Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ОБ ОГ ОД ОЖ ОК ОЛ ОП ОР ОС ОТ ОФ ОХ ОЧ

Органическое вещество - осадок

 
Органическое вещество осадка состоит главным образом из протеинов ( аминокислот), углеводов и жиров.
Органические вещества осадка способны очень быстро разлагаться, загнивать, являются средой для развития вредных микроорганизмов и насекомых, служат опасным источником ухудшения санитарно-гигиенических условий населенных мест.
Органическое вещество осадка состоит главным образом из протеинов ( аминокислот), углеводов и жиров. В метантенках осадок распадается сначала до жирных кислот, аммиака и глюкозы, а затем образуются метан, углекислота и другие вещества.
Повидимому, органическое вещество данного осадка окисляется микроорганизмами с образованием более кислых промежуточных продуктов реакции, к которым можно отнести и асфальтены.
Скорость распада органических веществ осадка зависит от их химического состава, температуры, дозы загрузки, влажности осадков и других факторов.
Процесс разложения органического вещества осадка протекает в метантенках так же, как и в септической камере двухъярусного отстойника, но с большей интенсивностью благодаря подогреву и перемешиванию.
Биогенность септического ила. Полного сбраживания органических веществ осадка и его компонентов, независимо от условий сбраживания, в метантенках достигнуть невозможно. Все вещества имеют свой предел сбраживания, зависящий от их химической природы.
Считается, что при распаде 1 г органического вещества осадка ( по ХПК) выделяется 15 кДж энергии и достигается повышение температуры на 2 4 - 2 6 С. ХПК осадка составляет 11 5 %, что при ХПК сырого осадка 8 - 10 г / дм3 достаточно для повышения температуры примерно до 60 С, благодаря чему достигается обеззараживание осадка. Вместе с тем выработка теплоты зависит от степени распада осадка в аэробном реакторе: чем глубже идет процесс, тем меньше выделяется теплоты. Это объясняется тем, что содержащиеся в осадках вещества могут выделять различные количества энергии. При степени распада 10 %, соответствующей верхней допустимой границе для аэробно-термофильной предварительной ступени обработки, выход теплоты составляет 35 - 40 МДж / кг распавшегося органического вещества.
Технологическая схема обработки осадка по методу Портеуса. Так как в процессе тепловой обработки значительная часть органического вещества осадка переходит в раствор, вода, отделенная при уплотнении и обезвоживании, имеет высокую загрязненность ( ее ХПК достигает 10 г / л) и направляется обычно на обработку в аэрационные сооружения.
Так как в процессе тепловой обработки значительная часть органического вещества осадка переходит в раствор, вода, отделенная при уплотнении и обезвоживании, имеет высокую загрязненность ( ее ХПК достигает 10 г / л) и направляется обычно на обработку в аэрационные сооружения.
Блок аэротенкон с отстойниками и аэробными стабилизаторами ( типовой проект. В процессе аэробной стабилизации происходит достаточно полная минерализация био-разлагаемого органического вещества осадка, который затем обезвоживается на иловых площадках. Аэротенки с аэробной стабилизацией являются экономически выгодными на станциях с производительностью до 50 тыс. м3 / сут. Для малых населенных пунктов они рекомендуются к применению на очистных станциях производительностью более 200 м3 / сут.
В результате был установлен максимальный ( технический) предел распада органических веществ осадка мясокомбината, степень их распада при различных периодах сбраживания и количество газа, выделенного 1 г сброженного органического вещества.

Повышение устойчивости осадков к загниванию при аэробной стабилизации достигается биохимическим окислением части органического вещества осадка в результате жизнедеятельности аэробных микроорганизмов.
В разрезе фазеолинового ила ( колонка III) общее содержание битума в органическом веществе осадка книзу также уменьшается, но содержание бензольной части битума уже увеличивается.
В реакторе в течение 0 5 - 0 7 ч происходит интенсивное окисление органического вещества осадка кислородом воздуха. При этом выделяется дополнительное тепло, в результате чего температура осадка повышается до 300 С.
В зависимости от разных геологических условий можно выделить три основных пути преобразования обогащенного органическим веществом осадка: 1) свободный доступ кислорода - тление) ограниченный доступ кислорода - гумификация; 3) отсутствие доступа кислорода - гниение; а) газообразные продукты могут свободно удаляться; б) удаление газообразных продуктов и их рассеивание затруднено.
Процесс сбраживания характеризуется составом и объемом выделяющегося газа, щелочностью иловой воды и процентом распада органических веществ осадка.
Изменение элементарного состава бензольной части битумов. Из рис. 4 видно, что увеличение содержания углеводородов в битуме сопровождается параллельным увеличением их содержания в органическом веществе осадка. Содержание углеводородов в сухом весе осадков при этом тоже увеличивается. Такие соотношения указывают на.
Изменение элементарного состава бензольной. Из рис. 4 видно, что увеличение содержания углеводородов в битуме сопровождается параллельным увеличением их содержания в органическом веществе осадка. Содержание углеводородов в сухом весе осадков при этом тоже увеличивается. Такие соотношения указывают на процесс новообразования углеводородов.
Схема анаэробно-аэробной стабилизации осадка. Анаэробный реактор работает как обычный одноступенчатый метантенк, в котором при длительном сбраживании может быть достигнута глубокая стабилизация органического вещества осадка с высоким выходом газа, на что требуются большие объемы сооружения. При более коротком времени пребывания происходит неполное сбраживание осадка и наблюдается потеря 15 - 20 % биогаза. В первом случае аэробный реактор рассчитывают исходя из времени и температуры, необходимых только для обеззараживания, во втором продолжительность аэробного процесса должна быть увеличена для достижения необходимой стабилизации органического вещества осадка.
Было выяснено, что содержание Сорг в иловых растворах в первую очередь зависит от количественого и каче-ственого состава органического вещества осадка.
Прл сбраживании осадка в мезофильных ( температура брожения 33 С) или термофильных ( температура брожения 53 С) условиях органическое вещество осадка распадается ( процент-распада зависит от химического состава осадка), благодаря чему сброженные осадки не загнивают и не издают неприятного запаха.
Верхние камеры печи являются зоной сушки осадка, в которой испаряется основная часть влаги; в средних камерах происходит сжигание органических веществ осадка при температуре 770 - 920 С, в нижних камерах - охлаждение золы перед сбросом в зольный бункер. Скребковые механизмы перемешивают и измельчают осадки, что увеличивает интенсивность процессов сушки и горения.
Схема изменения геохимических показателей по разрезу древнего Каспия.
Кривые: / - рИ; / / - Eh; III - органический углерод; IV - содержание бензольной части битум и органическом веществе осадка; V - содержание углерода в бензольной части битума; VI - содержание масел и бензольных смол в бензольной части битума; VII - содержание углеводородов в бензольной части битума. Справа заштрихованы интервалы с более восстановленными битумами.
Переходя к колонке IV глубинного ила, развитого в зоне сероводородного-заражения, впервые отмечаем здесь увеличение книзу не только бензольной части битума, но и общего его содержания в органическом веществе осадка. Одновременно с этим в бензольной части битума возрастают сумма масел и бензольных смол и содержание углеводородов, происходит также заметная потеря кислорода в элементарном составе битума. В данном случае все эти признаки указывают на явное восстановление битума, в том числе и за счет возможного новообразования более восстановленных его компонентов.
Таким образом, устанавливаемое по материалам изучения различных фаций четвертичных отложений - морских и пресноводных, терригенных и карбонатных - увеличение содержания углеводородов ( в пересчете на битум и на органическое вещество осадка) во всех рассмотренных случаях взаимно связано с создающейся в осадках восстановительной средой и с восстановлением битумной части их органического вещества. Тот факт, что этот процесс является новообразованием углеводородов, подтверждается их одновременным преобразованием.
В первом случае на протяжении колонки I мидиевого ила ( табл. 10) содержание кислых компонентов бензольной части битума уменьшается, но одновременно уменьшается книзу и содержание бензольной части битума в органическом веществе осадка. Содержание же О N S в элементарном составе бензольной части битумов несколько увеличивается. Иначе говоря, несмотря на достаточно резко выраженные восстановительные условия осадков мидиевого ила1, явных признаков восстановления битумов здесь не обнаружено. Не видно этих признаков и в колонке II, где по сравнению с донным фазеолиновым илом битумы древнего мидиевого ила носят более кислый характер.
Зависимость продолжительности сбраживания осадка от температуры брожения. На современных очистных станциях сбраживанию обычно подвергается смесь сырого осадка и активного ила. Минерализация органических веществ осадка и ила в процессе брожения сопровождается выделением продуктов распада в газ и в иловую воду и приводит к значительным изменениям в химическом составе сброженной смеси. Общий объем бродящей смеси практически не изменяется и, так как сухое вещество в результате распада уменьшается, влажность осадка в процессе брожения возрастает. Возрастает и зольность, поскольку зольная часть осадка при сбраживании остается неизменной, а сухое вещество уменьшается.
При такой очистке предварительно отделяют твердую фазу от жидкой. Распад органического вещества осадка происходит в условиях облигатного анаэробиоза. В качестве сооружений для анаэробной очистки используют метантенки.
Верхние камеры печи являются зоной сушки влажного осадка, где происходит испарение основной части влаги. В средних камерах органические вещества осадка сгорают при температуре 600 - 900 С, в нижних зола охлаждается перед сбросом в зольный бункер.
Это объясняется более высоким содержанием жиров в осадке мясокомбината. Выделение одним граммом сброженного органического вещества осадка больше 1 г газа объясняется тем, что в реакции участвует вода.
Борьба процессов окисления и восстановления в водоемах ведет к образованию окислительно-восстановительного раздела, который служит одним из показателей, характеризующих осадкообразование. Если идет интенсивное разложение органического вещества осадка ( и при большой его влажности), твердой и жидкой фазам осадков свойственны приблизительно одни и те же отрицательные величины Eh, и тогда окислительно-восстановительная граница находится в водоеме вне осадка. Такая картина наблюдалась в заливах Каспия; здесь имеются в виду представленные в табл. 17 данные об ОкВ потенциале твердой и жидкой фаз обр.
Как видно из табл. 4, органические вещества осадка мясокомбината содержат 81 88 % жиров, белков и углеводов.
Размеры печи КС определяют исходя из объема сжигаемого осадка и скорости воздуха в распределительной решетке. Количество воздуха, необходимого для полного окисления органического вещества осадка, находят из его элементарного состава.
Компонентный состав битума этого песка характеризуется высоким содержанием асфальтенов. Все вместе взятое указывает на некоторую окислен-ность органического вещества данного осадка, отличающегося не очень низким отрицательным ОкВ потенциалом.
Минерализация осадка может быть осуществлена в анаэробных или аэробных условиях. В основе анаэробного процесса лежит жизнедеятельность анаэробных микроорганизмов-минерализаторов, которые разлагают органическое вещество осадка до конечных продуктов - воды, углекислоты, метана, сероводорода и др. Анаэробная минерализация ( сбраживание) может протекать в двух температурных областях: мезо-фильной и термофильной. Оптимальной температурой мезофиль-ного сбраживания я-вляется 33 - 35 СС. С ее уменьшением скорость процесса замедляется. Оптимальной температурой термофильного процесса является 50 - 55 С. Существенное значение имеет и перемешивание осадка в процессе сбраживания. Анаэробная минерализация ( сбраживание) осадка осуществляется в основном в двухъярусных отстойниках и метантенках.
Как показывают данные элементарного состава ( табл. 5), кислоты после углеводородов являются наиболее восстановленными компонентами битума. Из кислот, выделенных из битумов отложений фации авандельты, наиболее восстановлены те, которые связаны с органическим веществом осадка, отлагающимся в резко окислительных условиях ( обр.

При подогреве до 33 - 35 С режим работы метантецка является мезофильным, при температуре 50 - 55 С - термофильным. В метантенках, работающих под избыточным давлением до 300 мм вод. ст., распадается 40 - 50 % органического вещества осадка и образуется 12 - 15 м3 газа на 1 м3 осадка. Газ содержит около 60 % метана, 33 % диоксида углерода и 2 % азота. Его удельная теплота сгорания 4000 - 5000 ккал / м3, и он может сжигаться в котельной.
При спуске неочищенных сточных вод в водоем вначале происходит выпадение на дно водоема загрязнений, находящихся во взвешенном ( нерастворенном) состоянии. Чем меньше скорости течения водоема, тем больше взвешенных веществ выпадает в осадок недалеко от места выпуска сточных вод. Органические вещества осадка подвергаются минерализации. При недостатке растворенного в воде водоема кислорода начинается анаэробный процесс распада органической части осадка с выделением сероводорода, углекислоты, метана и др. Всплывающие со дна водоема газы поднимают на поверхность воды водоема частицы разлагающегося осадка, при этом пузырьки газа лопаются и распространяются в атмосфере. Таким образом, создаются антисанитарные условия, отравляющие воду и воздух. Следует отметить, что анаэробные процессы протекают значительно медленнее аэробных. Поэтому анаэробное разложение осадков сточных вод, выпавших на дно водоема, при поступлении новых порций осадка может происходить непрерывно длительное время, и процесс самоочищения водоемов прекращается. Такие водоемы не могут быть использованы как источники водоснабжения, рыба в них погибает, народному хозяйству наносится значительный ущерб. Поэтому сточные воды до выпуска их в водоем должны быть освобождены в первую очередь от загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии ( взвешенных веществ), что обычно осуществляется на очистных сооружениях.
Так как каждый органический компонент дает разное количество газа, а состав осадков разных городов различен, то, следовательно, от каждого осадка будет получено разное количество газа. Газы в основном образуются из углеводов, жиров и белков, которые составляют 80 - 85 % общего количества органического вещества осадка. Наибольшее количество газов образуется за счет распада жиров.
Эти черты большего восстановления проявляются и в битумах исследованных осадков сублиторали, как обогащенных органическим веществом в значительной части планктической природы. Битумы этих осадков характеризуются явно пониженным содержанием спиртобензольной части, содержание же бензольной части остается высоким и по отношению к органическому веществу осадка, а углеводородов в ней даже больше ( до 14 1 - - 15 6 %), чем в битуме планктона.
В табл. 3 приведен элементарный состав битумов осадков этой фации. В данном случае представляет интерес проследить изменения элементарного состава битума при переходе от исходного, преимущественно зостерового материала к начальным стадиям его разложения и дальше к тому моменту, когда органическое вещество осадка будет составлять незначительную долю по отношению к минеральному комплексу, как, например, в песке обр.
В компонентном составе битумов этих образцов бензольные смолы и кислоты масел также отличаются повышенным содержанием углерода и водорода; это особенно характерно для обр. При таком высоком положительном значении ОкВ потенциала битум не мог оставаться неизмененным и только весьма нейтральные его компоненты не подверглись окислению. Органическое вещество данного осадка характеризуется невысоким содержанием растворимого в бензоле битума ( 1 8 %) по сравнению с растворимым в спиртобензоле ( 9 1 %), где главным образом и сосредоточились все наиболее кислые битуминозные компоненты.
В конструктивном отношении различают метантенки с неподвижным затопленным перекрытием, с неподвижным незатопленным перекрытием и с подвижным или плавящим перекрытием. На современных очистных сооружениях обычно сбраживают смесь сырого осадка и активного ила. Минерализация органических веществ осадка и ила в процессе брожения сопровождается выделением продуктов распада в газ и в иловую воду, а также изменении в химическом составе сброженной смеси. Его собирают и сжигают в котельных установках или используют на другие цели. Сброженную смесь обезвоживают в естественных или искусственных условиях.
Оставшееся органическое вещество практически стабильно. Во 1втором случае в начале процесса органическое вещество осадка метабилизируется активным илом. Это приводит к уменьшению массы осадка и приросту биомассы активного ила. После полного метаболизма осадка активным илом начинается стабилизация последнего по вышеописанной схеме, вследствие чего общая продолжительность стабилизации увеличивается.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11