Учебно-методический комплекс дисциплины «Экологические биотехнологии» для специальности 5в060800 — «Экология» Учебно-методические материалы (стр. 16 )

1. Решение задач на cложность структуры систе­мы [4, №№ 1, 2, 11, 16]

2. Решение задач на разнообразие состава или взаимосвязей в системе [4, №№ 29, 34, 66]

3. Оценка относительной организации системы.

4. Парциальное давление газов.

5. Относительная плотность газов.

Занятие 2

Тема 2: Основные характеристики сточных вод.

Для занятия необходимо знание методов определения ХПК и БПК.

План занятия

1. Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки, их состав и критерии оценки качества.

2. Методы определения ХПК (химическое потребление кислорода), их характеристическая и прогностическая значимость.

3. Методы определения БПК (биохимическое потребление кислорода), их характеристическая и прогностическая значимость.

4. Промежуточный контроль (расчетные задачи на ХПК и БПК).

5. Примеры решения задач на ХПК и БПК.

6. Индивидуальная работа по заданию преподавателя

7. Проверочная работа (текущий контроль)

Рекомендуемая литература 

, , Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. – М., 1987. Микроорганизмы очистных сооружений. – Л., 2008. , Сбраживание осадков городских сточных вод в метанотенках. – М., 1986. , Анаэробная очистка концентрированных сточных вод. – М., 1989. Экологическая биотехнология. / под ред. К. Ферстера и Д. Вейза. –Л., 1990. , Биологические фильтры. – М., 2002. Bellmany W. D. The use of microbiological agents in upgrading waste for feed and food. –London, 2003.

Контрольные задания для СРС [1, 2, 7]

1. Решение задач на ХПК и БПК [4,  №№ 41, 43, 44]

2. Определение молекулярной массы ХПК и БПК.

3. Вывод молекулярных формул ХПК и БПК.

Занятие 3

Тема 3. Характеристика методов очистки сточных вод, их преимущества и недостатки. Виды операций в очистных сооружениях с использованием микроорганизмов.

Для занятия необходимо знать достоинства и недостатки биохимических методов очистки сточных вод.

План занятия

Промежуточный контроль (Примеры по данным ХПК и БПК различных предприятий) Примеры решения задач на экстенсивные и интенсивные системы очистки сточных вод. Индивидуальная работа по заданию преподавателя Проверочная работа (текущий контроль)

Схемы аэротенков.

Сверху вниз: аэротенк вытеснения, аэротенк смешения,
аэротенк с рассредоточенной подачей сточной воды и регенерацией активного ила
(по Дж. Бесту и др., 1988).

Практическое задание. Ответьте в письменной форме на следующие вопросы. 

Укажите конструктивные узлы различных видов аэротенков на рисунке представленном выше. Конструкционные отличия различных типов аэротенков. Процесс биоочистки в аэротенке состоит из двух этапов, опишите их. Биохимическое окисление органических веществ стоков в аэротенке на первом этапе реализуется в две стадии, опишите их. При очистки воздуха промышленного предприятия на второй стадии очистка осуществляется в аэротенке по обычной схеме с участием кислорода, опишите её.

Задача 1.

Титаномагниевый комплекс в г. Усть-Каменогорск использует для очистки сточных вод гомогенный биореактор. Определите возраст активного ила в аэротенке на 11 сут, если объем реактора 500 м3, количество взвешенных частиц  иловой смеси 315,6 кг/м3, количество удаляемого ила 112,7 кг/сут, расход воды 1500 м3/сут, концентрация ила в выходном стоке 12,3 кг/м3.

В чем заключается сущность и значение параметра возраста активного ила в аэротенке?

Задача 2.

При проектировании септиктенков одним из основных параметров является его вместимость в литрах (V), рассчитайте V с учетом количества обслуживаемого населения (1134 человек).

Объясните, в чем разница между аэротенком и септитенком?

Теоретический контроль знаний:

3. Составьте перечень предприятий оказывающих основной вклад в загрязнения атмосферы планеты Земля

машиностроение и строительство радиотехника и электронная промышленность нефтеперерабатывающая и химическая промышленность кораблестроительство и судопроизводство здравоохранение и образование

4. Какие загрязняющие вещества в атмосфере имеют органическую природу?

хлороводород, галагены окись углерода и аммиак ароматические и непредельные углеводороды сернистый газ и сероуглерод окись углерода

5. Какие загрязняющие вещества в атмосфере имеют неорганическую природу?

хлороводород, галагены этанол и фенол ароматические и непредельные углеводороды ацетон и толуол хлороформ и ксилол

6. Каковы существенные особенности биологических очистных сооружений воздуха: биофильтры, биоскрубберы и биореакторы с омываемым слоем

в данных аппаратах в первичном тенке, входящем в состав установки, поступающие стоки полностью перемешиваются за счет рециркуляции биогаза, ила или механического перемешивания главными являются высокий уровень превращения углерода загрязняющих веществ при относительно небольших объемах прироста биомассы и получение дополнительного ценного продукта – биогаза. Очистные сооружения технологически связаны с вторичными отстойниками, в которых происходит осветление выходящих вод и отделение активного ила. Отстойники выполняют также функцию контактных резервуаров основным элементом очистного аппарата, как и водоочистного биофильтра, является фильтрующий слой, который сорбирует токсические вещества. Далее эти вещества в растворенном виде диффундируют к микробным клеткам, включаются в них и подвергаются деструкции. все ответы верны

7. Пользуясь таблицей определите, какую функцию в очистной система воздуха выполняет «рабочее тело»?

Классификация установок биологической очистки воздуха
(по и др., 1989).

Тип установки	Рабочее тело	Водный режим	Основная стадия удаления примесей из воздуха	Источник минеральных солей
Биофильтр	Фильтрующий слой – иммобилизованные на природных носителях микробные клетки	Циркуляция воды отсутствует	1.Десорбция ма­те­ри­алом фильтрующего слоя. 2.Деструкция микробными клетками.	Материал фильтрующего слоя
Биоскруббер	Вода, активный ил	Циркуляция воды	1. Абсорбция в абсорбере водой. 2.Деструкция в аэротенке активным илом.	Минеральные соли вносят в воду
Биореактор с омываемым слоем	Иммобилизованные на искусственных носителях микробные клетки	Циркуляция воды	1. Диффузия через водную пленку к микроорганизмам. 2. Деструкция в биологическом слое.	Минераль­ные соли вносят в воду

тип аэрации нагрузка по органическому веществу на ил качество выходного протока иммобилизованные микроорганизмы дезинфицирующий отстойник

8. Для обеспечения стабильной работы биофильтров следует соблюдать комплекс мер, важнейшими из которых являются следующие:

воздух, подаваемый на очистку в биофильтр, предварительно увлажняют в биоскруббере до относительной влажности в 95–100 % тщательная предварительная очистка воздуха от взвешенных частиц, способных засорить распределительное устройство обеспечение практически горизонтального распределения потока воздуха в слое носителя обеспечение при высоких значениях загрязнений удельной поверхности фильтрующего слоя биофильтры способны функционировать при отрицательных внешних температурах.

9. Каковы существенные особенности функционирования биоскрубберов?

процесс очистки воздуха реализуется в две стадии в двух различных установках применяют различные типы абсорберов в увеличении площади поверхности раздела фаз, газовой и жидкости на второй стадии загрязненная вода поступает в аэротенк, где она регенерируется все ответы верны.

10. Приведите пример основных требований, предъявляемых к установкам биологической очистки газов

простота в эксплуатации эксплуатационная надежность конструкции высокой удельной производительности высокой степени очистки все ответы верны

11. Каковы существенные отличия биоскруббера по сравнению с биофильтрами?

занимают меньшую площадь занимают большую площадь эксплуатационные затраты ниже очистка эффективнее при наличии в воздухе плохо растворимых токсических веществ производительность ниже, эффективность выше.

12. Пользуясь таблицей определите, какая из представленных установок наиболее энергоемкая?

Параметры установок биоочистки воздуха
на объектах интенсивного животноводства ФРГ (по B. Brauer, 1984)

Установка	Рабочий объем, м3	Удельная производительность, ч–1	Степень очистки, %	Потери давле­ния, Н/м2	Расход воды, л/сут.	Удельный расход воды в сутки
Биофильтр с компостом	228	88	92	1700	510	1.8 10–3
Биофильтр с волокнистым торфом	19.5	564	66–90	55	48	2.5 10–3
Биоскруббер	44.4	900	97.5–99.7	1200	9600	0.2
Биореактор с омываваемым слоем	1.5	5000	60–90	170	48000	23

Биофильтр с компостом Биофильтр с волокнистым торфом Биоскруббер Биореактор с омываваемым слоем Все представленные конструкции энергоемкие.

Рекомендуемая литература [4, c.20-29]

, , Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. – М., 1987. Микроорганизмы очистных сооружений. – Л., 2008. , Сбраживание осадков городских сточных вод в метанотенках. – М., 1986. , Анаэробная очистка концентрированных сточных вод. – М., 1989. Экологическая биотехнология. / под ред. К. Ферстера и Д. Вейза. –Л., 1990. , Биологические фильтры. – М., 2002. Bellmany W. D. The use of microbiological agents in upgrading waste for feed and food. –London, 2003.

Контрольные задания для СРС