Методы очистки воды

Обеззараживание хлором При добавке в воду хлора происходит его гидролиз:

Cl2 + H2O = HClO + HCl

Озонирование воды Озон (О3) — более сильный окислитель, чем диоксид хлора или свободный хлор. В природе озон образуется из кислорода в верхних слоях атмосферы под действием солнечной радиации. Озонирование воды заключается в ее перемешивании с озоновоздушной смесью в контактных камерах при времени контакта 5…20 мин. О3 относится к малорастворимым газам, поэтому технология диспергирования озоновоздушной смеси в воду и конструкция контактной камеры имеют большое значение для эффективного использования и снижения потерь озона. Способы диспергирования озоновоздушной смеси можно классифицировать в три группы: подача газа в контактные колонны через пористые плиты (трубы) или перфорированные трубы; использование эжекторов; применение механических турбин и прочих диспергирующих устройств механического действия. Наиболее широко применяют способы первой группы, причем контактные колонны обычно противоточного типа — обрабатываемая вода подается сверху вниз, озон снизу вверх.

Озон является универсальным реагентом, поскольку может быть использован для обеззараживания, обесцвечивания, дезодорации воды, для удаления железа и марганца. Озон разрушает соединения, не подчиняющиеся воздействию хлора (фенолы). Озон не придает воде запаха и привкуса.

6.

6. Дегазация Дегазация — удаление из воды растворенных газов достигается химическим способом, при котором газы поглощаются химическими реагентами, например, в случае диоксида углерода:

СО2 + Са (ОН)2 = СаСО3 +Н2О или физическими способами — термической деаэрацией на воздухе или в вакууме.

Одной из основных и обязательных операций водоподготовки технологической воды является ее умягчение.

6.

7. Обессоливание Обессоливание применяется в тех производствах, где к воде предъявляются особо жесткие требования по чистоте, например, при получении полупроводниковых химически чистых материалов.

Обессоливание воды может, осуществляется несколькими методами: методом ионного обмена, электродиализом, термическим методом, методом обратного осмоса и др.

Метод ионного обмена основан на свойстве некоторых твердых тел (ионитов) поглощать из раствора ионы в обмен на эквивалентное количество других ионов того же знака. Иониты подразделяются на катиониты и аниониты. Катиониты содержат подвижные катионы натрия или водорода, а аниониты подвижные ионы гидроксила. В качестве катионитов применяют сульфоугли, алюмосиликаты, искусственные смолы, в качестве анионитов искусственные смолы.

Рисунок 2. Схема обессоливания воды методом ионного обмена Соответственно процессы ионного обмена подразделяются на катионирование, например:

Na2(Кат) + Са (НСО3)2= Са (Кат) 2 +Na2CO3

и анионирование, например:

Ан (ОН) + НСl +Н2О (Ан)Сl +Н2О где: (Кат) и (Ан) — не участвующая в обмене матрица ионита.

Поскольку процесс ионного обмена обратим, установление равновесия в системе означает прекращение процесса обессоливания. Поглощающая способность ионита характеризуется его обменной емкостью. Важной характеристикой ионитов является обменная емкость, показывающая способность ионита поглощать определенное количество ионов в данных условиях. Обменная емкость определяет продолжительность рабочего цикла ионитовых фильтров. При достижении заданного предела обменной емкости ионита проводят процесс его восстановления (ионный обмен, проводимый в обратном порядке).

При насыщении ионита он может быть регенерирован промывкой растворами для Н катионитов кислоты, Na катионитов хлорида натрия и для анионитов раствором щелочи. В приведенных выше примерах работы анионитов при этом протекают реакции:

Са (Кат) + 2NaCl = Na2(Кат) + CaCl2

и

(Ан)Cl + KOH = (Ан)ОН + КСl .

Полное обессоливание воды обеспечивается ее дистилляцией (термическое обессоливание) обычно после того, как вода предварительно очистится с помощью ионитовых фильтров.

Дистилляция — перегонка, испарение жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров.

Простая дистилляция — частичное испарение кипящей жидкой смеси путём непрерывного отвода и конденсации образовавшихся паров в холодильнике. Полученный конденсат называется дистиллятом, а неиспарившаяся жидкость — кубовым остатком.

Рисунок 3. Устройство простейшего перегонного аппарата

1 — Нагревательный элемент

2 — Перегонный куб

3 — Отводная трубка или насадка Вюрца

4 — Термометр

5 — Холодильник

6 — Подвод охлаждающей жидкости

7 — Отвод охлаждающей жидкости

8 — Приёмная колба

9 — Отвод газа (в том числе с понижением давления)

10 — Аллонж

11 — Температура нагревателя

12 — Скорость перемешивания

13 — Нагреватель

14 — Водяная (масляная, песочная и т. п.) баня

15 — Мешалка или гранулы

16 — Охлаждающая ванна

Для регенерации катионита в фильтр периодически подается кислота или раствор хлорида натрия, для регенерации анионита — раствор щелочи.

Электродиализом называется процесс диализа под воздействием электрического поля. При этом выделение солей из диализумого раствора происходит в результате перемещения ионов через пористые мембраны, содержащие катионит у катода и анионит у анода, с последующим их разрядом на электродах.

Рисунок 4. Схема электродиализатора Водоподготовка в химическом производстве представляет весьма трудоемкий процесс и требует больших капитальных и эксплуатационных затрат. На современных химических предприятиях доля капитальных затрат на водоподготовку составляет 10−15% общего объема расходов на производство химической продукции.

Современные схемы промышленной водоподготовки включают все основные операции: осветление в грубых и коагуляционных отстойниках, фильтрование через зернистый материал, умягчение методом ионного обмена, дегазацию.

7. Биологические методы очистки

Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, которые способствуют окислению или восстановлению органических веществ, находящихся в сточных водах в виде тонких суспензий, коллоидов и в растворе и являющихся для микроорганизмов источником питания, в результате чего и происходит очистка сточных вод от органических загрязнений.

Существующие в настоящее время сооружения для биологической очистки сточных вод могут быть разделены на два основных типа:

1) сооружения, в которых очистка происходит в условиях, близких к естественным;

2) сооружения, в которых очистка происходит в искусственно созданных условиях.

Сооружения для биологической очистки в естественных условиях, в свою очередь, могут быть разделены на сооружения, в которых происходит фильтрование очищаемых сточных вод через почву (поля орошения и поля фильтрации), и на сооружения, представляющие собой водоемы (биопруды), заполненные протекающей очищаемой сточной водой. В сооружениях первого типа питание кислородом идет за счет непосредственного поглощения его микроорганизмами из воздуха. В сооружениях второго типа питание кислородом идет главным образом за счет диффундирования его через поверхность воды (реаэрация) или за счет механической аэрации. Климатические условия и большая занимаемая площадь ограничивают развитие естественных приемов биологической очистки сточных вод (биопруды, поля орошения, поля фильтрации).

Для биологической очистки сточных вод в искусственных условиях применяют аэротенки, биофильтры и аэрофильтры.

Заключение

Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства — одна из наиболее важных проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко осуществляются мероприятия по охране окружающей среды, в частности по очистке производственных сточных вод.

Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является внедрение новых технологических процессов производства, переход на замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах. Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью ликвидировать сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.

В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект. Большое внимание уделяется повышению эффективности очистки производственных сточных вод.

Рекомендации Существенное влияние на повышение водооборота может оказать внедрение высокоэффективных методов очистки сточных вод, в частности физико-химических, из которых одним из наиболее эффективных является применение реагентов. Использование реагентного метода очистки производственных сточных вод не зависит от токсичности присутствующих примесей, что по сравнению со способом биохимической очистки имеет существенное значение.

Выводы В соответствии с поставленными задачами в ходе выполнения курсовой работы:

Произведен литературный обзор по данной теме.

Установлена зависимость между наличием различных примесей и качества воды.

Выявлено и изучено влияние примесей на основные свойства воды.

Детально изучены методики по очищению воды.

Предложены рекомендации по улучшению водооборота.

Колесников В.А., Меньшутина Н. В. Анализ, проектирование технологий и оборудования для очистки сточных вод. — М.: ДеЛи принт, 2005. — 266 с.

Алферова А.А., Нечаев А. П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. — М.: Стройиздат, 1987.

Гавич И. К. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения.

М.: Агропромиздат, 1985.

Жуков А. И. Монгайт И.Л., Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат, 1987.

Соколов А. К. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков. — М.: Стройиздат, 1992.

Д.Н.Смирнов, В. Е. Генкин, «Очистка сточных вод в процессах обработки металлов», М: Металлургия, 1989

Петров К. М. Общая экология: Взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., стер. — СПб: Химия, 1998. — 352 с.,

Кутепов А. М. и др. Общая химическая технология: Учеб. для техн. вузов/ А. М. Кутепов.

Т. И. Бондарева, М. Г. Беренгартен.— 2-е изд. испр. и доп. — М.: Высш. шк.,

1990. —520 с.

Гельперии Н. И. Основные процессы h аппараты химической техно-логии. В двух книгах—М.: Химия, 1981;— 812 е., ил. —

Бесков B.C., Сафронов B.C. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: Учебник для вузов. — М.: Химия. 1999. 472 е.

Химическая энциклопедия: В 5 т.: т. 2 /Кнунянц И.Л. и др. — М.: Сов энцикл., 1990.

при средней глубине 3,8 км

синтетические поверхностно-активные вещества

К числу органолептических показателей относятся запах, привкус (вкус), цветность и мутность воды.

миллимоль на литр от лат. distillatio — стекание каплями