Стадия газообразования. Образовавшиеся на первой стадии продукты неполного окисления, такие как низшие жирные кислоты и низшие спирты, подвергаются дальнейшим превращениям, в результате которых в значительных количествах образуются метан и диоксид углерода. Вследствие разрушения органических кислот реакция среды становится щелочной и поэтому вторая стадия называется щелочным брожением. Основную роль на стадии газообразования играют метановые бактерии. Они относятся к строгим анаэробам. В естественных условиях метановые бактерии обычно развиваются совместно с другими анаэробными микроорганизмами и низкий потенциал, необходимый метановым бактериям, создается за счет жизнедеятельности сопутствующей микрофлоры. Процесс образования метана необходим метановым бактериям для получения энергии. Все метановые бактерии могут образовывать метан путем восстановления диоксида углерода водородом, но многие могут продуцировать метан из простых органических соединений.
В зависимости от способности к использованию различных субстратов в качестве источника для образования метана можно метановые бактерии разделить на четыре группы:
1) Бактерии, использующие только водород и диоксид углерода или муравьиную кислоту, но не способные образовывать метан из органических кислот и спиртов.
4Н2 +СО2 → СН4 +2Н2О или 4НСООН →[4Н2 +4СО2] → СН4 +3СО2 +2 Н2О;
2) Кроме первой реакции, бактерии способны образовывать метан из уксусной кислоты
СН3СООН → СН4 + СО2;
3) Кроме первых двух субстратов бактерии способны использовать метанол. Происходит окисление-восстановление двух молекул спирта.
СН3ОН +СН3ОН → СН4 +НСООН +Н2
НСООН → Н2 + СО2 2 СН3ОН +2Н2 →2 СН4 +2Н2О
4 СН3ОН = 3СН4 +СО2 +2Н2О
4) Бактерии способны использовать органические кислоты, например
2СН3СН2СН2СООН +СО2+ Н2 = 2СН3СН2СООН + 2 СН3СООН + СН4
Метанообразующие бактерии – конкуренты сульфатредуцирующих. Обычно процессы образования сероводорода и метана взаимно исключают друг друга. В метантенках в первую степень образуется сероводород, во вторую – метан. Конечным продуктам второй стадии является кроме метана и диоксид углерода. Установлено, что 70% метана образуется при разложении уксусной кислоты, 30% - путем синтеза диоксида углерода и водорода. Количественно водородные метанобразующие бактерии преобладают над бактериями, разлагающими жирные кислоты с образованием метана. Процессы в метантенке, как и все анаэробные процессы, идут очень медленно. Выход энергии в анаэробных процессах невелик, а количество энергии, необходимое микроорганизмам для синтеза клеточного вещества такое же, как и у аэробных форм. Поэтому у постоянных обитателей метантенков энергетический обмен преобладает над конструктивным. Скорость реакции в метантенках может быть увеличена путем повышения температуры. Различают мезофильное сбраживание при температуре 30-330С и термофильное при температуре 50-550С. При повышении температуры скорость распада органических веществ увеличивается, сокращается время сбраживания осадка и возрастает доза суточной загрузки в метантенк. Многие продукты анаэробного распада могут быть утилизированы. Выделяющийся метан собирается в газгольдере и используется для отопления очистных сооружений, в том числе на поддерживание требуемой температуры в метантенке. Сброженный осадок после подсушки на иловых площадках или механического обезвоживания может быть использован в качестве удобрения на полях.
Основные методы очистки сточных вод и условия их применения
Методы очистки | Назначение метода | Область использования очищенной воды | Показатели, по которым определяется эффективность очистки | Примечание |
фильтрование | Снижение содержания взвешенных, легкоокисляющихся органических веществ, частично бактериального загрязнения | Техническое водоснабжение, сброс в водоемы, орошение, пополнение запаса подземных вод | ХПК, БПК, содержание в/в, микробное загрязнение | Перед использованием очищенную воду необходимо обеззаразить |
адсорбция | Очистка воды от растворенных органических соединений в сочетании с другими методами – получение воды питьевого качества | То же, а также хозяйственно-питьевое водоснабжение | ХПК, БПК, содержание органических веществ, соединения азота, микробное загрязнение | Поступающие на очистку сточные воды должны быть освобождены от в/в и коллоидных частиц. СВ перед использованием д. б. обеззаражена |
биосорбция | Очистка воды от биологически трудноокисляемых органических веществ | В системах производственного водоснабжения | ХПК, БПК, микробное загрязнение | Вода перед использованием д. б. обеззаражена |
коагуляция | Очистка воды от растворенных органических соединений, в/в, коллоидных частиц, фосфорных соединений, бактериального загрязнения | Техническое водоснабжение, сброс в водоемы | ХПК, БПК, окисляемость, фосфаты, остаточная концентрация коагулянтов | Добавки флокулянта для улучшения осветления. После коагуляции фильтрование на угольных фильтрах |
Лектор-составитель: П., доцент кафедры химии и экологии
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
Основные порталы (построено редакторами)