Биологическая очистка сточных вод. Принципы очистки сточных вод в аэротенках и метантенка. Область применения и порядок расчета

Биологическая очистка сточных вод по этой схеме осуществляется в аэротенке. Аэротенк представляет собой открытый резервуар, в котором находится смесь активного ила и осветленной сточной воды. Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов активного ила в аэротенк должен поступать воздух, который подается воздуходувками, установленными в машинном здании. Смесь очищенной сточной воды и активного ила из аэротенка направляется во вторичный отстойник, где осаждается активный ил и основная его масса возвращается в аэротенк. В системе аэротенк — вторичный отстойник масса активного ила увеличива- ется за счет его прироста, поэтому часть его (избыточный активный ил) удаляется из вторичного отстойника и подается в илоуплотнитель, при этом объем ила уменьшается в 4 - 6 раз, а уплотненный избыточный ил перека- чивается в метантенк. Очищенная сточная вода обеззараживается (обычно хлорируется) в контактном резервуаре и сбрасывается в водоем. Сброженный осадок из метантенков направляется для механического обезвоживания на вакуум-фильтры или фильтр-прессы.

Метантенк представляет собой цилиндрический железобетонный резервуар с коническим днищем и герметическим перекрытием, в верхней части которого имеется колпак для сбора газа, откуда газ отводится для дальнейшего использования.

Осадок в метантенке перемешивается и подогревается с помощью особых устройств.

В зависимости от температуры, при которой происходит брожение

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды; при анаэробном процессе для высококонцентрированных сточных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных сточных вод применяют анаэробно-аэробное окисление.

Скорости аэробного окисления при биологической очистке производственных сточных вод изменяются в широких пределах от 10 до 30 мг/г активного ила в 1 ч (в пересчете на беззольное вещество) и являются функцией видового и количественного состава активного ила, начальной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимической структуры загрязнений, а также физических параметров процесса (интенсивности перемешивания, рН, температуры и т. д.). Чем выше исходная концентрация загрязнений (до определенных пределов) и чем меньше требуемая степень очистки, тем выше скорость окисления Скорости аэробного окисления и анаэробного сбраживания определяют экспериментально.

При биологической очистке производственных сточных вод для развития микробиальных культур должны быть созданы оптимальные условия. В этом направлении наиболее перспективными являются аэротенки, работающие с высокими дозами активного ила; окситенки, снабжаемые чистым кислородом, и аэротенки с неравномерно-рассредоточенным впуском сточной воды.

Оценкой биохимического процесса, проходящего в том или ином сооружении, является так называемая окислительная мощность. Она исчисляется количеством граммов кислорода, получаемого с 1 м3 сооружения в сутки и израсходованного для окисления органических веществ — аммонийной соли до нитритов и нитратов и т. п.

Окислительная мощность сооружений весьма различна: от нескольких сот граммов (биопруды) до нескольких килограммов ( 5.47) (аэротенки с высокой дозой активного ила).

57. Использование ветровой энергии. Виды ветрогенератора:

Наибольший ветровой потенциал наблюдается на морских побережьях, на возвышенностях и в горах. Тем не менее, существует еще много других территорий с потенциалом ветра, достаточным для его использования в ветроэнергетике. Энергия ветра также подчинена сезонным изменениям погоды: более эффективная работа ветряков зимой и менее - в летние жаркие месяцы

Важно также помнить, что количество энергии, произведенной за счет ветра, зависит от плотности воздуха, от площади, охваченной лопастями ветротурбины при вращении, а также от куба скорости ветра.

Лопасти ветряка вращаются за счет движения воздушной массы. Чем больше воздушная масса, тем быстрее вращаются лопасти и тем больше электроэнергии вырабатывает ветрогенератор. Современные ветрогенератор обычно состоят из следующих основных компонентов:Лопастей,Ротора,Трансмиссии,Генератора

Лопасти. Именно этот компонент ветряка «захватывает» ветер. Современный дизайн ветряка позволяет увеличивать эффективность этого процесса. Как уже описано выше, обычно ветрогенераторы имеют две или три лопасти. Лопасти производят из стекловолокна, полистирола, эпоксидного полимера или углепластика. У некоторых из них есть деревянный каркас. Материал, из которого изготавливают лопасти, должен быть крепким и одновременно гибким, и не создавать волновые помехи, мешающие прохождению телевизионных сигналов. Длина лопастей современных ВЭУ варьируется от 25 до 50 метров, вес лопасти может превышать 1000 кг.

Все системы мощной ветроэлектроустановки контролируются и управляются с помощью компьютера, который может находиться на удалении от ветряка. Система контроля угла наклона лопастей «разворачивает» лопасти под углом, нужным для эффективной работы при любой скорости ветра. Система контроля направления оси ротора ветрогенератора разворачивает ветряк по направлению к ветру в горизонтальной плоскости. [5]

Электронная система контроля поддерживает постоянное напряжение на генераторе при изменении скорости ветра. Генератор, работающий при различных скоростях ветра, является важной составной частью эффективной работы ветрогенератора.

существуют классификации ветрогенераторов по количеству лопастей, по материалам, из которых они выполнены, по оси вращения и по шагу винта.,

По количеству лопастей,Двухлопастные и трёхлопастные ветрогенераторы,Многолопастные ветрогенераторы

Многолопастные ветряки действительно начинают вращаться на меньших скоростях, чем двух- и трёхлопастные, но для выработки электроэнергии требуется важен не сам факт фращения, а выход на нужные обороты. Каждая дополнительная лопасть увеличивает общее сопротивление ветроколеса, а это усложняет выход на рабочие обороты генератора, увеличивая необходимую рабочую скорость ветра.
Таким образом многолопастные действительно будут начинать вращаться при меньших скоростях, но они больше применимы, где важен сам факт вращения, то есть для перекачки воды или других подобных действий. При применении же для выработки электроэнергии многолопастных ветряков, они создают лишь видимость работы. Установление же редукторов не рекомендуется, так как, во-первых, усложняет конструкцию ветрогенератора, делает его менее надёжным, и, во-вторых, редуктор будет забирать мощность. ****По материалам лопастей, Жёсткие лопасти ветрогенератора,Парусные ветрогенераторы

Парусные лопасти действительно стоят значительно меньше жёстких стеклопластиковых и металических, проще в изготовлени. Но это дешивизна может обернуться большими расходами. При диаметре ветроколеса в 3 метра на рабочих оборотах генератора (400-600 оборотов в минуту) конец лопасти движется со скоростями в 500 км/ч. Даже в идеальных условиях это серъёзное испытание, а если учеть что в востухе постоянно есть пыль и песок, то даже для жёстких лопастей требуются ежегодное обслуживание (замена антикорозийной плёнки на концах лопастей). Без обслуживания жёсткая лопасть продолжит работать, чуть потеряв в своих характеристиках. Для парусной же лопасти может потребоваться полная замена не через год, а уже после первых сильных ветров. Поэтому для автономного электроснабжения, где требуется значительная наджность компонентов системы, применение парусных лопастей не рекомендуется.

По рабочей оси вращения,Горизонтальные ветрогенераторы,Вертикальные ветрогенераторы

Вертикальные ветрогенераторы действительно учитывают порывы, не требует ориентирования по ветру, но любой вертикальный ветрогенратор обладает рабочей площадью поверхности в два раза меньшей, чем у классического горизонтального ветрогенератора с такой же площадью ветроколеса. Это значит, чтобы получить такую же мощность потребуется ветряк в два раза больший. Кроме того большое количество лопаток, а также часть ветроколеса в каждый момент времени часть ветроколеса движется против ветра. Это значительно увеличивает сопротивление ветроколеса, что увеличивает рабочую скорость ветра. С учётом что для ориентирования горизонтального ветрогенератора достачно флюгера, то вертикальный ветрогенератор для автономного электроснабжения теряет все преимущества.

58. Методы переработки твердых отходов : обезвоживание, тепловая обработка, химическая переработка (привести примеры аппаратурного оформления)

Очистка сточных вод пищевых производств сопровождается образованием десятков тысяч тонн жидких отходов – флото-жирошлама, влажность которого составляет 95-96%. Влажные отходы запрещены к захоронению на полигонах твердых бытовых отходов и требуют обезвоживания.

Традиционно для обезвоживания флото- и жирошлама применяются аппараты, имеющие высокий уровень энергопотребления (центрифуги и ленточные фильтр-прессы). Фильтр-прессы также отличает недостаточная эффективность обезвоживания и сложность обслуживания. Кроме большой потребляемой мощности эти аппараты отличаются также крупными габаритами.ГРУППА КОМПАНИЙ АГРО-3. ЭКОЛОГИЯ для обезвоживания использует шнековые дегидраторы, конструкция которыхисключает их засорение. Дегидратор не имеет высоконагруженных и высокооборотных узлов, поэтому шумовой фон практически отсутствует. Он потребляет на порядок меньше электроэнергии, чем другие системы обезвоживания.После обработки флокулянтом осадок подается в обезвоживающий барабан, который состоит из шнека, с постоянной скоростью вращающегося между фиксированными кольцами, движущимися кольцами и зазорами.В процессе обезвоживания фильтрат вытекает из зазоров между кольцами. Ширина зазоров уменьшается в направлении выхода кека (обезвоженного шлама), шаг витков шнека также уменьшается, создавая давление в зоне обезвоживания. Влажность обезвоженных отходов составляет не более 70-75%. При этом объем кека в 6-10 раз меньше исходного объема флото- или жирошлама.

Из различных методов переработки ТБО наиболее отработанным и часто используемым является сжигание. Возможность использования этого метода для переработки ТБО основана на морфологическом соста­ве ТБО, которые содержат до 70-80% органической (горючей) фракции. В России селективный сбор ТБО практически отсутствует, поэтому при выборе технологических решений необходимо учитывать различия в составе подвергаемых термической переработке отходов в западных странах и в России. Кроме того, ТБО западных стран значительно пре­восходят российские по калорийному потенциалу.Поскольку сжигание ТБО является эффективным способом обез­вреживания отходов, необходимо определить оптимальное место мусо- росжигания в системе комплексной переработки ТБО. Очевидно, что сжиганию следует подвергать не всю образующуюся массу ТБО, а пре­имущественно их горючую, достаточно усредненную фракцию, что су­щественно снизит вредное влияние газовых выбросов на окружающую среду, уменьшит потребную производительность печей и позволит вы­делить ценные компоненты ТБО для использования в качестве вторич­ного сырья.Основная тенденция развития мусоросж иган и я — переход от прямого сжигания ТБО к оптимизированному сжиганию выделенной из ТБО го­рючей (топливной) фракции и переход от сжигания как процесса ликви­дации ТБО к сжиганию как процессу, обеспечивающему, наряду с обез­вреживанием отходов, получение тепловой и электрической энергии.

Многие процессы утилизации твердых отходов основаны на из­влечении компонентов из отходов путем использования процессов растворения, экстрагирования (выщелачивания) и кристаллизации перерабатываемых материалов.

Растворение - массообменный процесс перехода вещества в рас­твор с поверхности частиц. Этот процесс широко используется в практике переработки многих твердых отходов. Обычно растворение проводят с целью разделения систем, состоящих из растворимых и инертных частиц.

При физическом растворении исходное твердое вещество может быть вновь получено кристаллизацией из раствора.

Химическое растворение представляет собой гете­рогенную химическую реакцию, продукты которой растворяются в жидком объеме. Возврат к исходному твердому веществу путем кри­сталлизации здесь невозможен. В условиях химического растворения могут образовываться твердые или газообразные продукты реакции, значительно осложняющие кинетику растворения. Экранизация поверхности растворения твердыми продуктами реакции сущест­венно замедляет процесс, а выделение газообразной фазы ускоряет растворение до определенных пределов, за которыми становится за­метным экранирующее действие газовой фазы. Процессы растворе­ния протекают обычно достаточно быстро. Этому способствует непо­средственный контакт движущейся (перемешиваемой) жидкости с поверхностью растворяющихся частиц.

В большинстве случаев растворимость твердых веществ в жидко­стях ограничена. При определенной концентрации раствора, назы­ваемой концентрацией насыщения (растворимостью), между твердым телом и раствором устанавливается равновесие.

Концентрация насыщения - важнейший физико-химический и технологический параметр, поскольку эта величина указывает на ем­кость растворителя, его способность воспринимать растворяющееся вещество. Кроме того, она является фактором, сильно влияющим на скорость растворения.