- •Введение
- •1. Анализ состояния проблемы и теоретические аспекты применения мембранных процессов для очистки сточных вод
- •1.1. Характеристики мембранных методов очистки и концентрирования растворов
- •1.2. Характеристика пористых мембранных материалов, применяемых в технологии очистки воды
- •1.2.1. Полимерные органические мембраны
- •1.2.2. Получение, структура и свойства неорганических мембран
- •1.3. Перспективы применения сиалоновых , нитрид - и карбидкремниевых мембран для очистки промышленных и природных вод
- •1.4. Применение мембранных методов дляочистки сточных вод полигонов
- •Концентрации загрязняющих веществ в фильтрационных водах типичных бытовых отходов
- •2. Экспериментальная часть
- •Выбор мембранных материалов и исследование их физико-химических свойств
- •Карбидкремниевые мембраны получали термообработкой прессовок из смесей Si-30%графита и SiO2-37%графита по реакциям синтеза из элементов:
- •Или карботермического восстановления
- •Выбор модельных растворов для исследования и методики определения их в водных растворах
- •Методика проведения эксперимента
- •Исследование влияния физико-химических свойств и пористой структуры мембранных материалов на степень извлечения веществ
- •2.3.1. Мембранное извлечение красителя метиленового голубого
- •2.3.2. Исследование извлечения гуминовых соединений мембранными материалами
- •2.3.3. Исследование извлечения гуматов металлов
- •4.2. Разработка технологической схемы мембранной технологии очистки фильтрационных вод полигонов захоронения тбо.
- •5.Экономическая часть Расчет себестоимости одного часа дипломной нир
- •Составление сметы затрат на дипломную нир
- •Расчет материальных затрат на выполнение темы
- •Расчет стоимости оборудования
- •Расчет заработной платы исполнителей
- •Калькуляция себестоимости дипломной нир
- •6.Охрана труда
- •6.1. Вредные факторы Вредный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.
- •6.1.1. Влияние химических веществ
- •6.2.2. Влияние шума
- •Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах для широкополосного постоянного шума принимают (табл. 6.1):
- •6.2. Опасные факторы Опасный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к производственной травме или другому внезапному ухудшению здоровья.
- •6.2.1. Работа со стеклянной посудой
- •6.2.2. Работа с нагревательными приборами
- •6.2.3. Электроопасность
- •6.3. Мероприятия по охране труда
- •6.3.1. Средства и методы защиты от шума
- •6.3.2. Защита при работе с химическими реактивами
- •6.3.3. Защита от опасности поражения электрическим током
- •6.3.4. Меры безопасности при работе с нагревательными приборами
- •6.4 Пожарная безопасность
- •Список использованной литературы
1.4. Применение мембранных методов дляочистки сточных вод полигонов
В городах и поселках городского типа в России ежегодно образуется около 130 млн. м3 или 26 млн.т твердых бытовых отходов (ТБО), более 97% которых вывозятся на полигоны захоронения и свалки. Большинство из них не отвечают требованиям экологической безопасности, что приводит к загрязнению окружающей среды токсичными выбросами [7].
На полигонах ТБО в течение длительного времени (десятки и сотни лет) протекают сложные физико-химические и биохимические процессы разложения отходов, скорость и полнота протекания которых зависит, главным образом, от их морфологического, химического состава и климатогеографических условий.
Воздействие полигона на окружающую среду обусловлено, образующимися при деструкции ТБО газовыми выбросами и сточными водами, и может продолжаться сотни и даже тысячи лет.
Сточные воды постоянно образуются в теле полигона за счет влажности отходов (40-70%), атмосферных осадков, биохимических процессов, сопровождающихся образованием воды. Инфильтрат поглощает растворимые и диспергированные вещества и является длительным источником загрязнения поверхностных и грунтовых вод.
Возрастающие требования к обеспечению санитарного состояния населенных пунктов и охране водных объектов приводят к необходимости разработки эффективных технологий по очистке фильтрационных вод полигонов ТБО.
Химический и микробиологический состав сточных вод полигонов формируется под влиянием сложных взаимозависимых факторов: геологических, гидрогеологических, метеорологических, топографических, морфологии состава твердых бытовых отходов, этапа жизненного цикла полигона и др.
Свойства фильтрационных вод обычно оцениваются по интегральным показателям ХПК, БПК5 , солесодержанию, цветности, коли-титру, коли-индексу, общему микробному числу.
При разработке и создании эффективных технологий очистки фильтрационных вод необходимо знание химического состава основных примесей, предсказать который достаточно сложно, хотя в настоящее время такие попытки предпринимаются.
Исследование морфологической структуры ТБО и процессов биохимической деструкции основных ее составляющих позволяет выявить основной химический состав фильтрата[8].
Исследования, проведенные зарубежными и российскими экологами, позволили установить основные закономерности деструкции ТБО [9-15].
На ранних стадиях эксплуатации полигона биохимические процессы происходят в аэробных условиях, затем по мере уплотнения и увеличения количества отходов в теле полигона начинают протекать анаэробные процессы, длящиеся десятки и сотни лет, и обусловливающие основные эмиссии загрязняющих веществ.
При этом можно выделить основные фазы биодеградации отходов, практически совпадающие с этапами жизненного цикла полигона: фаза гидролиза, ацетогенная, метаногенная фазы, фаза снижения биологической активности, фаза полной ассимиляции.
В фазе гидролиза, длящейся недели, месяцы под действием ферментативных бактерий углеводы, жиры, протеины, содержащиеся в биомассе, подвергаются разложению с образованием длинноцепных и разветвленных жирных кислот, аминокислот, глицерина, полисахаров.
В ацетогенной или кислой фазе, продолжающейся годы, происходит дальнейший распад биомассы, основными продуктами которого являются уксусная и пропионовая кислоты, углекислый газ и вода, приводящие к значительному снижению величины рН и ускорению процессов деструкции, гидролиза древесины, целлюлозы, некоторых видов пластмасс.
Разложение древесины, ее гидролиз, ускоряющийся в присутствии ионов водорода, приводит к деполимеризации целлюлозы, образованию лигнина, фурфурола, фенола и др. Вода способна экстрагировать из древесных отходов дубильные вещества, представляющие собой полифенолы, танниды, постепенно разрушающиеся с образованием фенолкарбоновых кислот [10].
Целлюлоза и ее производные легко подвергаются гидролитическому ферментативному разложению с образованием d- глюкозы, ди-, трисахаридов и др., которые при дальнейшем разложении образуют левулиновую и гуминовые кислот. Гуминовые кислоты способны взаимодействовать с поливалентными металлами с образованием устойчивых комплексных соединений.
Гидролитическая деструкция белков, синтетических полиамидов (капрон, найлон, другие синтетические полиамидные ткани) протекают по амидной связи в присутствие ионов водорода с образованием аминокислот, дикарбоновых кислот, капролактама и др.
Основные виды изопреновых, бутильных каучуков способны разлагаться с образованием левулиновой, уксусной и янтарных кислот.
Таким образом, в ацетогенной фазе (рН= 5,5 –6,5) интенсивно протекают процессы деструкции, деполимеризации легко разлагаемых фракций ТБО и фильтрационные воды характеризуются высокими значениями ХПК, БПК, высокой концентрацией ионов тяжелых и цветных металлов (до 70 мг/л). На этой стадии начинают также протекать процессы денитрификации, сопровождающиеся образованием органических аминов, ионов аммония и др.
На следующей метаногенной фазе под действием метаногенных бактерий происходит анаэробное сбраживание, приводящее к дальнейшему разложению отходов. Эта стадия наиболее интенсивно протекает в течение 10-30 лет и сопровождается значительным выделением газов (метан, углекислый газ, меркаптаны, аммиак и др.). Этот период чаще всего совпадает с активным эксплуатационным этапом работы полигона. В присутствие ионов аммония, SO42-, гуминовых кислот могут образовываться ароматические поверхностно-активные вещества. В метановой фазе происходит повышение рН, образование сульфид - ионов, что сопровождается связыванием ионов металлов в малорастворимые соединения. В щелочной среде протекает ферментативный гидролиз лигнина с образованием ароматических и жирных кислот.
На этой стадии в фильтрационных водах снижается содержание органических веществ (ХПК = 3000-4000мг/л, БПК= 100-400 мг/л), однако увеличивается доля биорезистентных компонентов, о чем свидетельствует снижение соотношения ХПК/БПК на порядок.
В конце этой фазы после 3-5 десятилетий в теле полигона еще остается 90% неметаллов и более 99% металлов [8] и начинают протекать медленные процессы разложения трудно разрушаемых соединений (полистирол, пенопласты на его основе, тефлон, полиэтилен и др.), длящиеся десятилетиями, создавая неблагоприятный экологический фон.
Краткийанализ процессов, протекающих в теле полигона, показывает, что состав фильтрационных вод зависит от этапа жизненного цикла полигона[7].
Состав основных компонентов фильтрационных вод представлен в таблице 1.1.
Таблица 1.1