Номер 3, страница 113 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Решение

Аэробная и анаэробная очистка сточных вод — это два основных биологических метода, которые используют микроорганизмы для удаления органических загрязнителей. Ключевое различие между ними заключается в потребности микроорганизмов в кислороде для их жизнедеятельности и, как следствие, в конечных продуктах метаболизма.

Аэробная очистка

Этот метод основан на жизнедеятельности аэробных микроорганизмов (бактерии, простейшие), которым для дыхания и разложения органических веществ необходим свободный кислород. Процесс происходит в специальных сооружениях — аэротенках, куда принудительно подается воздух (осуществляется аэрация).
Условие: Протекает в присутствии растворенного в воде кислорода ($O_2$).
Процесс: Органические загрязнители полностью окисляются до простых и безопасных неорганических соединений — углекислого газа ($CO_2$) и воды ($H_2O$). При этом происходит быстрый рост микроорганизмов и образуется значительное количество новой биомассы (так называемого активного ила).
Энергетика: Процесс требует постоянных затрат энергии на аэрацию (работу компрессоров).
Скорость и применение: Отличается высокой скоростью и степенью очистки. Наиболее эффективен для сточных вод с низкой и средней концентрацией загрязнителей, таких как хозяйственно-бытовые стоки.

Анаэробная очистка

Этот метод используется в условиях полного отсутствия свободного кислорода. Разложение органических веществ производят анаэробные микроорганизмы в специальных герметичных реакторах — метантенках.
Условие: Протекает в бескислородной (анаэробной) среде.
Процесс: Это многостадийный процесс, в ходе которого сложные органические соединения поэтапно расщепляются до более простых и в конечном итоге превращаются в биогаз, состоящий преимущественно из метана ($CH_4$) и углекислого газа ($CO_2$). Прирост биомассы (ила) значительно меньше, чем при аэробной очистке.
Энергетика: Не требует затрат энергии на аэрацию и, более того, позволяет получать энергию в виде биогаза, который можно использовать как топливо.
Скорость и применение: Процесс протекает медленнее, чем аэробный. Он особенно эффективен для очистки высококонцентрированных промышленных стоков и для сбраживания осадков, образующихся после аэробной очистки.

Ответ:

Аэробная и анаэробная очистка сточных вод различаются по следующим ключевым параметрам:
1. Потребность в кислороде: аэробная очистка требует наличия кислорода, анаэробная протекает в его отсутствие.
2. Конечные продукты: в аэробном процессе органика разлагается до углекислого газа ($CO_2$), воды и большого количества биомассы (ила); в анаэробном — до биогаза (в основном метан $CH_4$ и $CO_2$) и незначительного количества ила.
3. Энергобаланс: аэробная очистка является энергозатратной (из-за необходимости аэрации), в то время как анаэробная позволяет производить энергию (биогаз).
4. Скорость процесса: аэробная очистка протекает значительно быстрее анаэробной.
5. Область применения: аэробный метод используется для очистки стоков с низкой концентрацией загрязнений (бытовые стоки), анаэробный — для высококонцентрированных стоков (промышленные) и осадков.