Расчет кинетики процесса биологической очистки

Время достижения ПДК можно вычислить по уравнению (5.5.1)

Кроме концентрации на скорость существенное влияние оказывает температура, например, в данном случае при увеличении температуры до 30°С константа скорости возросла в три раза. Это позволяет вычислить энергию активации и с помощью уравнения Аррениуса прогнозировать скорость процесса при изменении температуры:

Решая систему уравнений (5.5.5), вычисляем энергию активации и предэкспоненциальный множитель :

.

Таким образом, для данного процесса уравнение Аррениуса можно записать в виде

Энергия активации характерна для кинетической области протекания процесса биологической очистки.

где NA =6,02×1023 - число Авогадро; h =6,625×10-34 Дж×с - постоянная Планка; - энтропия образования переходного состояния; - энтальпия образования переходного состояния, равная энергии активации.

Полученные данные позволяют вычислить

Тогда энергия Гиббса образования переходного состояния будет равна

т.е. в данном случае основное значение при образовании переходного состояния имеет энергетическая составляющая

Полученные данные позволяют прогнозировать время контакта сточных вод с активным илом при изменении концентрации N-метилформамида и температуры среды. Это есть совместное решение уравнений (5.5.1) и (5.5.6)

Например, рассмотрим, как изменится время очистки по сравнению с предыдущими расчетами (t=20°C) при колебании температуры ±5°C:

температура 25°C; Т=273+25=298 К;

температура 15°C; Т=273+15=288 К;

Как видно, даже небольшие изменения температуры приводят к резкому изменению скорости процесса очистки. Значительно меньше влияет изменение начальной концентрации N-метилформамида. Пусть в условиях предыдущего расчета (t=15°C) начальная концентрация возросла в 10 раз, т.е. C0 = 16000 мг/л

Таким образом, изменение концентрации в 10 раз увеличило время реакции на 45,5%.

Заключение

Подводя итоги можно утверждать, что адсорбция заняло ведущее место среди способов защиты биосферы от вредных промышленных выбросов. Можно сделать вывод, что адсорбционные процессы разносторонни. Уже при выборе технологии основной стадии адсорбции необходимо учитывать многочисленные и разнообразные аспекты (кинетика, динамика, и др.).

Еще статьи по экологии

Экологические последствия ядерной войны
В истории развития человечества есть множество событий, открытий, свершений которыми мы можем гордиться, приносящих благо и красоту в этот мир. Но в противовес им вся история человеческой ц ...

Санитарная очистка города, вывоз и утилизация бытовых отходов
Благоустройство городов одним из существенных элементов включает в себя вопросы санитарной очистки городских территорий и окружающей среды водного и воздушного бассейнов. В результате жизни ...

Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов в России
Последние десятилетия показали, что земная биосфера в целом и её отдельные составляющие - экосистемы различных уровней - обладают ограниченными возможностями для обеспечения своего нормальн ...