Принцип химической очистки воды
Химический метод очистки сточных вод
Реферат
Студента дневного отделения 1 курса группы 171102
Панина Дениса Юрьевича
Научный руководитель: Г.И. Ткаченко
БЕЛГОРОД 2011
Содержание
Введение
1.Принцип химической очистки воды
1.2.Методы химической очистки воды: химические реакции
1.2.1. Процесс окисления
1.2.2. Методы осаждения
1.2.3. Очистка сточных вод методом коагуляцией
1.2.4. Очистка сточных вод флокуляцией
Очистка сточных вод методом жидкостной экстрации
1.2.6. Очистка сточных вод методом выпаривания
1.3.Заключение
1.4. Используемая литература
Введение
Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов:
Форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов;
Неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.
Природная вода - не только источник водоснабжения и транспортное средство, но и среда обитания животных и растений. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для жизни человечества на Земле.
Происхождение воды на земле связано с происхождением самой Земли. Существует две гипотезы образования воды на Земле. В первом случае это существование готовых молекул воды в газопылевом облаке, из которого произошла Земля и которое наблюдается в кометах и метеоритах сегодня. Во втором случае вода образовалась из водорода и кислорода после конденсации газопылевого облака в планету Земля. Впоследствии при повышении температуры недр Земли и их дегазации, а также в процессе миграции водорода и кислорода из центральной части планеты к периферии и химических реакций образовались молекулы воды.
Происхождение воды, ее первичное образование как растворителя и ее миграция представляют единое целое в изучении природной воды.
Одним из невосполнимых природных ресурсов является нефть, которая в процессе добычи, транспорта, переработки и потребления постоянно соприкасается с окружающей средой и загрязняет ее, особенно воду.
В настоящее время защита окружающей среды от нефтесодержащих сточных вод - одна из главных задач. Мероприятия, направленные на очистку воды от нефти, помогут сберечь определенные количества нефти и сохранить чистым воздушный и водный бассейны. На земном шаре много воды, но чистой пресной воды очень мало. Круговорот воды в природе создает необходимые условия для существования человечества на земле.
Для правильного подхода к решению актуальных задач в области окружающей среды необходимы определенные знания в этой области. Учебные программы, разработанные во многих университетах и институтах можно разбить на две крупные группы:
Решение экологических вопросов в политическом, юридическом, экономическом и других гуманитарных направлениях;
Решение экологических вопросов в техническом аспекте, где решаются общетехнические задачи или частные задачи отдельной или близких отраслей промышленности
Принцип химической очистки воды
Химические способы очистки сточных вод заключаются в том, что происходит добавление разнообразных химических реагентов в загрязненные сточные воды. Эти химические реагенты вступают в реакцию с загрязнителями, в процессе которой происходит их выпадение в осадок в виде нерастворимых частиц. После этого они удаляются из сточных вод посредством фильтров водоочистки.
Химическая очистка сточных вод как процесс, подразделяется на две группы: очистка неорганических веществ и очистка химических веществ реактивами. Сульфатно- и азотно- содержащие сточные воды рудных предприятий, которые содержат щёлочи, кислоты, ионы тяжёлых металлов, значительно изменяют физические свойства воды. Не менее вредоносное действие способны оказать сточные воды нефтеперерабатывающих предприятий и нефтехимических заводов, содержащие нефть, смолы и аммиак. Химические загрязнения создают на воде плавающую нефтяную плёнку и, оседая на дно, приобретают токсические свойства многолетнего действия. Химическая очистка сточных вод может довести содержание нерастворимых опасных примесей до 95% и растворимых до 25%. На предприятиях химическая очистка сточных вод используется в целлюлозно-бумажной, кожевенной и пищевой промышленности, согласно постановлению СанПиН. Из химических методов очистки применимы коагуляция, окисление, сорбция. Опыт показывает, что процесс перемешивания воды с реагентами надо проводить на большой скорости. Химическая очистка сточных вод при быстром перемешивании достигается в специальных смесителях с псевдоожиженной насадкой и предварительной электрообработкой. Оптимизация интенсивного смешения коагулянта с водой даёт более эффективные результаты в процессе химической очистки сточных вод, но при этом надо учитывать как физико-химические свойства воды, так и свойства самих реагентов для активного разрушения осадков.
Химическая очистка сточных вод, однако, имеет ряд недостатков - необходимость точного соблюдения строгой дозировки дорогостоящих реагентов, что делает этот процесс весьма трудоёмким и дорогостоящим.
Из бытовых, ставших уже привычными, методов химической очистки сточных вод применяется метод хлорирования жидким хлором или хлорной известью. Однако при сравнительно дешёвом реагенте всё же наносится огромный экологический вред окружающей среде.
Реалии сегодняшнего времени таковы, что уже ни для кого не является неожиданной новостью ухудшение экологической ситуации не только в нашей стране, но практически и во всем мире. Трудно даже представить себе, что когда-то человек употреблял воду для питья непосредственно из открытых водоемов. Сегодня на такой рискованный шаг вряд ли кто-нибудь решиться. Во многом это связано с тем, что в водоемы попадают загрязненные сточные воды, которые не проходили очистку. Да что там говорить об открытых водоемах, если даже в большинстве случаев водопроводную воду употреблять бывает опасно для здоровья. Даже для технического использования водопроводную воду предварительно необходимо очищать. Для этой цели разработано множество способов химической очистки сточных вод.
1.2.Методы химической очистки воды: химические реакции
Очистка воды химическим способом относится к третичной стадии процедуры водоочистки, при которой из нее удаляют излишествующие фосфаты (способ препятствует нежелательному росту водорослей).
Химические реакции очистки воды от тяжелых металлов предусматривают удаление загрязняющих неорганических промышленных веществ, таких как ионы тяжелых металлов. Специализированных процессов, которые используют для удаления из стоков металлов, существует довольно много. Самыми востребованными являются цементация, флокуляция, химическое осаждение, жидкостная экстракция, выпаривание, биологические и электрохимические операции, мембранные процессы. Кроме этого, есть методы, предусматривающие одновременное использование сразу нескольких способов..
Процессы окисления
Природная вода содержит различные органические вещества и биологические загрязнения. Они придают ей цветность, запах, привкус, служат источником заражения болезнетворными микроорганизмами.
В воде также содержатся в виде раствора катионы тяжелых металлов низшей валентности, например, железо и марганец, анионы в высшей валентности и растворенные газы, например, гидросульфаты и сероводород. Одним из путей улучшения качества воды является обработка ее окислителями. Первоначально окислители применялись с целью обеззараживания (дезинфекции) воды и лишь позднее для улучшения цветности, вкуса, привкуса и запаха (для обесцвечивания, дезодорации, обезжелезивания и деманганации воды).
Основными окислителями, используемыми в водоподготовке, являются:
· кислород воздуха;
· хлор-газ Сl2;
· другие галогены: Br, I;
· диоксид хлора СlO2;
· гипохлорит натрия NаClO;
· гипохлорит кальция Са(СlО)2;
· хлорная известь (хлорид-хлорат кальция);
· хлорамины;
· озон О3;
· перманганат калия KMnO4;
· оксид водорода H2O2.
Кислород является достаточно слабым окислителем. Он практически не действует на растворенные органические вещества, а для биологических объектов является необходимым элементом их существования и размножения.
В то же время кислород окисляет растворенные в воде катионы тяжелых металлов (железо и марганец) до их высших валентностей, при которых они легче гидролизуются и затем удаляются фильтрованием. Другие, более сильные окислители не только окисляют неорганические ионы, но и дезинфицируют и дезодорируют воду.
В мировом масштабе первое место среди дезинфицирующих воду веществ занимает хлор и его соединения.
Эффективность действия любых окислителей определяется произведением их концентрации и времени воздействия. Существенное значение имеют: температура воды, наличие различных неорганических веществ, а также соотношение концентраций трудно- и легкоокисляемых соединений в воде.
Хлор действует на органические вещества, окисляя их, и на бактерии, которые погибают в результате окисления веществ. Хлорирование воды требует наличия систем транспортировки и хранения хлора.
Для увеличения продолжительности бактерицидного действия хлора и предотвращения образования хлорфенольных запахов в воду наряду с хлором вводят аммиак. При его взаимодействии с хлорноватистой кислотой, которая образуется при хлорировании воды, получается монохлорамин который, гидролизуясь, образует сильный окислитель – гипохлоритный ион .
Недостатком этого способа является образование вредных продуктов – хлоритов и хлоратов – и бoльшая стоимость по сравнению с хлором (и озоном).
Методы осаждения
Характеризуются образованием малорастворимой твердой фазы, на поверхности или внутри которой задерживаются коллоидные и (или) растворенные загрязнения. Эта фаза создается за счет введения специальных реагентов.Осадительные методы широко распространены в подготовке питьевой воды, а также воды для технических целей. Эти методы дают хорошие результаты по выведению коллоидных и взвешенных частиц.
Достоинствами этих методов промышленной водоочистки являются: низкая стоимость, использование широко распространенного и отработанного оборудования и доступных реагентов.
Недостатками являются: низкая эффективность, малая производительность и большое количество отходов.
Для увеличения производительности и уменьшения объема отходов вводят специальные вещества – флокулянты, представляющие собой растворимые высокомолекулярные вещества, молекулы которых в растворенном виде обладают зарядом.
Различают три основных осадительных метода: коагуляция, флокуляция и химическое осаждение.
Химическое осаждение – образование и осаждение в жидкой фазе малорастворимых кристаллических осадков с соосажденными ионами загрязнений.