Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Комплексное устойчивое управление отходами. Жилищно-коммунальное хозяйство: учебное пособие

Уланова О. В., Салхофер С. П., Вюнш К. ,

3.3.2.2. Респираторная активность (AT4)

Введение

Респираторная активность (АТ4) нем, характеризует потребность пробы в кислороде для биологического преобразования содержащегося в ней органического вещества при оптимальных условиях (содержание кислорода, температура). Респираторная активность показывает наличие только аэробно разлагающего вещества, в то время как биологическая активность полигонов определяется в основном анаэробными процессами. Поэтому респираторная активность не может применяться для описания условий реального полигона. Поскольку АТ4 легко определяется за относительно короткое время, он используется широко для оценки степени стабилизации отходов. Многими исследованиями экспериментально доказана хорошая корреляция (R2 = 0,9138) АТ4 с параметром, характеризующим образование свалочного газа в биоректорах симуляции полигонов (DSR) за 200 дней [32, 33]. Поэтому респираторная активность является более предпочтительным индикатором оценки стабилизации отходов. Типичные значения АТ4 для необработанных ТБО лежат в диапазоне от 30 до 50 мг О/г сухого вещества. Эффективная биологическая обработка отходов позволяет снизить АТ4 до < 5 мг О/г сухого вещества [33].

Принцип измерения

Респираторная активность определяется в лаборатории с помощью прибора Sapromat (Respiromat, OxiTop и др.) в течение 4-х дней (96 часов). Жидкие образцы исследуемой пробы, как правило, помещаются в реакционный сосуд с магнитной мешалкой так, что необходимое количество кислорода из газового пространства над ними могло бы проникать в субстрат. Метаболические процессы микроорганизмов приводят
к образованию СО2. В процессе поглощения образованного CO2, в натровой извести в закрытом внешнем блоке измерения возникает разрежение, за которое отвечает индикатор давления (переключающий манометр).

С помощью переключения усилителя активируется электролитическое выделение кислорода из CuSO4 до тех пор, пока не выровняется давление. В зависимости от массы пробы, скорости тока и силы тока, блок управления вычисляет AT4 в исследуемой пробе и отображает его непосредственно в мг/л. Ввиду связи блока измерения с ПК, возможно непрерывное обнаружение потребления кислорода (мг О2) и регистрация кривой, отвечающей за процесс биологического преобразования органического вещества.

Устройство сапромата (Sapromat)

Sapromat состоит из четырех основных компонентов – блока управления (контроллер) (2), водяной бани, блока измерения и программного обеспечения для оценки (1). Блок измерения состоит из реакционного сосуда (3), генератора кислорода (4) и манометра (индикатора давления) (5) (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Принцип устройства сапромата (Sapromat)

Хранение пробы

В течение 48 часов после взятия пробы необходимо завершить подготовку пробы и начать тестирование. В этот период температура выше 4 °C допустима максимум 24 часа. Если это условие не выполняется, проба в течение 24 часов после взятия замораживается при –18...–20 °C. Оттаивание пробы должно длиться в течение 24 часов, при этом температура не должна превышать 20 °C.

Подготовка пробы

Исходная проба по всему объёму измельчается меньше 10 мм. При необходимости ненужные материалы (камни, стекло и металл) могут быть удалены перед измельчением. Их массовые доли при оценке эксперимента учитываются. 300 г подготовленной пробы, смоченной 300 мл водопроводной воды, переводят в Sapromat. После установки крышки и уплотнителя создаётся разрежение около 100000 Па (водоструйный вакуум) и продолжается около 30 минут. Определяется объём отфильтрованной воды и вычитается из добавленных 300 мл водопроводной воды. Определённая масса воды добавляется к части пробы, которая включена в тестовый аппарат. Если содержание воды в пробе выше измеренного содержания воды, проба должна быть переведена в аппарат, изображённый на рис. 3.11, без дальнейшего увлажнения, в течение 30 минут приостановить разрежение во всасывающем фильтре и установить в тестовый аппарат.

Проведение эксперимента

Вводится 40 г пробы, в которой было определено наибольшее содержание воды. При изучении проб проводят три параллельных приготовления на водяной бане с поддержанием равномерной температуры 20 ± 1 °C или в кондиционируемом помещении. Период оценки продолжается 4 дня и начинается после начальной фазы покоя. Фаза покоя заканчивается, если среднее потребление кислорода, выраженное в среднем около 3 часов, составляет 25 %, что влечёт за собой в среднем 3 часа в зоне самого большого повышения потребления кислорода в течение первых 4 дней. Масса потребляемого кислорода в фазе покоя отнимается от массы кислорода, потребляемого за всю продолжительность эксперимента (фаза покоя + 4 дня) и не должна превышать более 10 % от общей суммы. В противном случае определение нельзя оценить. Измеренные значения нужно регистрировать каждый час.

Данные о результатах

В результате определяются две значащих цифры в мг О2 на грамм сухого веса. Указывается среднее значение и стандартное отклонение. Если отдельное значение из трёхкратного определения отличается от среднего значения более чем на 20 %, значение устраняют. Расчет нового среднего значения определяется из 2 оставшихся значений.