Напишем:


✔ Реферат от 200 руб., от 4 часов
✔ Контрольную от 200 руб., от 4 часов
✔ Курсовую от 500 руб., от 1 дня
✔ Решим задачу от 20 руб., от 4 часов
✔ Дипломную работу от 3000 руб., от 3-х дней
✔ Другие виды работ по договоренности.

Узнать стоимость!

Не интересно!

 

 

 

Методы очистки вод


Для обезвреживания загрязненных вод создан целый спектр эффективных способов удаления вредных примесей.

Приведем лишь некоторые:

1.Сорбция активированным углем. Уголь предварительно прокаливают до 950С. Наиболее хорошо сорбируются ароматические соединения, а также органические соединения с разветвленной цепью и функциональными амино-, карбокси-, сульфо- или нитрогруппами.

2.Нейтрализация. Этим методом приводят рН кислых или щелочных сточных вод к значениям, характерным для обычной (нормальной) воды (6,8 - 7,5). Нейтрализация может быть достигнута:

       взаимным смешением кислых и щелочных сточных вод;

       добавлением специального реагента (используют растворы кислот, негашеную известь СаО, каустик NаОН, раствор аммиака и т.д.);

       фильтрованием через нейтрализующие материалы (доломит СaCO3MgCO3, известняк и мел СаСО3, обожженный магнезит MgO, магнезит MgCO3 и т.д.);

       обработкой дымовыми газами, содержащими СО2, SO2, NOх и др. Таким путем одновременно производится и очистка отходящих промышленных газов.

3.Коагуляция. Это процесс удаления мелких частиц путем соосаждения их с крупными. Последние генерируют, например, вводя в сточные воды вещества Al2(SO4)3 и Са(НСО3)2:

               Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2.

Крупные хлопья гидроксида алюминия захватывают мелкие частицы загрязнителей и увлекают их на дно.

Кроме Al2(SO4)3 в качестве коагулянтов применяют такие соединения, как Fe2(SO4)3, FeSO4, NaAlO2, CuSO4, а также KMnO4.

В последнем случае происходит реакция:

Fe2(SO4)3 + 6KMnO4 + 6H2O 2Fe(OH)3 +6MnO2 + 6KHSO4.

Импаек54

Гидроксид железа (III) способствует образованию хлопьев, а избыток перманганата окисляет органические загрязнители.

4.Электрохимические способы. В качестве примера приведем лишь один. К сточной воде добавляют морскую воду и далее пропускают эту смесь через электролитические ячейки. В анодном пространстве образуется хлор, который уничтожает микроорганизмы. Одним из продуктов электролиза морских солей может быть и Mg(OH)2, который реагирует с фосфатами стоков и коагулирует нитраты.

5.Стерилизация. Стерилизацию осуществляют в результате хлорирования с помощью Cl2 или гипохлорид-ионов СlО-, УФ-облучения, озонирования.

Озон - окислитель более сильный, чем хлор, и, следовательно, более эффективен как обеззараживающее средство. Кроме того, его можно получать в озонаторах непосредственно на очистных сооружениях. Но самое главное - озонирование более экологически безопасно, чем хлорирование, т.к. в последнем случае в загрязненной воде образуются хлорорганические соединения, токсичные для позвоночных. Окислительные реакции с участием О3 идут в контактной камере озонирования (рис. 6.4) и приводят к образованию безвредных продуктов:

6.Осаждение и ионный обмен. Эти способы используют для удаления из воды главным образом металлов. Например, для осаждения иона  добавляют избыток хлорид-ионов, а для осаждения Cd2+, Pb2+ и Zn2+ - сульфид-ионы S2-.

7.Экстракция. Для некоторых токсичных металлов - загрязнителей воды известны весьма эффективные экстрагенты. Например, медь хорошо извлекают из растворов четвертичными аминами R4N+X, а кадмий - бис (2-этилгексиловым) эфиром ортофосфорной кислоты: О(С8Н17 ¾ О)2 Р-ОН

Одним из актуальнейших вопросов сбережения воды является ее использование в промышленных процессах с применением оборотных циклов. Серьезным препятствием в реализации этого способа является соленакопление в циркулирующей воде, которое ухудшает ее свойства как хладагента, приводит к повышенной коррозии и эрозии теплообменной аппаратуры

Эффективным способом тонкой очистки воды от примесей солей является обратный осмос. Явление осмоса было открыто в 1884г. голландским физико-химиком Вант Гоффом, установившем факт самопроизвольного перехода растворителя в раствор через полунепроницаемую мембрану.

Этот современный процесс солеотделения широко используется для уменьшения содержания солей в воде и ее опреснения.

Промышленностью освоено производство мембранных пленок (молекулярных сит) из таких композиций:

20 - 30% целлюлозы n

10 - 40% формальдегида (HCOН)

35 - 60% ацетона (СН3ОСН3).

Производительность мембранных аппаратов достигает до 200м3/сут. Затраты на сооружение и эксплуатацию составляют 13 центов/м3.

На явлении осмоса построено многое и в живом организме, а именно оводнение клеток и межклеточных структур. Ведь стенки клеток и сосудов - это тоже мембраны. Если в межклеточном пространстве и внутри клетки осмотическое давление одинаково, то режим их работы называют изотоническим; если внеклеточного раствора больше клетки - то гипертоническим; если меньше - то гипотоническим.

Поэтому. употребляя в пищу соль и сахар, надо иметь в виду, что при этом меняется осмотическое давление в вашем организме.

Естественно, что мембранные пленки выходят из строя. Это же может быть и со стенками сосудов. Основной их разрушитель - холестерин - циклический спирт

Он образует сложные эфиры с высшими жирными кислотами, входящими в состав клеточных мембран. Его нормальное содержание в крови - 0,18 - 0,2%. Избыток холестерина способствует развитию атеросклероза (athere - кашица; scleros - твердый), ожирению печени и др.

Источники поступления холестерина в организм: субпродукты, жирные колбасы, икра, омары, устрицы, яичные желтки, сметана, сливки, взбитые сливки, орехи (кроме грецких), блюда, приготовленные во фритюре.

Их нельзя полностью устранить из пищи, но следует употреблять умеренно.

Обеспечение населения и промышленности водой - сложная задача, решаемая путем создания дорогостоящих инженерных сооружений водоподготовки, водоподведения и канализации.

В Российской Федерации централизованное водоснабжение имеют 1052 города (95%) и 1785 поселков городского типа (61%). Общая протяженность коммунальных водопроводных сетей России - 434тыс. км. Мощность коммунальных водопроводов - 102,5млн. м3/сут.,но это лишь 90% от необходимых потребностей. 68% источников водоснабжения обеспечивается поверхностными водами; - 32% - подземными.

Питьевая вода проходит многоступенчатую подготовку.

1.      механическая очистка от крупных примесей (палки, бутылки, рыба и пр.)

2.      первичное хлорирование жидким хлором или гипохлоритом натрия (NaOCl) или гипохлоритом кальция (CaOCl2);

3.      коагуляция (осаждение) мелких примесей  с применением чаще всего Al2(SO4)3

4.      отстаивание

5.      фильтрация через кварцевый песок

6.      аэрация воздухом для улучшения вкуса и устранения запаха

7.      подщелачивание СаО

8.      фторирование посредством добавок натрийгексафторсиликата (Na2SiF6) или аммонийгексафторсиликатом , либо фтористым натрием (NaF).

9.      окончательное дезинфицирование хлором

умягчение воды. Оно осуществляется либо осаждением Са2+, Mg2+ либо обменом их на Na+ и Н+ на катионе.

10. Питьевая вода, забираемая из водоемов для подачи потребителю,

Глубокое умягчение проводят при нагревании до 100С с добавлением Na2HPO4 или Na3PO4.

Для отведения использованых вод служат канализационные системы. Различают внутреннюю и внешнюю канализации. Первая служит для транспортировки сточных вод и отведения их из жилых домов и зданий во внешнюю канализацию.

В практике городского строительства получили наибольшее распространение общесплавная и раздельная канализация.

При сплавной системе все три категории сточных вод:бытовые, хоз-фекальные, производственные и дождевые отводятся по общей сети труб и каналов. При раздельной системе дождевые и малозагрязненные производственные воды удаляют по одной сети труб и сбрасывают в водоем без очистки (если это возможно по санитарным условиям), а бытовые, хоз-фекальные и производственные по одной или нескольким сетям подают на очистные сооружения.

Очистка сточных вод включает три стадии обработки - первичную, вторичную и третичную.

Первичная обработка - отфильтровывание крупного мусора и больших частиц взвесей. После этого воды попадают в отстойники, где оседают неотфильтрованные частицы. Если воды не направляют на вторичную очистку, то перед тем , как их сбросить в природные водоемы, производят дополнительную стерилизацию (чаще всего хлором). Показатель БПК воды после первичной обработки снижается на 35%.

Вторичная обработка может проводиться с использованием биологических и химических методов. Биологическая обработка основана на разложении органических загрязнителей с помощью аэробных бактерий. После первичной обработки воды пускают в аэрационную камеру, через которую продувают воздух

Нагнетание кислорода вызывает разложение аэробных бактерий, которые образуют в отстойниках массу, называемую активным илом. Ил циркулирует по системе. Вторичная обработка удаляет взвеси примерно на 90% по массе, и показатель БПК воды понижается на 90%. Тем не менее воды первично и вторично обработанные, могут все же содержать вредные примеси. В этом случае проводится специальная обработка, которая чаще всего бывает весьма дорога и нацелена на удаление каких-либо отдельных загрязнителей специальными методами. Подобную обработку проводят как биологическими, так и химическими методами. Последние могут быть использованы и для вторичной обработки.

В качестве примера, иллюстрирующего возможности специальных способов очистки стоков, приведем разработанный совсем недавно (параллельно в России и Японии) метод обезвреживания сильно токсичного акрилонитрила СН2 = СН С N c помощью микроорганизмов. Акрилонитрил, или нитрил акриловой кислоты (НАК), широко используют для получения полиакрилонитрила и нитрильного синтетического каучука. Он также является исходным веществом для синтеза акриламида (реакция кислотного гидролиза):

         

Из акриламида производят полимер - полиакриламид, используемый во многих отраслях хозяйства (в полеводстве, нефтедобыче и пр.). При производстве полиакриламида остается много исходного вещества - НАК, а ведь он - сильнейший яд, родственный синильной кислоте.

Ученые-биотехнологи сумели вырастить штамм определенных микроорганизмов, которые оказались способны не только перерабатывать этот токсичный загрязнитель, но и производить из него акриламид, причем более эффективно, чем это можно сделать при кислотном гидролизе. Таким образом, микробиологическая трансформация НАК приводит к решению сразу двух проблем: ее можно использовать для очистки сточных вод от НАК и применять в крупнотоннажном производстве акриламида.

Превращение НАК в акриламид осуществляет в бактериальных клетках специфический фермент - нитрилгидратаза. Именно наличие у некоторых микроорганизмов особых ферментативных систем делает перспективным использование микробиологических методов очистки промышленных стоков. Так, кроме названного выше штамма, переводящего НАК в акриламид, были найдены и такие микробы, у которых фермент амидаза разрушает акриламид далее до акриловой кислоты и аммиака:

          

Образующиеся при гидролизе вещества, бактерии используют в качестве источников углерода и азота для роста и размножения.

Однако, до сих пор в России не имеют централизованной канализации, отводящей сточные воды, 5 процентов городов, 39 процентов поселков городского типа, 96 процентов сельских населенных пунктов. В итоге 40 процентов всех стоков сбрасывается в водоемы без очистки. Наиболее активно это делается в Московской, Ленинградской, Иркутской, Свердловской областях и Краснодарском крае. Концентрации некоторых тяжелых металлов в реках Чусовая, Саяд, Тагил (все в Свердловской области), Нюдуай (Мурманская обл.), Вычегда (Архангельская обл.) превышают ПДК в 100 - 200раз. Со сточными водами в водоемы поступают миллионы тонн сульфатов и хлоридов, сотни тысяч тонн аммонийного азота и нитратов, десятки тонн фенолов, свинца, ртути, тысячи тонн пестицидов.

Каждая пятая проба водопроводной воды в России не соответствует санитарно-химическим нормам, а каждая десятая - микробиологическим. Возбудители инфекционных болезней выявлены в 3,4процента проб. После этого становятся понятными нередкие острые кишечные инфекции и 38 водных эпидемических вспышек гепатита А, приведших к заболеванию более 5 тысяч человек.

Но плохая вода страшна не только инфекциями. В Кемеровской, Пермской и Ленинградской областях установлена тесная связь между высоким уровнем хлорорганических веществ в воде и болезнями пищеварительной системы, почек и мочевыводящих путей. А в Шадринске Курганской области высокое содержание бора в питьевой воде привело к трехкратному увеличению болезней пищеварения и полуторакратному - эндокринных заболеваний у детей. В Костромской области есть районы, где вода сильно минерализована. В этих местах мочекаменная болезнь встречается в 2 - 3,7раза чаще. Питьевая вода в Новгородской области содержит алюминия в 5 раз выше нормы, что угнетающе сказывается на нервной и иммунной системах детей. В сахалинском поселке Дальнем из-за большого количества пестицидов в водопроводной воде много болезней нервной системы и органов пищеварения.

Недостаток фтора в воде Магаданской, Амурской и Костромской областей стал причиной широкого распространения кариеса, а его избыток  в 6 - 8ПДК в поселке Балахта Красноярского края привел к высокой заболеваемости флюорозом.

Приведенные данные из доклада межведомственной комиссии по экономической безопасности Совета безопасности РФ тревожно свидетельствуют о существующем в России бездумном отношении к использованию, сохранности и чистоте воды.

Это может быть преодолено только при полном осознании всем населением страны того, какие грядущие беды ожидают его при не исправлении создавшейся ситуации с загрязнением гидросферы.

Дефицит воды и связанные с ее загрязнением катастрофы требуют принятия срочных мер, необходимость которых должна быть встречена с полным пониманием:

1)      экономия воды в промышленности путем создания оборотных циклов.

В США таким образом удалось снизить потребление воды вдвое. На новых ТЭС г.Москвы степень водооборота составляет 90%.

2)      эффективное изменеие уже существующих методов очистки

3)      совершенствование экологического мониторинга качества воды

4)      учет ее расходования в жилом секторе (достаточно вспомнить, какое огромное количество воды тратится впустую, когда мы умываемся).

Только установка в квартирах кранов различных типов и разделение подаваемой в квартиры воды на техническую и питьевую (между прочим, в ватерклозеты в Древнем Риме подавалась вода, использованная в банях), значительно сократит бытовое потребление воды и в конечном итоге окупит вызванные таким переоборудованием затраты.

Предыдущие материалы: Следующие материалы: