Использование низкочастотного ультразвука для интенсификации процесса биологической очистки

Электроосаждение - осаждающийся металл приобретает мелкокристаллическую структуру, уменьшается пористость. Таким образом, осуществляемо меднение, лужение, серебрение. Процесс идет быстрее и качество покрытия выше, чем в обычных технологиях.

Получение эмульсий: вода и жир, вода и эфирные масла, вода и ртуть. Барьер несмешиваемости преодолевается благодаря УЗ.

Полимеризация (соединение мо

лекул в одну) - степень полимеризации регулируется частотой УЗ.

Диспергирование - получение сверхтонких пигментов для получения красителей.

Сушка - без нагревания биологически активные вещества. В пищевой, фармакологической промышленности.

Распыление жидкостей и расплавов. Интенсификация процессов в распылительных сушках. Получение металлического порошка из расплавов. Эти распылительные устройства исключают вращающие и трущиеся детали.УЗ усиливает эффективность горения в 20 раз жидких и твердых топлив.Пропитка. В сотни раз быстрее проходит жидкость через капилляры пропитываемого материала. Используется при производстве рубероида, шпал, цементных плит, текстолита, гетинакса, пропитке древесины модифицированными смолами.

Глава 3. Использование низкочастотного ультразвука для интенсификации процесса биологической очистки

Особенность илов зрелого возраста, а именно устойчивость к изменению условий внешней среды и низкий прирост обусловливают целесообразность их применения при биоочистке токсичных сточных вод непостоянного состава, что характерно для промстоков химической промышленности. Однако многокомпонентность, наличие ксенобиотиков, токсичных примесей и существенные колебания концентраций загрязнителей в сточных водах диктуют необходимость повышения их ферментативной активности.

Проведенные ранее исследования [1,2] показали, что дегидрогеназная активность илов (ДАИ), сформированных на водах производств органического синтеза, 0,9 — 2,8 мг/г, поэтому следует ожидать низкого качества очищенных стоков, особенно при залповых сбросах поллютан-тов различной природы.

Низкочастотное ультразвуковое воздействие (УЗ В) различной интенсивности на иловую суспензию в стационарных условиях оказывает значительное влияние на дегидрогеназную активность низконагружаемых промышленных илов (рис. 8) [1].

Экспериментально полученные закономерности позволяют отдать предпочтение двум режимам УЗВ с интенсивностью 6 и 8 Вт/см2 при продолжительности обработки 2 и 0,5 мин соответственно.

Однако при выборе эффективного режима с целью его реализации в производственных условиях должны быть учтены деструкционные процессы, наблюдаемые в иловой суспензии, приводящие к частичному разрушению флокул активного ила и бактериальных клеток и обогащению среды ростовыми веществами (см. таблицу).

Приведенные результаты показывают целесообразность обработки активного ила в поле ультразвуковых волн при интенсивности 6 Вт/см2 в течение 0,5 — 1 мин, обеспечивающей двух-трехкратное повышение ДАИ при минимально возможной деструкции микробиальных клеток. Следует также отметить дополнительное обогащение среды биологически активными веществами, что очень важно для практического применения, потому что снижаются затраты на биогенные элементы, необходимые для эффективного протекания биохимических процессов.

Совокупность экономических и биотехнологических факторов (ожидаемый рост энергозатрат при внедрении УЗВ иловой суспензии, снижение эффективной дозы биоагента вследствие деструкционных процессов при кавитации, повышение ферментативной активности илов и концентрации ростовых веществ, а, следовательно, необходимость существенного повышения окислительной мощности очистных сооружений (особенно в случае залповых сбросов) ксенобиотиков и экотоксикантов) свидетельствует о перспективности УЗВ на часть циркулирующего ила в стационарных условиях, как одного из вариантов реализации предлагаемого приема интенсификации процесса биологической очистки вод в условиях продленной аэрации.

Рис.8 Закономерности изменения ДЛИ после УЗВ

Необходимость изучения динамики изменения ДАИ после УЗВ в процессе ассимиляции трудноокисляемых поллютантов многокомпонентных сточных вод диктуется отсутствием информации в этой области и, как следствие, невозможностью прогнозирования эффективности биохимических процессов, протекающих в аэротенке.

Рис. 9

Была проведена серия испытаний пилотной установки проточного типа с аэротенком объемом Юл (рис. 9) в условиях, максимально приближенных к производственным: использование промышленных стоков и иловых суспензий, параметры процесса биологической очистки соответствовали реальным (доза ила, концентрация растворенного кислорода, продолжительность аэрации и др.).

В экспериментах УЗВ подвергалась часть активного ила иловой суспензии т = 210 об %. В качестве контроля использовали необработанный ил, что позволило оценить влияние доли обработанного ила на интенсивность процессов в биоокислителях. УЗВ осуществлялась на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А при частоте 22 кГц с интенсивностью 6 Вт/см2 в течение 0,5 мин.

Учитывая непостоянство состава сточных вод и колебание дозы ила в реальных условиях, для корректной и достоверной оценки полученных данных изменение ДАИ в процессе биологической очистки промстоков определялось в относительных единицах.

Экстремальный характер полученных кривых для контроля и суспензий с обработаным ультразвуком илом (2 и 5 %) можно объяснить повышением ДАИ в первые 2 ч, обусловленным наличием легкоокисляемого субстрата в очищаемой воде с последующим спадом по мере его исчезновения.

Данное предположение подтверждается проведенными расчетами необходимого времени аэрации согласно СНиП с учетом ВПК химически загрязненного и очищенного стоков, дозы активного ила в каждом аэротенке. Расчетное время аэрации составляет 1,4 — 1,8 ч для контроля и 1,7 — 2,1 ч для суспензий с частью обработанного ила.

Некоторое смещение максимума ДАИ для суспензий с обработанным илом по сравнению с контролем, очевидно, связано с обогащением среды биохимически окисляемым субстратом вследствие появления в ней после обработки новых компонентов — продуктов деструкции клеточного материала (см. таблицу).

Дополнительно проведенные исследования показали повышение биохимического показателя (БП = БПК5/ХПК) суспензий с частью обработанного ила. Например, если БП контроля был 0,19, то после обработки 2 % ила в иловой суспензии он повысился до 0,2, после обработки 5 % — до 0,22, после обработки 10 % — до 0,24.

Что касается повышения ДАИ суспензий с частью обработанного ила, то максимальная ДАИ0ТН составляла ПО, 117 и 138 % соответственно.

Более значительный рост ДАИ суспензий с обработанным илом, очевидно, связан с дополнительным выделением в иловую смесь ферментов, биогенных элементов и ростовых веществ вследствие разрушения бактериальных клеток, что подтверждается данными других исследователей [3, 4]. В результате УЗВ также возможно повышение клеточной проницаемости и усиление активности ферментов и ряда поверхностно расположенных рецепторов клетки неразрушенных микроорганизмов (Пат. 2130899 РФ).

 Скачать реферат