Декарбоксилирование Восстановительное

уксусной кислоты (4) образование метана (4)

СН₄+СО₂ СН₄+СО₂

Полное анаэробное расщепление органического вещества происходит под влиянием трех основных групп бактерий: (1)-гидролизующих; (2)-облигатных ацетогенных; (3)-ацетогенных; (4)-метаногенных. Первая стадия – гидролиз сложных соединений, биополимеров и конверсия продуктов в летучие жирные кислоты, спирты, альдегиды, диоксид углерода, аммиак, водород. Эти процессы осуществляются самыми разнообразными микроорганизмами, относящимися к аэробам, факультативным анаэробам, облигатным анаэробам.

На второй стадии – образования уксусной кислоты, водорода и диоксида углерода – биологическими агентами являются облигатные ацетогенные бактерии. Эти микроорганизмы расщепляют пропионовую и другие жирные кислоты, некоторые соединения, образующиеся после первой стадии анаэробной ферментации. Продуктами расщепления являются уксусная кислота, водород, диоксид углерода.

Третья стадия – метаногенная. Метаногенные бактерии – единственные организмы, способные трансформировать кислоты и водород в газообразный метан без внешних источников энергии или акцепторов электронов.

В случаях, когда нужно обеспечить низкое содержание тяжелых металлов в осадке, как после аэробной, так и после анаэробной очистки фильтрата, применяют соответствующую физико-химическую обработку (рис.1).

Рис.1. Технологическая схема очистки фильтрата биохимическим методом: 1 – обработка с помощью высокоактивного ила; 2 – вращающийся биологический контактор площадью диска 5500 м²/га; 3 – постобработка (осаждение, флокуляция, адсорбция); 4 – бассейн – хранилище объемом 150 м³/га; 5 – возвращаемый ил; 6 – отстойник с трубами; 7 – сброс очищенной воды.

Проскуряков А.Ф. Методы обезвреживания свалочных грунтов, фильтрата, биогаза: Обзорная информация / Институт экономики жил.- коммун. хоз-ва, - М.,1993.)

1.3.2. Физико-химические методы очистки фильтрационных вод и перспективы их применения

К физико-химическим методам очистки относят коагуляцию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос и др. Эти методы используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц, растворимых газов, минеральных и органических веществ. В настоящее время в технике защиты окружающей среды начинают широко использоваться биосорбционные и ионообменные методы.

Использование физико-химических методов для очистки фильтрационных вод по сравнению с биохимическими имеет ряд преимуществ: возможность удаления из фильтрационных вод токсичных, биохимически не окисляемых органических загрязнений; достижение более глубокой и стабильной степени очистки; меньшие размеры сооружений; возможность рекуперации различных веществ.

Коагуляция.

Для осаждения загрязняющих веществ при физико-химической обработке фильтрата коагуляцией обычно используют известь или глинозем. При этом достигается некоторое осветление, происходит образование взвешенных твердых частиц и удаление тяжелых катионов. В то же время выделяется большое количество осадка, а ХПК снижается не более чем на 40%.

Химическое окисление с помощью Сl₂, Са(СlО)₂, КМnО₄ или О₃ дает лучшие результаты осветления и снижает ХПК (до 48%). Вместе с тем использование галогенов приводит к образованию опасных галогенированных соединений.

Адсорбция загрязняющих веществ с применением активированного угля в виде стержней или порошков позволяет достичь большего снижения концентраций органических веществ по сравнению с другими химико-физическими методами. Основной недостаток метода – необходимость частой регенерации угольных стержней, а значит и большой расход угольного порошка. Сейчас метод адсорбции с применением активированного угля используется в качестве последней, как правило, третьей, ступени очистки фильтратов. Конечное снижение ХПК при этом может составить 85%.

Еще один способ, который применяется, как правило, на конечной ступени очистки фильтрата, - обратный осмос. Этот способ обеспечивает высокоэффективное удаление органических соединений и других загрязняющих веществ в результате пропуска фильтрата через мембраны. Наиболее важными параметрами процесса являются тип мембраны, показатель рН и давление.

Для предотвращения засорения мембран коллоидными веществами фильтрат предварительно обрабатывают известью (до величины рН=12), затем серной кислотой (до рН=3-6) и осаждают, добавляя СаSО₄. Такая предварительная обработка уменьшает мутность фильтрата почти на 90% и сама по себе бывает достаточной для удаления некоторых металлов.

Фильтрационные воды, образующиеся при ликвидации токсичных и опасных отходов, могут быть переработаны с использованием сочетания физико-химических и биологических методов, однако эти методы дороги.