Хімічні методи очистки стічних вод
Характеристика стічних вод окремих виробництв. Призначення та класифікація хімічних методів очистки стічних вод. Вибір окислювачів та відновників для очистки стічних вод. Метод нейтралізації, відновлення, окиснення та осадження. Розрахунок дози реагенту.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 16.09.2010 |
| Размер файла | 841,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Процес нейтралізації може бути здійснений у реакторах з мішалкою, у розпилювальних, плівкових і тарілчастих колонах. Схема установки нейтралізації в реакторі з мішалкою показана на рис. 3.3.
Рис. 3.3 Схема нейтралізації димовими газами
Димові гази вентилятором подаються в кільцевий простір навколо валу мішалки і розподіляються мішалкою у вигляді пухирців і струменів у стічній воді, що надходить усередину реактора. Завдяки великій поверхні контакту між водою і газами відбувається швидка нейтралізація стічної води. Присутність у газах SO2 сприяє нейтралізації лужних стічних вод.
3.4 «Суха» нейтралізація
Нейтралізацію кислих вод можна проводити шляхом фільтрування їх через нейтралізуючі матеріали. У цьому випадку для нейтралізації кислих вод проводять фільтрування їх через шар магнезиту, доломіту, вапняку, твердих відходів (шлак, зола). Процес ведуть у фільтрах-нейтралізаторах, що можуть бути горизонтальными або вертикальними. Для вертикальних фільтрів використовують шматки вапняку або доломіту розміром 30 - 80 мм. При висоті шару матеріалу 0,85 - 1,2 м швидкість повинна бути не більш 5 м/год, а тривалість контакту не менш 10 хв. У горизонтальних фільтрів швидкість руху стічних вод 1 - 3 м/с.
РОЗДІЛ 4 МЕТОДИ ВІДНОВЛЕННЯ-ОКИСЛЕННЯ
4.1 Вибір окислювачів та відновників для очистки стічних вод
Для очистки стічних вод використовують наступні окислювачі: газоподібний і зріджений хлор, діоксид хлору, хлорне вапно, гіпохлорити кальцію і натрію, перманганат калію, біхромат калію, перекис водню, кисень повітря, пероксосірчані кислоти, озон, піролюзит та ін.
Здатність речовин проводити окислювання визначається величиною окисного потенціалу. З усіх відомих у природі окислювачів перше місце займає фтор, що, однак, через високу агресивність не може бути використаний на практиці. Для інших речовин величина окисного потенціалу дорівнює: для озон - 2,07; для хлору - 0,94; для перекису водню - 0,68; для перманганату калію - 0,59.
4.2 Очистка стічних вод від ціанідів
Хлор і речовини, що містять "активний" хлор, є найбільш розповсюдженими окислювачами. Їх використовують для очищення стічних вод від сірководню, гідросульфіду, метилсірчаних сполук, фенолів, ціанідів та ін. При введенні хлору у воду утворюється хлорнуватиста і соляна кислоти:
С12 + Н2О = НОС1 + НС1 (4.1)
Далі відбувається дисоціація хлорноватистої, кислоти, ступінь якої залежить від рН середовища. При рН > 4 молекулярний хлор практично відсутній:
НОС1 - Н+ + ОСl- (4.2)
Сума Сl2 + НОС1 + ОС1- називається вільним "активним" - хлором. У присутності амонійних сполук у воді утворюється хлорноватиста кислота, хлорамін NH2C1 і дихлорамін NHCl2. Хлор у вигляді хлорамінів називається зв'язаним "активним".
Процес хлорування проводять у хлораторах періодичної і безперервної дії, напірних і вакуумних. Принципова схема очищення вод хлоруванням показана на рис. 4.1. Хлорування проводиться в ємності 4. В інжекторі 3 газоподібний хлор захоплюється стічною водою, що циркулює в системі до тих пір, поки не буде досягнутий заданий ступінь окислювання.
Рис. 4.1 Схема установки для очищення води хлоруванням: 1 - усереднювач; 2 - насоси; 3 - інжектор; 4 - ємність.
При знешкодженні вод від ціанідів процес проводять у лужному середовищі при рН ? 9. Даний процес можна відобразити за допомогою таких рівнянь реакцій:
CN- + 2OH- + C12 > CNO- + 2Сl- + Н2О (4.3)
2CNO- + 4ОН- + 3С12 > СО2 + 6С1- + N2 + 2Н2О (4.4)
Джерелами "активного" хлору можуть бути також хлорне вапно, гіпохлорити, хлорати, діоксид хлору. Хлорне вапно одержують при взаємодії хлору з гашеним вапном:
Ca(ОH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O (4.5)
Гіпохлорит натрію утвориться при пропусканні газоподібного хлору через розчин лугу:
Cl2 + 2NaОH = NaC1О + NaCl (4.6)
Гіпохлорит кальцію готують хлоруванням вапняного молока при температурі 25 - 30 °С:
Са(ОН)2 + 2С12 = Са(С1О)2 + СаС12 + 2Н2О (4.7)
Промисловість випускає двоосновну сіль Са(С1О)2* 2Са(ОН)2)*2Н2О.
Сильним окислювачем - є хлорат натрію NaСlО2, що розкладається з виділенням СlО2. Диоксид хлору є зеленувато-жовтим отрутним газом з більш інтенсивним запахом, ніж хлор. Для його одержання використовуються наступні реакції:
2NaC1О2 + Cl2 > 2C1О2 + 2NaCl (4.8)
5NaC1О2 + 4НС1 > 5NaCl + 4С1О2 + 2Н2О (4.9)
При окислюванні ціанідів "активним" хлором процес можна проводити в одну ступінь до одержання ціанатів:
CN- + OC1- > CNO- + C1- (4.10)
Окислювання ціанідів до ціанатів відбувається за рахунок атомарного кисню в момент його виділення з окислювача. Ціанати, що утворилися, легко гідролизуються до карбонатів:
CNO- + 2Н2О > СО32- + NH4+ (4.11)
Швидкість гідролізу залежить від рН середовища. При рН 5,3 за добу гідролізується близько 80% ціанатів. У двоступінчастому процесі ціаніди окисляються до N2 і СО2. На першій ступені процес протікає за реакцією (4.11). На другій ступені вводиться додаткова кількість окислювача і реакція протікає за рівнянянням:
2CNO- + 3ОСl- + Н2О > 2СО2 + N2 + 2OH- + 3Сl- (4.12)
Під час реакцій рН підтримують у межах 8 - 11. Контроль повноти окислювання роблять по залишковому "активному" хлору, концентрація якого повинна бути не менш 5 - 10 мг/л.
Товарне хлорне вапно містить до 33% "активного" хлору, а гіпохлорит кальцію - до 60%. Потреба реагентів (xі в кг/добу) для окислювання підраховується по формулі
де xСl - витрата "активного" хлору, необхідного для окислювання ціанідів, кг/м3;
w - витрата води, м3/добу;
n- коефіцієнт надлишку реагенту (n = 1,2 - 1,3);
а - вміст "активного" хлору в реагенті, у частках одиниці.
Як окислювач при очищенні стічних вод може бути використаний перекис водню, що є безбарвною рідиною й у будь-яких співвідношеннях змішується з водою. Процес окислювання варто проводити в ємності при інтенсивному перемішуванні або в барботажному апараті. Перекисом водню легко розкладаються нітрити, нітрили, альдегіди, феноли, сульфати.
Знебарвлення стічних вод, що містять активні барвники, при рН 7 - 10 протікає з високою ефективністю. Присутність каталізаторів (солей FeSO4 і CuSO4) прискорює процес знебарвлення в 8 - 10 разів.
Перспективним є окислювання забруднень пероксосірчаними кислотами: пероксомоносірчаної H2SO5 і пероксодисірчаної Н2S2О8. Наприклад, фенол окислюється пероксомоносірчаною кислотою (кислота Каро) при рН 10. Цим методом можливо знизити вміст фенолу до 5*10-6 %. Швидкість окислювання залежить від співвідношення H2SO5/C6H5OH і підвищується з ростом температури.
Руйнування ціанідів під дією пероксосірчаних кислот протікає також дуже швидко. При цьому, у випадку невеликих концентрацій ціанідів (0,01 - 0,05%) у стічній воді, використовують H2SO5, а при високих концентраціях - Н2S2О8. Оптимальним умовам відповідає рН 9. У нейтральному середовищі реакція окислювання різко сповільнюється під дією іонів заліза, які утворюють ферроціани, що не піддаються окисленню.
4.3 Очистка стічних вод від Сr (VІ)
Методи відновного очищення стічних вод застосовують у тих випадках, коли вони містять легко відновлювані речовини. Ці методи широко використовуються для видалення зі стічних вод сполук ртуті, хрому, миш'яку.
Метод очищення стічних вод від речовин, що містять шестивалентний хром, заснований на відновленні його до тривалентного з наступним осадженням у вигляді гідроокису в лужному середовищі. У якості відновників можуть бути використані активне вугілля, сульфат закисного заліза, бісульфат натрію, водень, двоокис сірки, відходи органічних речовин (наприклад, газетний папір), піритний недогарок та ін. На практиці для відновлення найбільше часто використовують розчини бісульфіту натрію:
4Н2СrО4 + 6NaHSO3 + 3Н2О > 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10Н2О
Реакція протікає швидко при рН 3 - 4 і надлишку сірчаної кислоти. Відновлення двоокисом сірки відбувається за реакціями
SО2 + H2О > H2SO3
2СrO3 + H2SO4 > Cr2 (SO4)3 + 3H2O
Найбільше швидко вони протікають при рН 2 - 2,5. Цей процес є перспективним, тому що для відновлення можна використовувати гази, що містять SO2. Відновлення можна провести в колонному апараті. Це дозволяє забезпечити очищення не тільки стічних вод від токсичних сполук хрому, але і газів, що утворюються, від SO2.
ВИСНОВКИ
1. Стоки різних виробничих підприємств мають характерні для них фізико-хімічні показники. Перед скиданням в природні об`єкти стічні води повинні проходити обов`язкову очистку. Для очистки стічних вод використовується велика кількість методів: механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні.
2. Хімічні методи очищення ґрунтуються на проведенні різноманітних хімічних реакцій, які нейтралізують токсичні речовини, руйнують їх, переводять у газоподібний стан або осад. Основними методами хімічної очистки стічних вод є: метод нейтралізації, методи відновлення-окиснення та метод осадження.
3. Для очистки промислових стічних вод досить часто застосовуються різні види нейтралізації стоків, а саме, нейтралізація змішуванням, кислими газами, «суха» та реагентна нейтралізація. Було проведено розрахунки необхідної дози реагенту для нейтралізації кислих стоків, що містять важкі метали на прикладі стічних вод ЗАЗ „Автодеталь”.
4. Методи окислення-відновлення можна використовувати для зниження токсичності хрому (+6) до хрому (+3), зменшення вмісту ціанідів до граничнодопустимих концентрацій.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Банников А.Г., Рустамов А.К., Вакулин А.А. Охрана природы. - М.: Агропромиздат, 1987 - 245 с.
2. Білявський Г.О. та інші. Основи екологічних знань: Навч. посібник. - К.: Либідь, 2002. - 346 с.
3. Боков ВЛ., Лущик А.В. Основы экологической безопасности. - Симферополь: Сонат, 1998. - 224 с.
4. Гінсірук С.А. Регіональне природокористування: Навч. посібник. - К., 1990. - 200 c.
5. Голубець М.А., Кучерявий В.П., Генсірук С.А. та ін. Конспект лекцій з курсу "Екологія і охорона природи". К., 1990. - 179 с.
6. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного середовища. - К.: Т-во „Знання”, КОО, 2000. - 203 с.
7. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод. - М.: Стройиздат 1989
8. Екологічний моніторинг. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Основи екології” для самостійної роботи студентів механічних та технологічних спеціальностей /Укл.: Старчак В.Г., Костенко І. А., Цибуля С, Д., Мартинюк О. Г., Буяльська Н. П.- Чернігів: ЧДТУ, 2004.- 129 с.
9. Жуков А.И., Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод. - М.: Стройиздат, 1985. - 298 с.
10. Загальна гідрологія. / За ред. Лисогора С.М. - К.: Фітосоціоцентр, 2000. - 264 с.
11. Злобін Ю.А. Основи екології. - К.: Лібра, 1998. - 246 с.
12. Капинос П.И., Панесенко Н.А. Охрана природы. - Киев: “Вища школа”, 1991. - 210 с.
13. Каракаша ИМ. Экологическое право Украины. - Одесса: Латстар, 2001. - 478 с.
14. Комплексное использование и охрана водных ресурсов. / Под редакцией О.А. Юшманова. - М.: Агропромиздат, 1985 - 234 с.
15. Крисаченко В.С. Екологічна культура: теорія і практика. - К.: Заповіт, 1996. - 108 с.
16. Кучерявий В.П. Екологія. - Львів: Світ, 2001. - 500 с.
17. Мазур И.И., Молдованов О.И. Курс инженерной экологии. - М.: Высшая школа, 1999. - 447 с.
18. Масюк Н.Т. Введение в сельскохозяйственную экологию. - Днепропетровск, 1989. - 192 с.
19. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения. / Под редакцией И.К. Гавич. - М.: Агропромиздат, 1985. - 320 с.
20. Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология. - Уфа: Восточный университет, 1998. - 256 с.
21. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Экология. - М.: ПРИОР, 2000. - 304 с.
22. Охрана окружающей природной среды. / Под редакцией Г.В. Дуганова. - Киев: “Выща школа”, 1990. - 300 с.
23. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. / Под редакцией В.Н. Соколова. - М.: Стройиздат, 1992. - 260 с.
24. Романенко В.Д. Основи гідроекології. - К.: Обереги, 2001. - 728 с.
25. Степановских А.С. Экология. - М.: ЮНИТИ, 2001. - 703 с.
26. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод. - М.: Стройиздат, 1984. 120 с.
27. Экология города: Учебник. / Под ред. Ф.В.Стромберга. - К.: Либра, 2000. 464 с.
Подобные документы
Характеристика складу стічних вод від молокопереробних підприємств. Сучасний стан, аналіз методів очистки стічних вод підприємств молочної промисловості. Застосування кавітації для очищення води з різними видами забруднення. Техніко-економічні розрахунки.
дипломная работа [930,6 K], добавлен 30.06.2015Схема очищення стічних вод та регенерування активованого вугілля. Розрахунок адсорберу, визначення об'єму подачі хлороформу і водяної пари з урахуванням витрати стічних вод, швидкості фільтрування, питомої ваги вугілля, концентрації забруднюючих речовин.
контрольная работа [102,8 K], добавлен 01.11.2010Розрахункові концентрації забруднення стічних вод. Нормативний коефіцієнт зміщування стічних вод з водою річки. Допустима біологічна потреба в кисні очищених стічних вод. Розрахунок по розчиненому у воді водоймища кисню. Повітродувна станція.
курсовая работа [210,4 K], добавлен 15.11.2008Характеристика господарчо-побутових, дощових та виробничих стічних вод. Аеробні та анаеробні методи біохімічного очищення забруднених вод, застосування біологічних ставків, штучних біофільтрів, аеротенків і оксітенків; відстоювання та фільтрування стоків.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 28.05.2014Забруднюючі речовини води: ацетон, нафта та нафтопродукти. Методи очистки промислових стічних вод: механічні і механо-хімічні; хімічні і фізико-хімічні; біохімічні. Розрахунок сумарних екологічних збитків за забруднення навколишнього середовища.
контрольная работа [17,4 K], добавлен 11.02.2010Методи очищення стічних вод харчової промисловості: механічне, фізико-хімічне та біохімічне очищення стоків від забруднюючих речовин. Результати очищення та газогенерації при безперервному збродженні стічних вод. Стоки шкіряних заводів та їх очищення.
реферат [55,7 K], добавлен 18.11.2015Характеристика впливу важких металів на біологічні об’єкти. Поняття та токсикологічна характеристика деяких важких металів. Сучасні методи аналізу: хімічні та фізико-хімічні. Отримання та аналіз важких металів із стічних вод підприємств методом сорбції.
курсовая работа [373,0 K], добавлен 24.06.2008Поняття і показники стану води. Сучасний стан природних вод. Основні джерела забруднення природних вод. Заходи із збереження і відновлення чистоти водойм. Хімічні і фізико-хімічні способи очистки виробничих стічних вод від колоїдних і розчинних речовин.
реферат [24,8 K], добавлен 19.12.2010Характеристика методів очищення стічних вод міста. Фізико-хімічні основи методу біохімічного очищення: склад активного мулу та біоплівки; закономірності розпаду органічних речовин. Проект технологічної схеми каналізаційних очисних споруд м. Селідове.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 18.05.2014Вирішення проблеми відведення поверхневих стічних вод з території м. Суми: контроль за концентрацією забруднюючих речовин в стоці та за об'ємом стічних вод. Використання зливової каналізації для комплексного захисту території від дощових і талих вод.
курсовая работа [287,2 K], добавлен 28.07.2011
