Получение смеси кормовых дрожжей с активным илом
Смесь готовят смешением сухих компонентов дрожжей и ила в соотношении 10:1. При этом обеспечивается необходимое количество в смеси витамина В12. Кормовая смесь может быть приготовлена смешением сгущённых компонентов дрожжей с илом.
Получение белка
Для получения белка экстракционным способом сгущённый активный ил обрабатывают соляной кислотой так, чтобы концентрация её после перемешивания равнялась 0,1 н.
В таких условиях смесь выдерживают 24 ч при периодическом перемешивании. После отделения воды ил обрабатывают 0,1 н раствором NaOH и выдерживают сутки. После этого щелочную жидкую фракцию, отделённую от ила, нагревают до 80-90 оС, затем охлаждают до 25 оС и осаждают белок, добавляя 10%-ную соляную кислоту до pH = 4,6-4,7. Белок высушивают и расфасовывают.
Получение активного угля
Высушенный активный ил подкисляют и смешивают с формальдегидом. Долее проводят карбонизацию, т.е. пиролиз в печах без доступа воздуха при 700-800 оС. Для получения гранулированного угля порошкообразный материал после карбонизации смешивают со связующим, формуют гранулы, а затем активируют.
Адсорбент можно получать без введения реагентов. Ил, обезвоженный на центрифуге, сушат в течение 16 ч при 105 оС, затем карбонируют 4 ч при 700 оС в инертной среде. Активацию угля проводят водяным паром при 800 оС до обгара 30 %. Полученный уголь имеет суммарную поверхность пор 200 м2/г и объём пор 0,31 см3/г. Сорбционная ёмкость достигает 150 мг ХПК/г. Уголь обладает недостаточной прочностью.
Контрольные вопросы
1. Что понимают под замкнутой системой водного хозяйства промышленного предприятия и ТПК?
2. Какие существуют схемы оборотного водоснабжения предприятий?
3. Какие требования предъявляются к воде, расходуемой на подпитку оборотных систем.
4. Напишите уравнение материального баланса оборотной системы водоснабжения.
5. Назовите методы очистки воды от грубодисперсных примесей.
6. Назовите методы очистки воды от мелкодисперсных примесей.
7. Назовите методы устранения и уничтожения нерастворённых и растворённых примесей.
8. Назовите методы очистки воды от растворённых примесей.
9. Назовите методы очистки воды от органических примесей.
10. Назовите методы очистки воды от растворённых газов.
11. Какие операции предусматривают рекуперационные методы очистки сточных вод?
12. В чём сущность деструктивных методов очистки сточных вод?
13. Какие технологические процессы используют для обработки и обезвреживания осадков сточных вод?
14. Как можно утилизировать осадки сточных вод и активный ил?
Глава 4. Защита литосферы
4.1. Классификация твёрдых отходов
В нашей стране, как и во всём мире, образуется огромное количество твёрдых отходов (десятки миллиардов тонн). Отвалы, свалки и полигоны для твёрдых отходов занимают около 1 млн. га земли. Твёрдые отходы содержат много ценных веществ, которые зачастую легче добыть из отходов, чем из первичного сырья. Кроме того, при сжигании мусора отходы засоряют атмосферу, поверхностную и подземную воду и, конечно, почву.
В соответствии с принятой в нашей стране классификацией (ГОСТ 25916— 83) твердые отходы подразделяются на отходы производства и отходы потребления.
Основными отходами производства являются:
отходы черных и цветных металлов;
отходы добычи и обогащения полезных ископаемых; зола, шлаки и углесодержащие отходы;
отходы, содержащие пластмассы и полимеры;
отходы, содержащие хлопчатобумажные, шерстяные, шелковые и синтетические волокна;
отходы, содержащие резину; отходы, содержащие асбест;
отходы стекла и строительных материалов;
отходы, возникающие при переработке древесины; отходы кожи и меха;
отходы пищевых производств;
отходы сельскохозяйственного производства. К основным отходам потребления относятся:
изношенные текстильные материалы;
макулатура (отходы бумаги и картона, в том числе тара); бой стекла;
изношенные резино- и асбестосодержащие изделия; изношенные изделия из пластмасс (в том числе тара); изношенные изделия из кожи;
вышедшие из употребления изделия из древесины;
металлические амортизированные изделия (в том числе тара); отходы жилищно-коммунальные (в том числе пищевые);
твердые продукты, улавливаемые на очистных сооружениях и установках.
В зависимости от объёма отходы делятся на крупнотоннажные и малотоннажные. Например, ил после использования в аппаратах биологической очистки воды на нефтеперерабатывающем заводе является крупнотоннажным отходом.
Отходы могут быть дорогостоящими и дешевыми, в частности отходы после регенерации катализатора являются дорогостоящими, а шлак после металлургической печи — дешевым. По влиянию на окружающую среду различают вредные и безвредные отходы.
Помимо промышленных отходов в жилых массивах образуется много твердых бытовых отходов (ТБО). Так, на одного человека их приходится до 300 кг в год. Проблема ТБО особенно актуальна в больших городах. В состав ТБО: бумага и картон - 28,8 %; металлы - 5,7 %; пищевые отходы - 28,5 %; пластмасса - 5,1 %; текстиль - 3,1 %; стекло - 4,4 %; горючие материалы - 1,8 %; инертные материалы - 3,4 %; отсев (мелкие частицы менее 15 мм) - 19,2%.
Основными поставщиками твердых отходов (кроме ТБО) являются: энергетика (зола и шлаки, образующиеся при сжигании твердого топлива); черная и цветная металлургия (шлаки, формовочная земля, коксовые остатки); угледобывающая промышленность (отвалы); деревообрабатывающая отрасль хозяйства (опилки, стружки); химическая промышленность (химические вещества в широком ассортименте, в том числе фосфогипс и др.).
По физико-химическим свойствам состав твердых отходов весьма разнообразен: от очень активных, токсических (соединения мышьяка, фтора, фосфора, ртути) до инертных (мел, гипс, глинозем) веществ.
Отрицательное влияние твердых отходов на окружающую среду весьма значительно. В населенных пунктах твердые отходы накапливаются на санкционированных (убираемых) свалках, которые состоят на учёте санитарно-эпидемиологических служб и закреплены за конкретными предприятиями, организациями и службами. Гораздо более опасными являются несанкционированные (бесконтрольные) свалки, которые, несмотря на штрафные санкции, тем не менее повсеместно возникают. Именно поэтому специалисты-экологи должны уделять им особое внимание.
4.2. Использование и переработка крупнотоннажных промышленных отходов
Количество накопленных и ежегодно образующихся крупнотоннажных промышленных отходов исчисляется миллиардами тонн. Поэтому проблема их использования и переработки является чрезвычайно важной.
Крупнотоннажные промышленные отходы используются в настоящее время для рекультивации нарушенных земель, планировки территорий, отсыпки дорог, дамб, в производстве строительных материалов, в сельском хозяйстве, а также в качестве технологического и бытового топлива.
Кроме того, почти для всех видов отходов разрабатываются новые технологии переработки в целях получения того или иного вида продукции.
Применение крупнотоннажных отходов для рекультивации земель
Ежегодно в нашей стране образуется около 3 млрд тонн вскрышных пород - отходов угледобывающей промышленности и добычи руд для чёрной и цветной металлургии. В настоящее время использование этих отходов незначительно - около 10 % от их объёма. Однако в дальнейшем этот показатель будет значительно увеличиваться, так как использование вскрышных пород очень выгодно: эксплуатационные затраты на получение 1 м3 щебня из отходов в 2- 2,5 раза ниже, чем на добычу его из карьеров. Рекультивация нарушенных земель является обязанностью горнодобывающих предприятий и закреплена за ними законодательно.
Применение отходов в производстве строительных материалов
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, это единственная отрасль, которая уже сейчас способна использовать целый ряд многотоннажных отходов и побочных продуктов других отраслей (химической, производства минеральных удобрений, чёрной и цветной металлургии, гальванического производства и др.). Многие виды промышленных отходов по своим свойствам и химическому составу близки к природному сырью, используемому в данной отрасли, и могут служить его полноценной и недорогой заменой. Примером может служить использование отходов энергетики - золы и шлаков ТЭЦ.
Зола и шлаки ТЭЦ представляют собой источник сырьевых ресурсов для производства строительных материалов. Они содержат 53 % SiO2, 24 % Аl2O3, 10 % Fe2O3 и FеО, 2 % СаО, 1 % МgО, 4% оксидов щелочных металлов и 6 % несгоревшего топлива.
Зола представляет собой тонкодисперсный материал, который без предварительного помола можно использовать в качестве добавки к цементу, газобетону, керамзитобетону, силикатному кирпичу, а также при производстве глиняною кирпича. Кусковой шлак используется в качестве заполнителя бетона в дорожном строительстве. Золошлаковые смеси могут применяться и как вяжущие вещества.
При использовании отходов энергетики для производства строительных материалов возникает ряд технических, экономических и организационных проблем. В первую очередь целесообразно принимать отходы углеобогащения, золу и шлаки ТЭЦ, доменные шлаки черной металлургии, бой керамического кирпича.
Отходы угледобывающей, лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также сельского хозяйства применяются в качестве топлива в промышленности и в быту. Например, представляют интерес горячие отходы деревообрабатывающей промышленности, а также биогаз, получаемый при захоронении мусора.