Защита гидросферы.

1) Развитие безотходных и безводных технологий, систем замкнутого водоснабжения

2) очистка сточных вод

3) очистка и обеззараживание поверхностных вод, использующихся для водоснабжения.

4) закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты.

49. Механические методы очистки сточных вод: процеживание, отстаивание, фильтрация, центрифугирование. Типовое оборудование.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. процеживания через решётки

2. отстаивание – преаэрацией, биокоагуляцией, осветвлением во взвешенном слое (отстойники - осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.

3. фильтрование – пропускание воды через слой различного зернистого материала(кварцевого песка, гранитного щебня, дробленого антрацита и керамзита, горелых пород и других материалов) или через сетчатые барабанные фильтры микрофильтры, через высокопроизводственные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой.

4. Центрифугирование

Типовое оборудование для механической очистки – решетки, отстойники, фильтры, гидроциклы, центрифуги, жидкостные сепараторы.

50. Химические методы очистки: комплекеообразования, нейтрализации, осаждения, окисления-восстановления Примеры используемых реакций.

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. Осаждение – это отделение определяемого компонента от сопутствующих веществ путем перевода его в осадок. + +

2. окисления-востановления – объединяют многочисленную группу окислительно-восстановительных реакций. +6 + 14 2 + 6 + 7 O

3. Комплексообразования – используют реакции образования координационных соединений. 2KCN + + 4 KCN + [ ]

3 [ ] +4 ]3 + 12 KCl.

4. Нейтрализация – 2HCl + CaO + O Ca + 2 O

51. Физико-химические методы очистки: флотация, коагуляция, адсорбция, ионный обмен, обратный осмос, ультрафильтрация, электрохимические методы. Сущность и особенности каждого метода.

Флотация - процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого

материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха; и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов "частицы-пузырьки", всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности

обрабатываемой жидкости Прилипание частицы, находящейся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается

несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее по границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет

-эффективно при поверхностном натяжении воды не более (60-65)-10-³ Н/м. Большое значение при флотации имеют размер, количество и равномерность распределения воздушных пузырьков в сточной воде. Оптимальные размеры

воздушных пузырьков 15-30 мкм, а максимальные -100-200 мкм.

Адсорбционный метод - один из наиболее доступных в эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, кстильной и других отраслей промышленности.

Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Преимуществами этого метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей и высокая Эффективность очистки, особенно слабо концентрированных сточных вод. Сорбциониые методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, опилки, торф, коксовую мелочь, силикагели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м³, кг/кг).

Обратный осмос (гиперфильтрация) - процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично Молекулы либо ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического (равновесного) осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей % 0,1 -1 МПа и при концентрации солей 20-3 0 г/л 5-10 МПа. Ул ьтрафильтраця - мембранный процесс разделения растворов осмотическое давление которых мало. Этот метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных -коллоидов. Ультрафильтрация по сравнению с обратным осмосом высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран д остигается при давлении 0,2-1 МПа. ^

Коагуляция – способность дисперсных систем выделяться на растворе под влиянием внешних воздействий. Вещества, обуславливающие коагуляцию называются коагулянтами. Центробежное отделение твердой фазы под действием центробежных и центростремительных сил происходит таких аппаратах, как центрифуги и гидроциклоны.

Применяется для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоидных примесей.

Al⁺³ +H₂O = Al(OH)²⁺ + H⁺

Al(OH)²⁺ + H₂O = Al(OH)₂⁺² + H⁺

Al(OH)²⁺ + H₂O = Al(OH)⁺³ + H⁺

Коагуляция. Для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоид примесей используют их удаление с помощью коагулянтов и флокулянтов. Коагуляцию осуществляют непосредственно после удаления крупных взвесей.

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния, цинка и титана. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, готовят рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.

Ионообменный метод - процесс обмена ионами, находящимися в

растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы -

ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена

позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка,

(фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и

радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых

концентраций с последующим ее использованием в технологических

процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катеониты и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на природные и искусственные или синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные (алюмосиликаты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина.

Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным слюдам.

Важнейшим свойством ионитов является их подготовительная способность, так называемая обменная емкость. (Полная емкость ионита (количество находящихся в сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м³ ионита до полного насыщения. Рабочая емкость ионита - количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м³ ионита до начала проскока в фильтрат поглощаемых ионов.

Электрохимические методы. Для очистки сточных вод применяют электрохимическое окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и электрокоагуляцию.

Общим для всех методов является осуществление электролиза сточных вод, при котором имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическое окисление на индифферентном аноде (графит, титан, покрытый оксидами рутения, свинца и др.) различных органических соединений происходит путем образования окислителей С1₂,О₂ ClO

которые способствуют разложению органических веществ

обрабатываемой сточной воды. Электрохимическим окислением можно

удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим вост. на катоде можно удалить из сточных металлы сполож-ым значением электродного потенциала, такие как Hg2+, Cr2+,Pb2+, Ni2+, можно восстановить непредельные

органические соединения, осуществить восстановление соединений Сr6+ до Сr3+ и др.

процесс электрохимического восстановления и окисления в

значительной степени определяется электролита и величиной рН сточных вод, условиями проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие Прилипая к частицам дисперсной фазы, поднимают их на поверхность.

Очистка сточных вод электрофорезом и электродиализам основана на использовании направленного движения ионов и заряженных частиц

процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с помощью селективных ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуется коагулянты - гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием электрического поля.

В электролитах, содержащих активирующие ионы такие как С1-,Вr-, стальной электрод при наложении электрического поля ионизируется по реакции

Fe° - е + Н₂0 = Fe(OH)адс + Н⁺;

Fе(ОН)_адс - е + Н₂0= Fe(OH)_2адс+ Н⁺.

В результате анодного растворения и последующего

происходит накопление коагулирующего компонента. Гидроксид Fe(OH)2 образуется при рН > 4,5 и потенциале 0,8 В виде коллоидного раствора.

52. Биологическая очистка сточных вод. Факторы, влияющие на эффективность биологической очистки.

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают, жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Большое влияние на биологическое окисление оказывает кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде. Токсичное действие на биологические процессы могут оказывать органические и неорганические вещества. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, метантенки).

Использование бактерий для очистки вод.

Органические вещества + O₂ + N + P à(микроорганизмы) + CO₂ + H₂ + биологически не окисляемые растворимые вещества.

Факторы влияющие на биологическую очистку:

- концентрация водородных ионов (pH)

- кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде

53. Литосфера, её состав и строение.

Земля является частью Солнечной системы и имеет форму геоида, т.е. фигуры, ограниченной поверхностью океана, мысленно продолженной через материки таким образом, что она всюду остается перпендикулярной к направлению силы тяжести. От поверхности отсчитывается «высота над уровнем моря». Форма геоида близка к земному эллипсоиду вращения, большая полуось которого (радиус экватора) - 6378,160 км, малая полуось (полярный радиус) - 6356,777 км, средний радиус Земли, принимаемой за шар, -6371,032 км, длина окружности по мервдиану - 40008,55 км, площадь поверхности - 510,2 млн км², объем - 1,083-1012 км³, масса - 5976 1021 кг, средняя плотность — 5518 кг/м³.

Земля состоит из центрального тяжелого ядра, мантии и земной коры Или литосферы (рис.).

Литосфера - твердая оболочка Земли глубиной 50-100 км, состоит из осадочного слоя - 15-25 км, гранитного - 25-30 км и базальтового — 2-15 км. Земная кора, сложенная осадочными и кристаллическими породами, образует сплошную оболочку, 2/3 которой покрыто водами морей и океанов. Кора Земли глубиной от 7 км (под океаном) до 40 км (под континентом) составляет 0,42 % общей массы и 0,85 % общего объема планеты.

По физическим свойствам земная кора делится на два типа материковый и океанический. Земная кора материкового типа - равнинных и горных районов - богата кремнием и алюминием, характерными для пород группы гранита. Мощность гранитного слоя увеличивается в горах. Океанический тип земной коры представлен породами типа базальта с преобладанием кремния и магния. Здесь гранитный слой отсутствует, а мощность базальтового слоя доходит до 15 км.

У нижней границы земная кора на глубинах 40-100 км приобретает пластический характер из-за большого давления и высоких температур. Ниже расположено подкорковое вещество, которое по физическим свойствам одинаково как под океанами, так и под материками. Эту однородную оболочку называют мантией.

В центральной области Земли на глубине 2900 км расположено ядро, которое, по расчетам и предположениям, состоит из вещества, находящегося в жидком состоянии.

Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см³, причём средняя

плотность осадочных пород - 2,5-2,8, а пород, богатых железом, - 2,9-3,0

г/см³. Высокая средняя плотность Земли объясняется наличием внутри неё

тяжёлого металлического ядра, радиусом порядка 3 000 км и плотностью от 9

до 11 г/см³. На рис. 5.2 представлено распределение плотности вещества

внутри Земли.

Дата добавления: 2015-10-26