Биологические технологии переработки вторичных продуктов

Вторичные продукты промышленных предприятий и сельского хозяйства отличаются по физическим, химическим и биологическим характеристикам. Для разработки приемлемых систем их переработки и использования как вторичного сырья или утилизации необходимы сведения об объёмах и качестве этих вторичных продуктов. Существует микробная переработка, вермикультивирование, трансформация личинками синантропных мух и т. п.

Осадки сточных вод - потенциально опасный материал, который представляет самую большую проблему водоочистных станций. Он требует специальных решений по вопросам обращения, хранения и технологической очистки. Осадок может многократно использоваться выгодным способом в качестве полезного органического удобрения или зелёного топлива. Другой способ безопасной и экономически выгодной окончательной утилизации заключается в сжигании осадка, предварительно просушив с целью получения тепла. Данный способ гарантирует максимальное сокращение его объёма. Возможно также получение твёрдого гранулированного продукта - источника топлива.

Наиболее экологичным способом утилизации осадка сточных вод является биологическое превращение субстрата в органическое удобрение. Для этого требуется объединить тепловые, механические и биологические процессы. Рассматриваются трёхфазные системы, с учётом массообмена, теплопередачи и биологических процессов, включая распад, гидролиз, рост и лизис микроорганизмов. На первом этапе происходит распад сложных соединений в углеводы, протеины, липиды, целлюлозу, лигнин и инертные газы. Второй этап рассматривается как ферментативный гидролиз и преобразование исходных продуктов в растворимые субстраты. Последние трансформируются микробиотой до С02, NH3 и Н2 О. Этот способ - своеобразное компостирование с применением методов мониторинга стабильности компоста: измерение органических летучих соединений, химическая потребность в кислороде, эволюция СО, и т. п. Кроме того, для мониторинга процессов компостирования определяется ферментативная активность и самонагревание.

Для трансформации осадков сточных вод формируют сложное микробное сообщество, поддерживаемое в виде непрерывной культуры в активном состоянии с высоким сродством к субстратам. Возврат в систему (рециркуляция) биомассы активного ила повышает эффективность разложения субстрата, а также содействует поддержанию в нём медленно растущих микроорганизмов.

Складирование осадков сточных вод вблизи очистных сооружений приводит к накоплению веществ в количествах, экологически небезопасных для окружающей среды, и в первую очередь для человека. Вредные газы, запахи могут превышать ПДК в несколько раз. Их запах равен 4-5 баллам по шкале органолептических показателей. Они обладают общетоксическими, токсикогенетическими, эмбриотокси- ческими и другими свойствами. Поступая в подземные и грунтовые воды, жидкость осадков негативно отражается на качестве таких вод. Современные технологии, к сожалению, не устраняют потерь биогенных элементов и приводят к образованию новых метаболитов, имеющих ещё более вредное воздействие на окружающую среду. Особенно на подземную геологическую среду.

Иногда пытаются захоронить сточные воды в глубокие горизонты. Этот приём требует серьёзных обоснований технической невозможности или экологической нецелесообразности обезвреживания сточных вод на поверхности земли. Без исследований фильтрационных процессов в пласте, выбранном для захоронения стоков, невозможно прогнозировать поведение их и распространение по пласту.

Выбор технологического решения очистки сточных вод определяется природой растворённых веществ, объёмом стоков, степенью загрязнённости, климатическими условиями и техническими возможностями. Для очистки сточных вод универсального решения не существует. Механические, химические, биологические, физикохимические методы должны обладать наибольшей гибкостью и высокой эффективностью в конкретном случае, на конкретном предприятии с учётом химического состава осадков и сточных вод.

В целом можно представить установку для очистки сточных вод, в которой происходит поэтапное развитие активного ила: этап I - механическая очистка, этап 11 - биологическая очистка, этап III - химическая очистка. После такой каскадной очистки и микробной деградации органического вещества (минерализуется до 90% всей массы) активный ил подвергают анаэробной обработке (в метантенке) или непосредственно вносят его на поля под сельскохозяйственные культуры. Образующийся биогаз содержит 65-70% СН4 и 25-30% С02, а также в следовом количестве N, и H2S.

Осадки сточных вод можно использовать для производства пара (на работающих ТЭЦ) при совместном сжигании с углём. При этом годовая экономия угля составляет 6% от потребности ТЭЦ.

Для очистки сточных вод в последнее время используют физические технологии - совместное применение ультразвука и электрокоагуляции. Этот приём довольно эффективен при очистке сточных вод от ПАВ, нефтепродуктов и других отходов промышленности.

Для очистки сточных вод применяют высокоактивные и удобные в эксплуатации гетерогенные сорбенты на основе полианилина. Гетерогенный сорбент представляет собой тонкодисперсный субстрат (подложку), частицы которого инкапсулированы в тонкой бездефектной, адгезионно прочной плёнке полианилина - полимера с системой полисопряжения, обеспечивающего стабильную работу сорбента в водных и органических средах при температуре до 200°С. Гетерогенный сорбент на основе полианилина имеет большую активную сорбирующую поверхность и обуславливает высокую сорбционную ёмкость по отношению к металлам независимо от химической структуры, кислотности, температуры и концентрации раствора. Например, Си2+ с сорбентом приводит к образованию связей Cu-N и Cu-Cu, что свидетельствует об образовании кластерных структур. Показана возможность селективной сорбции Си и Zn из многокомпонентных растворов. Возможно многократное использование сорбента, что открывает пути для решений, связанных с утилизацией и очисткой сточных вод.

Химические и физические технологии стабилизируют состав и способствуют более активным биохимическим реакциям биологического разложения разнородных компонентов осадков сточных вод и твёрдых отходов. Для активной трансформации сложных органических соединений их необходимы приёмы предварительной подготовки.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >