимического резервуара, когда микроорганизмы подвергаются воздействию повышенной нагрузки (объема воды, концентрации), степень удаления COD резко снижается. В серьезных случаях осадок отслаивается от биологического наполнителя, что приводит к замутнению выходных вод. В этот момент необходимо немедленно прекратить подачу воды и добавить в биохимический резервуар порошковый активированный уголь для снижения нагрузки на ил. Доля добавляемого порошкового активированного угля составляет 10 кг на каждые 100 м3 объема резервуара. Когда способность осадка ила восстанавливается, можно применить метод быстрого размножения микроорганизмов путем добавления в биохимический резервуар бытовых сточных вод или отработанного алкоголя, либо влажной каши, приготовленной из сухой муки. Соотношение составляет 5–10 кг сухой муки на 100 м³ объема резервуара. Через 2–3 дня начинается подача воды, причем ее количество постепенно увеличивается до тех пор, пока микроорганизмы не вернутся к нормальной активности. 　　2. Как должен функционировать биохимический резервуар, когда из-за праздников или временной остановки производства не образуется сточных вод? 　　В компании *** часто бывает так, что из-за праздников или временного прекращения производства не образуется промышленных стоков. В таких случаях в биологический резервуар можно добавлять бытовые отходы или нагнетать речную воду, а также вводить клей, приготовленный из сухой муки, чтобы поддерживать рост и размножение микроорганизмов. В биохимическом резервуаре можно добавлять сухую муку в количестве 5–10 кг на 100 м3 объема, либо использовать отходы спирта в соответствующих пропорциях; аэрация осуществляется в течение 4–8 часов в день. 　　 　　4. Как функционирует биохимический резервуар зимой? Мы уже знаем, что оптимальный диапазон температур для роста и размножения микроорганизмов составляет 16–30°C. При температуре ниже 10°C эффективность очистки сточных вод значительно снижается. Как правило, при каждом снижении температуры на 10°C уровень удаления COD снижается на 10%. Как же функционируют биохимические резервуары зимой? Один из способов — подавать пар в резервуар для регулирования, чтобы повысить температуру биохимической среды ； Другой метод заключается в добавлении биологического ила в биохимический резервуар с целью повышения его концентрации и снижения нагрузки на ил. При температуре воды 6–7°C активный ил по-прежнему может эффективно выполнять свои функции по очистке. 　　5. Как осуществляется обезвоживание ила в резервуаре для ила? 　　Основными методами обезвоживания ила являются вакуумная фильтрация, прессование, центрифугирование и естественное высыхание. Компания Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. использует метод фильтрации под давлением: с помощью специального оборудования — пластинчатого фильтра — происходит фильтрация химического и остаточного ила, образующихся в системе. После этой процедуры содержание воды в иле составляет примерно 80–85%. 　　6. Как вывести оставшийся ил из биохимического резервуара SBR в резервуар для ила? 　　Остаточный ил из биохимического реактора SBR следует регулярно сливать в резервуар для ила; в противном случае это повлияет на нормальную работу реактора SBR и на качество воды, получаемой в результате биохимической обработки. При сливе осадка сначала открывают клапаны в трубопроводе между биохимическим резервуаром SBR и резервуаром для осадка. Благодаря давлению воды в резервуаре SBR оставшийся осадок перекачивается в резервуар для осадка. После завершения слива ила необходимо закрыть клапан трубопровода для ила между резервуаром SBR и резервуаром для ила. 　　7. Сколько калия дифосфата следует добавлять в биохимический резервуар? 　　При пересчёте согласно соотношению углерод:фосфор 100:1 (по весу), под углеродом здесь строго говоря подразумевается BOD5. Следовательно, если объем воды, поступающей в биохимический реактор, составляет 240 тонн в день, а концентрация BOD5 — 250 мг/л, то суммарное количество BOD5 в воде, поступающей в реактор, должно составлять 240 × 0,25 кг/т = 60 кг в день. Количество фосфора, необходимое в день, равно 60 ÷ 100 = 0,6 кг. Количество калия дифосфата, необходимое для покрытия этих потребностей, составляет: 0,6 × 136 ÷ 31 = 2,6 кг в день. 　　Для удобства расчетов мы можем использовать следующую упрощенную формулу. 　　W = BOD5 × Q × 0,044 ÷ 1000  W = COD × B/C × Q × 0,044 ÷ 1000
Где:
COD — это значение COD в биохимической пробе сточных вод; единица измерения — мг/л ； 　　BOD5 — это содержание BOD5 в биохимической пробе сточных вод, единица измерения — мг/л ； 　　B/C — безразмерный показатель ； 　　Q — объем биохимических стоков, единица измерения: тонны в день ； 　　W — это суточная доза калия дигидрофосфата, измеряемая в кг в сутки ； 　　8. Что делать, когда большое количество микроорганизмов погибает? 　　Когда микроорганизмы сильно повреждаются, массово гибнут и спасение их не удается, необходимо немедленно сообщить об этом в местные органы, ответственные за охрану окружающей среды, и сразу заменить активный ил. Затем выясняют причину, чтобы предотвратить повторение подобных инцидентов. 　　9. Сколько мочевины следует добавлять в биохимический резервуар ежедневно? 　　Разумное соотношение питательных веществ составляет: углерод:азот:фосфор = 100:5:1. Исходя из соотношения углерода и азота 100:5 (по весу), следует отметить, что под углеродом здесь имеется в виду BOD5. Следовательно, если объем воды, поступающей в биохимический реактор, составляет 240 тонн в день, а концентрация BOD5 — 250 мг/л, то суммарное количество BOD5 в воде, поступающей в реактор, должно составлять 240 тонн × 0,25 кг/тонна = 60 кг в день. Количество азота, необходимого в день, равно 60 ÷ 100 × 5 = 3 кг. Количество уреи, необходимое для покрытия этих потребностей, составляет: 3 × 44 ÷ 14 = 9,4 кг в день. 　　Для удобства расчетов мы можем использовать следующую упрощенную формулу. 　　W = BOD5 × Q × 0,157 ÷ 1000  W = COD × B/C × Q × 0,157 ÷ 1000
Где:
COD — это значение COD в биохимической воде; единица измерения — мг/л ； 　　BOD5 — это содержание BOD5 в биохимической пробе сточных вод, единица измерения — мг/л ； 　　B/C — безразмерный показатель ； 　　Q — объем биохимических стоков, единица измерения: тонны в день ； 　　W — это суточная доза мочевины, измеряемая в кг в сутки ； 　　Поскольку в сточных водах компании *** уже присутствует определенное количество азота, при эксплуатации не требуется добавлять мочевину. 　　10. Почему концентрация COD в сточных водах в резервуаре для её обработки должна контролироваться на уровне ниже 700 мг/л? 　　Стоки из резервуара регулирования являются входными стоками для биохимической обработки; концентрация COD в них обычно определяется на основе экспериментальных данных и проектных параметров. Для сточных вод, которые легко поддаются биохимической обработке, уровень COD в резервуаре для предварительной обработки обычно может быть снижен до примерно 1000 мг/л. Что касается промышленных сточных вод, особенно тех, которые трудно поддаются биологическому разложению, то уровень COD в таких случаях обычно находится в диапазоне 500–800 мг/л. В противном случае трудно обеспечить стабильную работу биохимической системы, а также гарантировать, что вода после биохимической обработки будет соответствовать установленным стандартам сброса. Концентрация COD в биохимической сточной воде компании Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. (700 мг/л) определяется на основе экспериментальных данных. 　　11. Как проводить культивирование и акклиматизацию ила? 　　Период биохимического культивирования зависит от температуры и качества сточных вод. При температуре воды выше 15°C процесс культивирования бактерий идет быстрее, а при температуре ниже 15°C время адаптации иловых отложений увеличивается. Поэтому культивирование и адаптацию иловых отложений следует проводить в период с мая по ноябрь (в бассейне реки Янцзы). Что касается качества сточных вод, то для вод, которые не являются токсичными и вредными, а также легко биоразлагаемыми, время биохимической обработки обычно составляет 10–20 дней. В то же время для токсичных и вредных вод, которые сложно биоразлагаемы, требуется более длительный период времени – примерно 30–60 дней, а иногда и больше. 　　После завершения наладки в чистой воде, для сточных вод с хорошими биологическими свойствами можно напрямую использовать микроорганизмы, адаптированные к таким сточным водам ； Для химических сточных вод или сточных вод с низкой биоразлагаемостью следует применять метод поэтапного выращивания микроорганизмов. Конкретные шаги следующие: (1) Быстрое размножение. Цель быстрого размножения — заставить ил быстро расти на наполнителе. Как правило, в процессе обезвоживания или транспортировки приобретенного ила микроорганизмы подвергаются различной степени повреждений. В новой среде у них есть время на восстановление и рост, для чего необходимы благоприятные условия для существования. Если в этот момент сразу использовать сточные воды химической промышленности для акклиматизации, это неизбежно приведет к массовой гибели микроорганизмов. Таким образом, на первом этапе для культивирования микроорганизмов можно использовать бытовые сточные воды, глюкозу или готовую кашицу, полученную при обжиге сухой муки (в течение первых 3–5 дней на каждые 100 м³ объема биологического резервуара рекомендуется добавлять 5–10 кг сухой муки). Аэрация производится дважды в день: в аэробном резервуаре — по 8 часов за раз. Это способствует быстрому восстановлению и размножению микроорганизмов. Этот метод называется методом быстрого размножения. Во время периода быстрого размножения сточные воды из биохимического резервуара могут быть сброшены через трубу для удаления ила. Перед сбросом воды необходимо прекратить процесс аэрации; после того, как ил оседет в течение 4–8 часов, можно сбрасывать воду. Период быстрого размножения обычно составляет 7–10 дней. 　　В процессе работы биохимического резервуара, когда микроорганизмы подвергаются сильному нагрузке и уровень удаления COD или показатель SV резко снижается, можно также применить метод быстрого размножения для помощи микроорганизмам в восстановлении и росте. 　　(3) Адаптация сточных вод. После того, как ил начинает расти на наполнителе, количество сухой муки, добавляемой ежедневно в биохимический резервуар объемом 100 м³, может быть увеличено до 20–30 кг. В то же время в резервуар подается биохимическая вода или сточные воды. Начальный объем сточных вод может подаваться с коэффициентом 1–2% от объема биохимического резервуара на 100 м3. В дальнейшем объем подаваемых сточных вод постепенно увеличивается на 2% каждые два дня, пока не будет достигнут запланированный уровень подачи сточных вод. По мере постепенного увеличения объема перекачиваемых сточных вод необходимо соответственно сокращать количество добавляемого глюкозы или сухой муки, а также объем перекачиваемых бытовых сточных вод, пока их добавление не будет прекращено. Также возможно добавлять отходы спирта в пропорции 1 кг отходов спирта на 1,5 кг COD. 　　В период адаптации культуры бактерий необходимо ежедневно измерять значение COD. Если наблюдается резкое снижение уровня удаления COD или показателя SV, следует немедленно прекратить подачу сточных вод, пока уровень удаления COD не восстановится до 50% и показатель SV больше не будет снижаться. 　　При нормальном подаче сточных вод в аэробный резервуар уровень удаления COD может оставаться выше 80%, а концентрация COD в обработанной воде — ниже 200 мг/л. В таком случае можно считать, что биохимический резервуар работает нормально. 　　Во время адаптации иловых отходов крайне важно избегать резких изменений нагрузки (например, большого объема воды или высокой концентрации). После завершения процесса культивирования бактерий можно начинать нормальную работу. 　　12. Как добавлять ил в биохимический резервуар? Как нанести пленку? 　　При использовании метода культивирования микроорганизмов с применением сухого ила сначала аэрационный бассейн наполняют чистой водой или речной водой и проводят аэрацию; одновременно подготовленный сухой ил постепенно добавляют в аэрационный бассейн. После добавления всего необходимого продолжают аэрацию в течение 2–4 часов. По окончании аэрации снова оставляют смесь на 2 часа, затем сливают верхний слой жидкости. Эту процедуру можно повторять 2–3 раза, пока верхний слой жидкости после осаждения не станет прозрачным и безмутным. Этот процесс называется промывкой ила, активацией ила или формированием пленки на поверхности ила. После активации ила начинается процесс адаптации с использованием питательной воды или сточных вод низкой концентрации. 　　13. Какое количество ила следует впервые добавить в биохимический резервуар? 　　Если используется метод культивирования бактерий с использованием сухого ила, то необходимо обеспечить концентрацию ила в биохимическом резервуаре на уровне примерно 3 г/л, то есть 3 кг/м³. Поскольку содержание воды в сухом иле составляет 80%, то количество сухого ила, которое необходимо добавить в резервуар для аэрации, должно составлять минимум 15 кг/м³. Следовательно, в резервуаре объемом 100 м³ необходимо добавить примерно 1,5 тонны сухого ила. 　　14. Какой вид активного ила следует добавлять в биохимический резервуар? 　　Так называемое выращивание активного ила заключается в создании определенных условий для роста микроорганизмов, образующих активный ил. В таких условиях со временем формируется активный ил, его количество постепенно увеличивается, пока не будет достигнута необходимая концентрация ила для обработки сточных вод. 　　Процесс культивирования микроорганизмов в станциях обработки бытовых сточных вод довольно прост. Однако культивирование микроорганизмов из токсичных и вредных промышленных сточных вод сопряжено с определенными трудностями. Также требуется больше времени на адаптацию илов. Как правило, для промышленных сточных вод используется метод культивирования с использованием сухого ила – то есть берется сухой ил, полученный в результате обработки сточных вод на функционирующих станциях (содержание влаги составляет около 80%; при обезвоживании нельзя добавлять какие-либо химикаты). Этот сухой ил используется в качестве источника микроорганизмов для их культивирования. Для того чтобы микроорганизмы как можно скорее адаптировались к токсичным и вредным промышленным сточным водам, желательно использовать в качестве источника микроорганизмов сухой ил, полученный после обезвоживания на очистных сооружениях того же или аналогичного типа. 　　15. Как осуществляется слив ила из резервуара нейтрализации и осаждения? 　　После полного коагулирования и осаждения сточных вод в нейтрализующем отстойнике происходит явное разделение ила и воды; химический ил оседает в нижней части реакционного резервуара. При сливе ила сначала необходимо открыть клапаны трубопроводов для ила у дна осадочного бассейна, а также клапаны трубопроводов для ила в самом бассейне. С помощью давления воды ил выталкивается из реакционного бассейна в бассейн для хранения ила. После завершения процедуры слива необходимо закрыть клапаны трубопроводов для ила в обоих бассейнах. Затем открывают клапан для сточных вод и направляют чистую жидкость в регулирующий бассейн. 　　В резервуаре для нейтрализации и осаждения установлен дренажный устройство. Его конструкция заключается в том, что под резиновой прокладкой фиксируется шланг; другой конец этого шланга соединен с выходным трубопроводом для сточных вод, расположенным в нижней части резервуара. Принцип его работы заключается в том, что резиновое кольцо плавает на поверхности воды и поднимается и опускается вместе с ней. Поскольку разделение грязной воды и чистой происходит всегда с поверхности воды, как только на ней образуется чистая жидкость, она вытекает из бассейна через шланг. Следовательно, процессы дренажа и разделения грязной воды происходят одновременно; не требуется ждать, пока грязная вода полностью отделится, прежде чем начинать дренаж. Это позволяет сократить время выполнения операций. Однако при работе необходимо обратить внимание на то, что во время перемешивания смеси следует поднимать устройство для слива воды над поверхностью воды, чтобы грязь не попала в шланг. 　　16. Почему значение pH очищенной воды в нейтрализующем отстойнике необходимо регулировать до уровня выше 9? 　　В сточных водах, получаемых при обработке железа и угля, содержится большое количество сульфата железа(II). Если его не устранить, это повлияет на рост и размножение микроорганизмов в биохимических реакторах. Поэтому необходимо использовать известь для повышения pH сточных вод с 5–6 до уровня выше 9. Это позволяет превратить растворимый сульфат железа(II) в нерастворимые соединения – гидроксид железа(II) и сульфат кальция. Затем с помощью процедуры коагуляции эти вещества оседают, тем самым обеспечивая отсутствие сульфата железа(II) в сточных водах, поступающих в биохимические реакторы. 　　Возможность осаждения осадка гидроксида железа в основном зависит от значения pH сточных вод. Когда значение pH достигает 6,5, часть гидроксида железа начинает оседать. Однако для полного осаждения гидроксида железа из сточных вод значение pH должно достичь 9,7. Поэтому при нейтрализации необходимо поддерживать значение pH сточных вод на уровне выше 9, чтобы свести содержание ионов двухвалентного железа в сточных водах, поступающих в биохимический резервуар, к минимальному уровню. 　　17. Как приготовить разбавленную серную кислоту? 　　Сначала в резервуар для приготовления отработанной кислоты наливают чистую воду, затем постепенно добавляют 98%-ную концентрированную серную кислоту до получения разбавленной серной кислоты концентрацией 50%-60%. 　　При приготовлении разбавленной сульфурической кислоты необходимо учитывать следующие три момента: как 98%-ная концентрированная сульфурическая кислота, так и готовая разбавленная версия обладают высокой коррозионной способностью. Кроме того, 98%-ная сульфурическая кислота имеет сильные влагопоглощающие свойства, что может привести к ожогам кожи. Поэтому во время работы необходимо носить соответствующую защитную экипировку. 　　При разбавлении концентрированная серная кислота выделяет большое количество тепла. Поэтому категорически запрещается добавлять воду в концентрированную серную кислоту; её следует добавлять в воду. При этом процесс добавления должен происходить медленно и постепенно. 　　Поскольку процесс разбавления концентрированной серной кислоты сопровождается интенсивным выделением тепла, пластиковые изделия в емкости для приготовления раствора (насосы, трубопроводы и т. д.) следует заранее убрать, чтобы они не деформировались от нагрева и не повредились. 　　18. Какие химические вещества необходимы для обработки сточных вод? 　　***Таблица расхода химикатов в станциях обработки (для справки)
Название химиката, спецификации, необходимый объем потребления, рыночная цена
98%-ный серная кислота промышленного назначения – 20 кг/день; цена – 0,5 юаня за килограмм
Кальций гидроксид с содержанием CaO более 93%, упаковка по 25 кг; объем потребления – 12,5 кг/день; цена – 0,75 юаня за килограмм
Дигидрофосфат калия – 2–3 кг/день; цена – 5 юаней за килограмм
Гранулированный активированный уголь, размер гранул – Φ3–4, длина гранул – 4–8 мм; объем потребления – 5 тонн за 1–2 года; цена – 2500 юаней за килограмм
Активированный уголь в порошке, тип 670; упаковка по 20 кг; объем потребления – 100 кг; цена – 6000 юаней за килограмм
Шлак чугунной литейницы; объем потребления – 25 тонн за 1–2 года; цена – 1100 юаней за килограмм
Биохимический ил с содержанием воды 81%; объем потребления – 10 тонн (одноразово); цена – 150 юаней за килограмм
19. Каковы основные технические показатели системы обезвоживания ила? 　　Объем переработки ила: 8 тонн в сутки. Концентрация ила до обезвоживания: 3%. Концентрация ила после обезвоживания: 20%. 20. Каковы основные технические показатели процесса биохимической обработки? 　　(1) Регулирующий бассейн
Максимальная вместимость по воде: 120 тонн
Уровень pH: 6–8
Допустимый диапазон содержания COD: 700 мг/л
Допустимый диапазон содержания BOD5: 250 мг/л

(2) Биохимический контактный окислительный бассейн
Режим работы: непрерывный
Максимальная производительность по обработке воды: 120 тонн в сутки
Время гидравлического пребывания воды: 20 часов
Время аэрации: не менее 16 часов
Содержание COD в очищенной воде: не более 300 мг/л

(3) Биохимический бассейн SBR
Режим работы: периодический
Максимальная производительность по обработке воды: 120 тонн в сутки
Время гидравлического пребывания воды: 20 часов
Время подачи воды: 6 часов
Время аэрации: 4 часа
Время слива воды: 2 часа
Содержание COD в очищенной воде: не более 100 мг/л
Содержание BOD5 в очищенной воде: не более 30 мг/л

21. Каковы основные технические показатели процессов предварительной обработки? 　(1) Электролизер с использованием железа и угля
Объем сточных вод, подлежащих обработке: 20 тонн в сутки
pH входящей воды: 2–3
pH выходящей воды: 5–6
Время реакции: более 8 часов

(2) Бассейн для нейтрализации и осаждения
Объем сточных вод, подлежащих обработке: 20 тонн в сутки
pH входящей воды: 5–6
pH выходящей воды: выше 9
Количество добавляемой извести: 0,8 кг на тонну сточных вод
Время нейтрализации: 2 часа

22. Из скольких этапов состоит весь процесс обработки сточных вод? 　　Весь процесс обработки сточных вод делится на два этапа: этап предварительной обработки (микроэлектролиз с использованием железа и угля – нейтрализация и коагуляция) и этап биохимической обработки (биологическая контактная окисление в реакторах типа SBR). 　　23. Что такое метод биоугля (метод PACT)? 　　В случае некоторых трудноразлагаемых фармацевтических сточных вод достижение значения COD на уровне **первого класса норм сброса (менее 100 мг/л)** в результате биохимической обработки представляется затруднительным. Поэтому для обеспечения соответствия сточных вод установленным нормам необходимо дополнительно применять технологию адсорбции с использованием гранулированного активированного угля. Однако у метода обработки с использованием гранулированного активированного угля есть серьезный недостаток — чрезвычайно высокие затраты на его применение. Причина этого заключается в том, что динамическая способность гранулированного активированного угля к поглощению COD составляет примерно 10% (в процентах от массы). Это означает, что одна тонна активированного угля может поглотить лишь около 100 кг COD из сточных вод. Из-за сложности регенерации гранулированного активированного угля и высоких затрат на его обработку, технология использования гранулированного активированного угля пока не получила широкого распространения в стране. Можно ли тогда разработать новую технологию, которая позволит значительно повысить объем динамического адсорбирования активного угля и тем самым снизить затраты на обработку сточных вод? 　Процесс обработки с использованием активированного угля в порошкообразном виде, первым разработанный компанией DuPont, является одним из примеров таких новых технологий. Метод биокарбона, сокращенно называемый методом PACT или биохимическим методом PACSBR, считается за рубежом наиболее перспективной новой технологией биохимической обработки сточных вод. В процессе биохимической обработки в воду добавляют порошковый активированный уголь; он смешивается с возвращаемыми отходами, содержащими уголь, в аэрационном бассейне. Оставшиеся отходы из бассейна концентрации отходов направляются в устройство для их обезвоживания. В аэрационном бассейне активный ил прилипает к поверхности порошкового активированного угля. Благодаря огромной площади поверхности и высокой способности к адсорбции порошкового активированного угля, улучшается способность ила к адсорбции. Особенно значительно повышаются концентрации растворенного кислорода и разлагаемых веществ на границе между активным илом и порошковым активированным углем. Это, в свою очередь, способствует более эффективному разложению COD. В общем случае в системе PACT динамическая способность активированного угля к адсорбции COD составляет 100–350% (в процентах от массы), то есть один килограмм порошкообразного активированного угля может адсорбировать 1,0–3,5 килограмма COD. Кроме того, метод PACT способен обрабатывать токсичные и вредные органические загрязнители, которые трудно разлагаются биологическими процессами. 　　Согласно нашему опыту инженерной настройки, регулярное (каждые 15–30 дней) добавление порошкового активированного угля в аэробный биологический реактор SBR в заданных количествах позволяет добиться отличных результатов обработки. На самом деле механизм адсорбции у порошкового и гранулированного активированного угля одинаков. Однако использование порошкового активированного угля в биохимических реакторах типа SBR имеет следующие преимущества: снижение затрат на инвестиции ； 　　Удобно и гибко в использовании ； 　　Высокий коэффициент использования активированного угля ； 　　Это позволяет избежать недостатков, связанных с тем, что порошковый активированный уголь может покрываться биопленкой, что приводит к засорению и снижению скорости выхода очищенной воды. В системе из порошкового активированного угля и активного ила активный ил прилипает к поверхности порошкового активированного угля. Благодаря огромной удельной поверхности порошкового активированного угля и его высокой способности к адсорбции концентрация растворенного кислорода и материалов, подлежащих разложению, на границе между активным илом и порошковым активированным углем значительно повышается. Это, в свою очередь, способствует более эффективному разложению COD. В общем случае уровень удаления COD (в зависимости от вида сточных вод) может повыситься на 10–40% ； 　　Поскольку токсичные и вредные органические вещества, содержащиеся в сточных водах, адсорбируются порошковым активированным углем, концентрация таких веществ в сточных водах может поддерживаться на низком уровне. Это способствует нормальной работе системы биохимической обработки ； 　　Это способствует предотвращению повышения уровня аммиака и нитрогенов, обеспечивая соблюдение нормативов содержания аммиака и нитрогенов в выходных водах. 　　Мы использовали метод PAC-SBR для обработки сточных вод, производимых на заводе ***. Результаты показали, что метод PAC-SBR обеспечивает довольно высокую эффективность обработки; качество воды после биохимической обработки соответствует стандартам первого уровня выбросов. 　　Что касается системы обработки сточных вод компании ***, то если качество воды, получаемой в результате биохимической обработки в резервуарах типа SBR, не соответствует установленным стандартам, мы можем добавить небольшое количество порошкового активированного угля в эти резервуары. Это позволит повысить эффективность биохимической обработки и обеспечить соответствие качества воды установленным стандартам.

24. Как оценить количество образующегося остаточного ила? 　　В процессе метаболизма микроорганизмов часть органических веществ (BOD) используется ими для синтеза нового цитоплазматического вещества с целью замены погибших микроорганизмов. Следовательно, количество образующегося остаточного ила связано с количеством разложившегося BOD; между ними существует взаимосвязь. 　　При проектировании обычно учитывается, что на обработку одного килограмма BOD5 образуется 0,6–0,8 килограмма остаточных осадков (100%). Если перевести это на сухие осадки с содержанием воды 80%, то получится 3–4 килограмма. 　　25. Почему образуется избыточный ил? 　　В процессе биохимической обработки микроорганизмы, находящиеся в активном иле, постоянно потребляют органические вещества, содержащиеся в сточных водах. Из потребленных органических веществ часть окисляется для обеспечения энергией жизнедеятельности микроорганизмов, а другая часть используется ими для синтеза нового цитоплазмы, что позволяет микроорганизмам размножаться. В процессе метаболизма некоторые микроорганизмы гибнут, в результате чего образуется избыточный осадок. 　　26. Каково соотношение между различными питательными элементами, необходимыми микроорганизмам в сточных водах? 　Микроорганизмы, как и животные и растения, также нуждаются в необходимых питательных веществах для роста и размножения. Основными питательными веществами для микроорганизмов являются углерод (C), азот (N) и фосфор (P). Существуют определенные требования к соотношению этих элементов в сточных водах; для аэробного биологического разложения обычно соблюдается соотношение C:N = 100:5:1 (по весу). 　　27. Почему в процессах биохимии необходимо регулярно пополнять питательные вещества в сточных водах? 　　Методы удаления загрязнителей с помощью биохимических процессов основаны прежде всего на метаболической деятельности микроорганизмов. Для всех жизненных процессов микроорганизмов, включая синтез клеток, необходимо достаточное количество различных питательных веществ (включая микроэлементы). Что касается сточных вод химической промышленности, то из-за однообразия производимой продукции состав этих вод также довольно однороден; в них отсутствуют необходимые питательные вещества для микроорганизмов. Например, в производственных стоках компании *** присутствуют только углерод и азот, но нет фосфора. Такие стоки не могут обеспечить потребности микроорганизмов в питательных веществах для их метаболизма; поэтому в стоки необходимо добавлять фосфор, чтобы обеспечить нормальный метаболизм микроорганизмов и способствовать синтезу их клеток. Это как когда человек ест рис и муку, но в то же время должен получать достаточное количество витаминов. 　　28. Кто обеспечивает микроорганизмы кислородом, необходимым для биохимических процессов? 　　Кислород, необходимый микроорганизмам в процессах биохимии, в основном обеспечивается ротационными вентиляторами. 　　29. От чего зависит содержание растворенного кислорода в сточных водах? 　　Концентрацию растворенного кислорода в воде можно выразить с помощью закона Генри: при достижении состояния растворения равновесия:  C = KH·P,  где C — это степень растворимости кислорода в воде в состоянии равновесия ； 　　P — давление кислорода в газовой фазе ； 　　KH — коэффициент Генри, зависящий от температуры ； Увеличение интенсивности аэрации способствует достижению равновесия в растворении кислорода, в то время как активный ил одновременно потребляет кислород из воды. Таким образом, фактическое содержание растворенного кислорода в сточных водах зависит от таких факторов, как температура воды, эффективная глубина водоема (влияющая на давление), интенсивность аэрации, концентрация ила, соленость и т. д. 　　30. Что означает растворенный кислород (DO)? Растворенный кислород (DO) — это количество кислорода, растворенного в воде; единицей измерения являются мг/л. Различные биохимические процессы предъявляют разные требования к содержанию растворенного кислорода. В анаэробно-аэробных биохимических процессах содержание растворенного кислорода в воде обычно составляет от 0,2 до 2,0 мг/л; в то время как в аэробных биохимических процессах SBR этот показатель находится в диапазоне от 2,0 до 8,0 мг/л. Поэтому при эксплуатации аэробного бассейна необходимо снизить объем воздуха, подаваемого в бассейн, и уменьшить время его аэрации ； При работе аэробного бассейна SBR объем и время аэрации должны быть значительно больше, тогда как мы используем метод контактной окисления, при котором уровень растворенного кислорода контролируется в диапазоне 2,0–4,0 мг/л. 　　31. Индекс ила (SVI)? 　　Индекс ила (SVI) – это полное название показателя объема ила; он представляет собой количество миллилитров, которое занимает 1 грамм сухого ила во влажном состоянии. Формула для его расчета следующая: SVI = SV * 10 / MLSS. Индекс SVI исключает влияние концентрации ила, что позволяет лучше оценить способность активного ила к сгущению и оседанию. Обычно считается, что: при 60 < SVI < 100 способность ила к оседанию хорошая; при 100 < SVI < 200 способность к оседанию умеренная; при 200 < SVI < 300 ил имеет тенденцию к разбуханию; при SVI > 300 ил уже разбух. 32. Коэффициент оседания ила (SV)? 　　Коэффициент осадка ила (SV) — это отношение объема осевшего ила к объему смеси в резервуаре для аэрации после 30 минут покоя при объеме 100 миллилитров, выраженное в процентах; поэтому его иногда обозначают как SV30. Как правило, уровень SV в биохимическом резервуаре находится в диапазоне от 20 до 40%. Определение коэффициента осадки иловых отходов является довольно простым процессом; это один из важных показателей, характеризующих активные иловые отходы. Его часто используют для контроля объема отходов, оставшихся после обработки, а также для своевременного выявления таких аномалий, как раздувание иловых отходов. Очевидно, что SV также связан с концентрацией ила. 　　33. Что такое летучие твердые взвеси смеси (MLVSS)? 　　Летучие твердые взвеси смеси (MLVSS) — это масса летучих веществ в сухом иле, содержащемся в единице объема смеси в биохимическом резервуаре; единица измерения также составляет миллиграммы на литр. Поскольку этот показатель не включает неорганические вещества, присутствующие в активном иле, он позволяет более точно определить количество микроорганизмов в активном иле. 　　34. Что такое твердые взвеси смешанной суспензии (MLSS)? 　　Содержание взвешенных твердых веществ в смеси (MLSS), также называемое концентрацией ила, представляет собой массу сухого ила в единице объема смеси в биореакторе; измеряется в миллиграммах на литр и используется для характеристики концентрации активного ила. Он включает в себя органические и неорганические вещества. Как правило, в биохимическом резервуаре SBR целесообразно поддерживать уровень MLSS на уровне 2000–4000 мг/л. 　　35. При наблюдении за биофлорой под микроскопом, какие виды микроорганизмов свидетельствуют о хорошем эффекте биохимической обработки? 　　Появление микроскопических моллюсков (таких как ротиферы, нематоды и т. д.) свидетельствует о хорошем развитии микробиальной флоры и о стабильности экосистемы активного ила. В таких условиях эффективность биохимической обработки достигает наивысшего уровня. Это похоже на ситуацию в реках, где часто попадаются крупные рыбы, что способствует хорошему развитию мелких рыбок и ракообразных. 　36. Как оценить активный ил в методе активного ила и в методе биопленочной ферментации? 　Оценка и определение состояния роста активного ила в методе активного ила и в методе биопленочных культур различаются. 　　В методе биопленочных фильтров оценка роста активного ила осуществляется в основном путем прямого микроскопического наблюдения за биологическим компонентом. 　　В методе активного ила для оценки состояния роста активного ила, помимо прямого наблюдения за биологическим комплексом под микроскопом, часто используются такие показатели, как общее количество взвешенных твердых веществ в смеси (MLSS), количество летучих взвешенных твердых веществ в смеси (MLVSS), коэффициент осадка ила (SV) и индекс осадка ила (SVI). 　　37. Что такое активный ил? С точки зрения микробиологии, ил в биохимических реакторах представляет собой совокупность различных микроорганизмов, обладающих биологической активностью. Если рассмотреть частицы ила под микроскопом, можно увидеть в них множество микроорганизмов — бактерии, грибки, простейшие и сложные организмы (такие как ротиферы, личинки насекомых и черви). Они образуют пищевую цепочку: бактерии и грибки способны разлагать сложные органические соединения, получая энергию, необходимую для своей деятельности, и строя свою структуру. Простейшие питаются бактериями и грибками, в свою очередь их поедают прокариоты; прокариоты также могут жить, опираясь непосредственно на бактерии. Эти флокулированные частицы ила, насыщенные микроорганизмами и способные разлагать органические вещества, называются активным илом. 　　Помимо микроорганизмов, активный ил также содержит некоторые неорганические вещества, а также органические вещества, которые не могут быть биологически разложены и прилипли к активному илу (то есть остатки метаболизма микроорганизмов). Влажность активного ила обычно составляет 98–99%. 　　Активный ил имеет структуру, похожую на губку, и обладает большой площадью поверхности; благодаря этому он обладает сильной способностью к адсорбции и окислительному разложению органических веществ. 　　38. В чем сходства и различия между методом биопленок и методом активных илов? 　　Метод биопленки и метод активного ила представляют собой различные формы реакторов для биохимической обработки. Внешне основное отличие заключается в том, что в первом случае микроорганизмам не требуется носитель, а биологический ил находится в состоянии взвеси; во втором же случае микроорганизмы закрепляются на носителе. Однако механизм их действия по очистке сточных вод и улучшению качества воды одинаков. Кроме того, биослизь обоих видов представляет собой аэробный активный ил, а состав ила также имеет определенное сходство. Кроме того, микроорганизмы в методе биологических пленок, будучи закрепленными на наполнителе, способны формировать довольно стабильную экосистему. Их энергозатраты на жизнедеятельность ниже, чем у микроорганизмов в методе активных осадков. Поэтому объем остаточных осадков при использовании метода биологических пленок меньше, чем при использовании метода активных осадков. В системе контактного окисления компании Shanghai Xinyi Bailuda Pharmaceutical Co., Ltd. используется метод биологической пленки, тогда как в биохимических реакторах типа SBR применяется метод активных илов. 　　39. Какие есть применения биологической обработки в процессах очистки сточных вод? 　　Существует две основные категории технологий биологической обработки, которые наиболее широко и эффективно применяются в процессах очистки сточных вод: одна из них называется методом активного ила, а другая — методом биологической пленки. 　　Метод активных илов — это способ аэробной обработки сточных вод, основанный на биохимическом метаболизме суспендированного биологического сообщества. В процессе роста и размножения микроорганизмы способны образовывать коккии с большой площадью поверхности. Эти коккии могут эффективно связывать и абсорбировать взвешенные коллоидные или растворенные загрязнители из сточных вод, затем усваивать их в свои клетки. При наличии кислорода эти вещества полностью окисляются, в результате чего выделяется энергия, CO2 и H2O. Концентрация ила в процессе активного илового метода обычно составляет 4 г/л. 　　При использовании метода биопленок микроорганизмы прикрепляются к поверхности наполнителя, образуя связанную гелеобразную биопленку. Биопленка обычно имеет пушистую структуру в виде взвеси, содержит множество микропор, обладает большой площадью поверхности и сильной способностью к адсорбции, что способствует дальнейшему разложению и использованию адсорбированных органических веществ микроорганизмами. В процессе обработки поток воды и перемешивание воздуха обеспечивают постоянный контакт поверхности биопленки с водой. Органические загрязнители и растворенный кислород из сточных вод адсорбируются на биопленке; микроорганизмы, находящиеся на ней, непрерывно разлагают эти органические вещества. При окислительном разложении органических веществ сама биопленка также постоянно обновляется в процессе метаболизма. Стареющая биопленка отслаивается, выносится из сооружений биологической очистки обрабатываемой водой и отделяется от нее в отстойнике. Концентрация осадка в методе биопленок обычно составляет 6–8 г/л. 　　Для повышения концентрации ила и, тем самым, эффективности обработки, можно сочетать метод активного ила с методом биопленочных реакторов. Для этого в реактор с активным илом добавляют наполнитель. Такой биореактор, в котором присутствуют как микроорганизмы, образующие пленку, так и микроорганизмы, находящиеся в свободном состоянии, называется комбинированным биореактором. В таком реакторе достигается высокая концентрация ила – обычно около 14 г/л. 　　40. Что такое аэробная биологическая обработка? Что такое аэробно-анаэробная биохимическая обработка? В чем разница между ними? 　　В зависимости от потребностей микроорганизмов в кислороде для своего роста, биохимическая обработка делится на два основных типа: аэробную и анаэробную. Анаэробная обработка, в свою очередь, подразделяется на факультативно-аэробную и полностью анаэробную. В процессе аэробной биохимической обработки аэробные микроорганизмы должны расти и размножаться в присутствии большого количества кислорода, снижая при этом содержание органических веществ в сточных водах ； В процессе аэробно-анаэробной биологической обработки аэробно-анаэробным микроорганизмам для роста и размножения, а также для разложения органических веществ в сточных водах требуется лишь небольшое количество кислорода. Если же в воде слишком много кислорода, рост таких микроорганизмов замедляется, что снижает эффективность их деятельности по переработке органических веществ. 　　Аэробно-анаэробные микроорганизмы способны адаптироваться к сточным водам с высокой концентрацией ХПК; концентрация ХПК в поступающей воде может достигать более 2000 мг/л. Степень удаления ХПК обычно составляет 50–80% ； А аэробные микроорганизмы могут адаптироваться только к сточным водам с низкой концентрацией ХПК. Концентрация ХПК в поступающих сточных водах обычно поддерживается на уровне ниже 1000–1500 мг/л. Степень удаления ХПК составляет, как правило, 50–80%. Время проведения как анаэробной, так и аэробной биологической обработки не очень велико – обычно это 12–24 часа. Используя различия и сходства между анаэробной и аэробной биохимической обработкой, их сочетают друг с другом. Сточные воды с высокой концентрацией COD сначала подвергаются анаэробной биохимической обработке; затем очищенная в результате этого процесса вода поступает в аэробный реактор. Такое комбинированное обработка позволяет уменьшить объем биореакторов, что способствует экономии средств на строительство очистных сооружений и снижению эксплуатационных расходов. 　　Принципы и механизм действия анаэробной биологической обработки схожи с принципами и механизмами действия факультативно-анаэробной биологической обработки. Отличие анаэробной биологической обработки от факультативно-аэробной заключается в том, что для размножения и роста анаэробных микроорганизмов, а также для разложения органических веществ не требуется кислород. Кроме того, анаэробные микроорганизмы способны существовать в сточных водах с более высокой концентрацией COD (4000–10000 мг/л). Недостатком анаэробной биологической обработки является длительность процесса биологической обработки: время пребывания сточных вод в анаэробном резервуаре обычно составляет более 40 часов. 　　41. Почему высокая концентрация соленых сточных вод оказывает особо сильное воздействие на микроорганизмы? 　　Давайте сначала описаем эксперимент с осмосом: два раствора соли разной концентрации разделяются полупроницаемой мембраной. Молекулы воды из раствора с низкой концентрацией проходят через полупроницаемую мембрану в раствор с высокой концентрацией, а молекулы воды из раствора с высокой концентрацией также проходят через мембрану в раствор с низкой концентрацией, но их количество меньше. Поэтому уровень жидкости в чашке с раствором с высокой концентрацией повышается. Когда разница уровней жидкости создает достаточное давление, препятствующее дальнейшему движению воды, процесс осмоса прекращается. Давление, возникающее из-за этой разницы уровней, и есть осмотическое давление. Как правило, чем выше концентрация соли, тем выше осмотическое давление. 　　Ситуация с микроорганизмами в растворе соленой воды схожа с экспериментом с осмотическим давлением. Единицей структуры микроорганизмов является клетка. Клеточная стенка выполняет функцию полупроницаемой мембраны. При концентрации хлорид-ионов, не превышающей 2000 мг/л, клеточная стенка может выдерживать осмотическое давление в пределах 0,5–1,0 атмосферы. Даже с учетом определенной прочности и эластичности клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, осмотическое давление, которое может выдержать клеточная стенка, не превышает 5–6 атмосфер. Однако, когда концентрация хлорид-ионов в водном растворе превышает 5000 мг/л, осмотическое давление увеличивается примерно до 10–30 атмосфер. При таком высоком осмотическом давлении молекулы воды из клеток микроорганизмов массово попадают во внешний раствор, что приводит к потере воды клетками и разделению их стенки от цитоплазмы; в тяжелых случаях микроорганизмы гибнут. В повседневной жизни люди используют поваренную соль (хлорид натрия) для маринования овощей и рыбы, а также для стерилизации и консервирования продуктов — именно на основе этого принципа. Данные инженерного опыта показывают, что при концентрации хлорид-ионов в сточных водах, превышающей 2000 мг/л, активность микроорганизмов снижается, а эффективность удаления COD значительно падает ； Когда концентрация хлорид-ионов в сточных водах превышает 8600 мг/л, это приводит к увеличению объема осадка, появлению большого количества пены на поверхности воды, а также к гибели микроорганизмов. 　　Однако в результате длительной акклиматизации микроорганизмы постепенно приспосабливаются к росту и размножению в среде с высокой концентрацией соли. Уже существуют микроорганизмы, прирученные таким образом, что они способны адаптироваться к концентрациям хлорид-ионов или сульфат-ионов, превышающим 10 000 мг/л. Однако принцип осмоса гласит, что у микроорганизмов, приспособленных к росту и размножению в среде с высокой концентрацией соли, концентрация соли в клеточном соке очень высока. Когда же концентрация соли в сточных водах снижается или становится очень низкой, молекулы воды из сточных вод начинают активно проникать в клетки микроорганизмов. Это приводит к их расширению, а в тяжелых случаях — к разрушению клеток и гибели микроорганизмов. Поэтому микроорганизмы, пройдшие длительную процедуру одомашнивания и способные постепенно адаптироваться к росту и размножению в среде с высокой концентрацией соли, требуют, чтобы концентрация соли в биохимической среде постоянно оставалась на довольно высоком уровне; её нельзя позволять колебаться, иначе большое количество микроорганизмов погибнет. 　　42. Что такое растворенный кислород? Какова связь между растворенным кислородом и микроорганизмами? 　　Кислород, растворенный в воде, называется растворенным кислородом. Организмы, обитающие в воде, и аэробные микроорганизмы – кислород, от которого они зависят для своей жизнедеятельности, – это растворенный кислород. Разные микроорганизмы имеют разные требования к растворенному кислороду. Аэробным микроорганизмам необходимо обеспечивать достаточное количество растворенного кислорода. Как правило, его уровень должен составлять 3 мг/л; минимальный же уровень не должен быть ниже 2 мг/л ； Аэробные микроорганизмы требуют уровня растворенного кислорода в диапазоне от 0,2 до 2,0 мг/л ； А анаэробные микроорганизмы требуют уровня растворенного кислорода ниже 0,2 мг/л. 　　43. В каком диапазоне должен находиться оптимальный уровень pH для микроорганизмов? 　　Жизнедеятельность микроорганизмов, их обмен веществ тесно связаны с значением pH. Большинство микроорганизмов могут существовать в диапазоне pH от 4,5 до 9, причем оптимальный диапазон pH составляет от 6,5 до 7,5. При pH ниже 6,5 грибы начинают конкурировать с бактериями. При pH 4,5 грибы полностью доминируют в биохимическом резервуаре, что серьезно влияет на процесс осаждения осадка ； Когда pH превышает 9, скорость метаболизма микроорганизмов снижается. 　　У разных микроорганизмов разные требования к диапазону значений pH. В процессе аэробной биологической обработки значение pH может варьироваться в диапазоне от 6,5 до 8,5 ； При анаэробной биологической обработке у микроорганизмов есть довольно строгие требования к уровню pH, который должен находиться в диапазоне от 6,7 до 7,4. 　　44. В каком температурном диапазоне микроорганизмы растут и размножаются наиболее эффективно? 　　В биологической обработке сточных вод оптимальный диапазон температуры для микроорганизмов обычно составляет 16–30°C; максимальная температура — 37–43°C. При температуре ниже 10°C микроорганизмы перестают расти. 　　В диапазоне подходящих температур с каждым повышением температуры на 10°C скорость метаболизма микроорганизмов увеличивается, а эффективность удаления COD также повышается примерно на 10% ； Напротив, при снижении температуры на 10°C уровень удаления COD снижается на 10%, поэтому зимой биохимический уровень удаления COD значительно ниже, чем в другие сезоны. 　　45. С какими факторами связаны микроорганизмы? 　　Помимо питательных веществ, для выживания микроорганизмам необходимы подходящие факторы окружающей среды, такие как температура, pH, растворенный кислород, осмотическое давление и т. д. При неблагоприятных условиях окружающей среды это влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, а иногда приводит к их мутации или гибели. 　　46. Каким образом микроорганизмы разлагают и удаляют органические загрязнители из сточных вод? 　　Поскольку в сточных водах присутствуют углеводы, жиры, белки и другие органические вещества, эти бесжизненные органические соединения служат пищей для микроорганизмов. Часть из них разлагается и превращается в клеточные вещества (продукты синтеза), а другая часть разлагается и окисляется до воды, углекислого газа и т. д. (продукты распада). В процессе этого органические загрязнители в сточных водах удаляются за счет действия микроорганизмов. 　　47. Что такое биологическая обработка сточных вод? 　　Биохимическая обработка сточных вод является одним из важнейших процессов в системе очистки сточных вод, сокращенно — биохимическая обработка. Биохимическая обработка представляет собой процесс, при котором с помощью жизнедеятельности микроорганизмов эффективно удаляются растворимые органические вещества, а также часть нерастворимых органических веществ из сточных вод, тем самым обеспечивая их очистку. На самом деле мы не совсем чужды биохимической обработке: в природных водоемах существует пищевая цепь, при которой крупные рыбы едят мелких рыб, мелкие рыбы — креветок, креветки — мелких насекомых, мелкие насекомые — микроорганизмы, а микроорганизмы — сточные воды. Без этой пищевой цепи в природе воцарится хаос. В естественных реках обитает огромное количество микроорганизмов, которые питаются органическими веществами. Они день и ночь окисляют или восстанавливают органические вещества, попадающие в реки от людей (такие как промышленные стоки, пестициды, удобрения, экскременты и т. д.), превращая их в неорганические вещества. Без микроорганизмов реки вокруг нас уже через несколько месяцев, а иногда и через год-два превратились бы в зловонные водоемы. Просто микроорганизмы настолько малы и разбросаны по всей воде, что человеческий глаз их не может видеть. А биохимическая обработка сточных вод представляет собой усиление этого процесса в искусственных условиях. Люди собирают бесчисленное множество микроорганизмов в один резервуар, создавая такие условия, которые идеально подходят для их размножения и роста (такие как температура, значение pH, наличие кислорода, азота, фосфора и других питательных веществ). Это способствует массовому умножению микроорганизмов, что повышает скорость и эффективность их разложения органических веществ. Затем в резервуар закачиваются сточные воды, в результате чего органические вещества, содержащиеся в них, окисляются и разлагаются под действием жизнедеятельности микроорганизмов, что обеспечивает очистку и обработку сточных вод. По сравнению с другими методами обработки, биохимический метод отличается низким энергопотреблением, отсутствием необходимости в использовании химикатов, высокой эффективностью и низкими затратами на обработку. 　　48. Как оценить объем образования химических осадков? 　　Осадок, образующийся в результате химических реакций (например, нейтрализации) и физико-химических процедур (например, добавления химикатов для коагуляции), обычно называется химическим осадком. Ил, образующийся после нейтрализации и коагуляции сточных вод из железоуглеродного процесса, в основном состоит из гидроксида железа(II) и сульфата кальция. Количество образующегося ила можно рассчитать по количеству добавляемой сульфурной кислоты и известкового порошка. В инженерной практике также можно использовать опыт для оценки. Как правило, если pH поступающей на очистку воды составляет около 2, то после нейтрализации и коагуляции количество образующегося химического осадка (с влажностью 80%) на тонну сточных вод составляет примерно 50 кг. 　　49. Почему при выходе жидкости, полученной в результате реакции железа с углем, необходимо использовать известковый порошок для её нейтрализации? 　　Стоки, pH которых регулируется с помощью серной кислоты до значения 2, после обработки с использованием железа и угля превращают серную кислоту в ферросульфат. При этом pH стоков повышается с 2 до 5–6. Тогда зачем при обработке стоков, полученных в результате использования железа и угля, все равно необходимо использовать известь для нейтрализации? Или при нейтрализации можно использовать меньше известковой пудры? 　　В сточных водах, образующихся после обработки железоуглеродным методом, содержится большое количество сульфата железа. Если его не удалить, это может негативно повлиять на рост и размножение микроорганизмов в последующих биохимических реакторах. Поэтому необходимо с помощью извести повысить pH сточных вод с уровня 5–6 до значения выше 9. Это позволит превратить растворимый сульфат железа в нерастворимые соединения – гидроксид железа и сульфат кальция. Затем эти вещества осаждаются путем коагуляции, чтобы в сточные воды, поступающие в биохимические реакторы, не попадал сульфат железа. 　　Можно ли при нейтрализации использовать меньше известкового порошка? Мы можем провести сравнительный эксперимент в лаборатории. В две пробирки наливают одинаковое количество воды с железом и углем (pH около 2) и воды без железа и угля (pH 5–6). Затем в каждую пробирку добавляют определенное количество извести для нейтрализации и коагуляции. Когда pH сточных вод в обеих пробирках достигает значения 9, можно заметить, что количество добавленной извести в обеих пробирках одинаково. Это связано с тем, что железо не является средством нейтрализации. Ферросульфат, образующийся в результате действия серной кислоты, по-прежнему остается кислым веществом. В процессе нейтрализации ферросульфата до гидроксида железа и кальцийсульфата необходимо использовать определенное количество извести. Поэтому при нейтрализации сточных вод, содержащих железо и углерод, нельзя недосыпать известковый порошок. 　　50. Что такое адсорбция? 　С помощью пористых твердых веществ (например, активированного угля) или флокулирующих веществ (например, полиферрата) токсичные и вредные вещества из сточных вод адсорбируются на поверхности или в порах этих твердых веществ/флокул. Это позволяет очистить воду. Такой метод обработки называется адсорбционной обработкой. Объектом адсорбции могут быть как нерастворимые твердые вещества, так и растворимые. Метод адсорбции обладает высокой эффективностью и позволяет добиться хорошего качества воды после её обработки; поэтому его часто используют для глубокой очистки сточных вод. Также в биохимический блок можно ввести адсорбционную обработку для повышения эффективности биохимической очистки (например, метод PACT является одним из таких способов). 　　51. Что такое коагуляция? 　　Процесс совместного использования коагуляции и флокуляции называется процессом коагеляции. Осаджение часто используется в экспериментах и на промышленных предприятиях: сначала в воду добавляют такие вещества, как сульфат железа(II), чтобы устранить электростатическое отталкивание между коллоидными частицами, затем добавляют полиакриламид (PAM), что позволяет частицам постепенно увеличиваться в размерах и образовывать видимые невооруженным глазом комки, после чего происходит их осаджение. 　　52. Почему для предварительной обработки сточных вод с использованием процесса флокуляции и адсорбции применяется полиферрит? 　　Феррофлюориды, образующиеся в процессе коагуляции, представляют собой флокулы оксихлоридов железа, обладающие высокой способностью к адсорбции органических веществ из сточных вод. Результаты экспериментов показывают, что после использования феррофлюоридов для флокуляции и адсорбции можно устранить примерно 10–20% содержащегося в сточных водах COD. Это позволяет значительно снизить нагрузку на биологические установки, что способствует обеспечению соответствия сточных вод установленным стандартам. Кроме того, предварительная обработка с использованием полиферрита позволяет устранить из сточных вод те микроколичества веществ, которые являются токсичными и подавляющими действием для микроорганизмов. Это необходимо для обеспечения нормальной работы микроорганизмов в биохимических реакторах. Среди множества средств для коагуляции цена полиферрита относительно низкая (25–300 юаней/тонна), поэтому затраты на его использование довольно невелики, что делает его подходящим средством для предварительной обработки промышленных стоков. 　　Полиферрит — кислая субстанция с высокой коррозионной активностью, поэтому оборудование для его обработки должно иметь защиту от коррозии. 　　53. Что такое флокуляция? 　　Флокуляция — это процесс добавления в сточные воды полимерных коагулянтов; после растворения этих коагулянтов образуются полимерные молекулы. Структура этого полимера линейная: с одного конца нити привязана крошечная частица, а с другого — ещё одна крошечная частица. Эти частицы, находящиеся на значительном расстоянии друг от друга, выполняют функцию связующего звена, что позволяет частицам постепенно увеличиваться в размерах и в конечном итоге образовывать крупные флокулы (в народе их называют «солевыми цветами»), что способствует ускорению оседания частиц. Распространенными коагулянтами являются полиакриламид (PAM), полиферрит (PE) и другие. 　54. Что такое конденсация? 　　В сточные воды добавляют коагулянты, содержащие положительные ионы. Большое количество положительных ионов, находящихся между коллоидными частицами, способствует устранению электростатического отталкивания между ними, что приводит к их объединению. Процесс объединения коллоидных частиц путем добавления положительно заряженных электролитов называется коагуляцией. Часто используемыми коагулянтами являются алюминиевая сульфатная кислота, ферруссульфатная кислота, алюминий сульфат, железный хлорид и т. д. 　　55. Как заставить коллоидные частицы оседать? Чтобы коллоидные частицы оседали, необходимо способствовать их взаимному соприкосновению, чтобы они превратились в более крупные частицы, то есть слились вместе. Таким образом их плотность становится больше 1, и они оседают. 　　Существует множество методов, а среди технологий, часто используемых в инженерии, — методы конденсации, флокуляции и коагуляции. 　　56. Почему коллоидные частицы в сточных водах не оседают естественным образом? Многие примеси в сточных водах с плотностью, превышающей 1, а также крупные частицы и те частицы, которые легко оседают, можно удалять с помощью естественного осаждения, центрифугирования и других методов. 　　Однако крошечные частицы взвеси с плотностью менее 1, которые даже невозможно увидеть невооруженным глазом, с трудом оседают естественным путем. Например, коллоидные частицы имеют размер от 10⁻⁴ до 10⁻⁶ мм; они очень стабильны в воде, их скорость оседания крайне мала — чтобы опуститься на глубину 1 м, им требуется 200 лет. Существует две причины медленного оседания: (1) как правило, коллоидные частицы имеют отрицательный заряд. Из-за отталкивания однотипных зарядов происходит препятствие для соприкосновения коллоидных частиц, что не позволяет им сливаться друг с другом и оставаться в растворе. (2) Поверхность коллоидных частиц также покрыта слоем молекул, которые плотно её окружают. Этот гидратационный слой препятствует контакту между коллоидными частицами, не позволяя им сливаться друг с другом и оставаясь в растворе в воде.