Реферат: Сточные воды

Содержание:

Общие данные

3

Способы и методы определения содержания загрязняющихвеществ в сточных водах

5

Оптические методы анализа

6

Очистка сточных вод

8

Использование сточных вод

9

Список литературы

11

Общие данные.

Сточные воды — загрязнённые бытовыми отбросами и производственными отходами и удаляемые стерриторий населённых мест и промышленных предприятий системами канализации. Ксточным относят также воды, образующиеся в результате выпадения атмосферныхосадков в пределах территорий населённых пунктов и промышленных объектов.Содержащиеся в сточных водах органические вещества, попадая в значительныхколичествах в водоёмы или скапливаясь в почве, могут быстро загнивать иухудшать санитарное состояние водоёмов и атмосферы, способствуя распространениюразличных заболеваний. Поэтому вопросы очистки, обезвреживания и утилизациисточных вод являются неотъемлемой частью проблемы охраны природы, оздоровленияокружающей человека среды и обеспечения санитарного благоустройства городов идр. населённых мест.

Классификацияи состав сточных вод в зависимости от происхождения, состава и качественныххарактеристик загрязнений (примесей), сточные воды подразделяются на 3 основныхкатегории:

1.<span Times New Roman"">     

2.<span Times New Roman"">     

3.<span Times New Roman"">     

К бытовымсточным водам относят воды, удаляемые из туалетных комнат, ванн, душевых,кухонь, бань, прачечных, столовых, больниц. Они загрязнены в основномфизиологическими отбросами и хозяйственно-бытовыми отходами. Производственнымисточными водами являются воды, использованные в различных технологическихпроцессах (например, для промывки сырья и готовой продукции, охлаждениятепловых агрегатов и т.п.), а также воды, откачиваемые на поверхность земли придобыче полезных ископаемых.

Производственныесточные воды ряда отраслей промышленности загрязнены главным образом отходамипроизводства, в которых могут находиться ядовитые вещества (например, синильнаякислота, фенол, соединения мышьяка, анилин, соли меди, свинца, ртути и др.), атакже вещества, содержащие радиоактивные элементы; некоторые отходыпредставляют определенную ценность (как вторичное сырьё). В зависимости отколичества примесей производственные сточные воды. подразделяют на:

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

Атмосферные сточные воды — дождевые и талые (образующиеся в результате таяния льда и снега) воды. Покачественным характеристикам загрязнений к этой категории относят также воды отполивки улиц и зелёных насаждений. Атмосферные сточные воды, содержащиепреимущественно минеральные загрязнения, менее опасны в санитарном отношении,чем бытовые и производственные сточные воды.

Степеньзагрязнённости С. в. оценивается концентрацией примесей, т. е. их массой вединице объёма (в мг/л или г/м.3).

Состав бытовыхС. в. более или менее однообразен; концентрация загрязнений в них зависит отколичества расходуемой (на одного жителя) водопроводной воды, т. е. от нормыводопотребления. Загрязнения бытовых С. в. обычно подразделяют на:

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

Различаютзагрязнения бытовых сточных вод:

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

·<span Times New Roman"">        

К минеральнымзагрязнениям относятся песок, частицы шлака, глинистые частицы, растворыминеральных солей, кислот, щелочей и многие др. вещества.

Органическиезагрязнения бывают растительного и животного происхождения. К растительнымотносятся остатки растений, плодов, овощей, бумага, растительные масла и пр.Основной химический элемент растительных загрязнений — углерод. Загрязнениямиживотного происхождения являются физиологические выделения людей и животных, остаткитканей животных, клеевые вещества и пр. Они характеризуются значительнымсодержанием азота.

Кбиологическим загрязнениям относятся различные микроорганизмы, дрожжевые иплесневые грибки, мелкие водоросли, бактерии, в том числе болезнетворные(возбудители брюшного тифа, паратифа, дизентерии, сибирской язвы и др.). Этотвид загрязнений свойствен не только бытовым сточным водам, но и некоторым видампроизводственных сточных вод, образующимся, например, на мясокомбинатах,бойнях, кожевенных заводах, биофабриках и т.п. По своему химическому составуони являются органическими загрязнениями, но их выделяют в отдельную группуввиду санитарной опасности, создаваемой ими при попадании в водоёмы.

В бытовых сточныхводах минеральных веществ содержится около 42% (от общего количествазагрязнений), органических — около 58%; осаждающиеся взвешенные веществасоставляют 20%, суспензии — 20%, коллоиды — 10%, растворимые вещества — 50%.Количество бытовых сточных вод зависит в основном от нормы водоотведения,которая, в свою очередь, определяется степенью благоустройства зданий.

Состав истепень загрязнённости производственных сточных вод весьма разнообразны изависят главным образом от характера производства и условий использования водыв технологических процессах.

Количествоатмосферных вод меняется в значительных пределах в зависимости от климатическихусловий, рельефа местности, характера застройки городов, вида покрытия дорог идр.

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:RU;font-weight:normal">Нормы ПДК загрязняющих веществ всточных водах,<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:RU;font-weight:normal"> сбрасываемыхв городах в канализацию.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:RU;font-weight:normal">

Инградиент

Единицы измерения

Допустимаяконцентрация

Биохимическоепотребление кислорода

мг / л

145

Взвешенныевещества

мг / л

367

Азотаммонийных солей

мг / л

20

Сульфаты

мг / л

100

Хлориды

мг / л

100

Азот нитратов

мг / л

0,8

Нефтепродукты

мг / л

0,4

Железо

мг / л

1,5

Хром общий

мг / л

0,03

Медь

мг / л

0,1

Никель

мг / л

0,07

Цинк

мг / л

0,05

Свинец

мг / л

0,1

Фосфор общий

мг / л

0,2

Способы и методы определения содержания загрязняющих веществ в сточныхводах:

Биохимическое потребление кислорода — измеряетсяприбором БПК — тестер.Взвешенные вещества — определяется фильтрованиемчерез мембранный фильтр. Стеклянный, кварцевый или фарфоровый, бумажный нерекомендуются из-за гигроскопичности.Азот аммонийных солей — метод основан навзаимодействии иона аммония с реактивом Несслера, в результате образуютсяйодистый меркур — аммоний желтого цвета:

NH3+2 (HgI2 +2 K) + 3 OH=3 HgI2 + 7 KI + 3 H2O.

Сульфаты — метод основан на взаимодействиисульфат-оинов с хлоридом бария, в результате чего образуется нерастворимыйосадок, который потом взвешивается. Нитраты — метод основан на взаимодействии нитратовс сульфасалициловой кислотой с образованием при рН = 9,5-10,5 комплексногосоединения желтого цвета. Измерения проводят при 440 нм. Нефтепродукты определяются весовым методом,предварительно обрабатывая исследуемую воду хлороформом. Хром — метод основан на взаимодействии хромат-ионовс дифенилкарбазидом. В результате реакции образуется соединениефиолетового цвета. Измерения проводят при λ=540 нм.Медь — метод основан на взаимодействии ионов Cu2+с диэтилдитиокарбонатом натрия в слабоаммиачном растворе с образованиемдиэтилдитиокарбонатом меди, окрашенного в желто-коричневый цвет. Никель — метод основан на образовании комплексногосоединения ионов никеля с диметилглиоксином, окрашенного вкоричневато-красный цвет. Измерения проводят при λ=440 нм. Цинк — метод основан ( при рН = 7.0 — 7.3 ) насоединении цинка с сульфарсазеном, окрашенного в желто-оранжевый цвет.Измерения проводят при λ = 490 нм. Свинец — метод основан на соединении свинца ссульфарсазеном, окрашенного в желто-оранжевый цвет. Измерения проводят приλ=490 нм. Фосфор — метод основан на взаимодействиимолибденовокислого аммония с фосфатами. В качестве индикатора применяетсяраствор двухлористого олова. Измерения проводят на КФК — 2 при λ=690-720нм. Нитриты — метод основан на взаимодействии нитритовс реактивом Грисса с образованием комплексного соединения желтого цвета.Измерения проводят при λ=440 нм. Железо — метод основан сульфасалициловая кислотаили ее соли (натриевая ) образуют комплексные соединения с солями железа,причем в слабокислой среде сульфасалициловая кислота реагирует только ссолями Fe+3 (окрашивание красное), а слабощелочной — с солямиFe+3 и Fe+2 (желтое окрашивание). Хлориды. При взаимодействии хлоридов с нитратомртути (II), хлорид-ионы связываются в виде практически недиссоциированного хлорида ртути (II).

Hg++2Cl-=HgCl2

Конец реакции определяют по появлению розового окрашивания в моментдобавления избытка раствора Hg(NO3)2 к исследуемомураствору, содержащему индикатор бромнитрозол.

Оптические методы анализа.

Фотометрическийанализ основан на измерении и пропускании, поглощении или рассеяния светаопределяемым веществом в области ультрафиолетовых, видимых и инфракрасных волн.Фотометрические методы подразделяются на визуальные, в которых наблюдения ведутглазом, и объективные, в которых наблюдение осуществляется физическимиприборами, например, фотоэлементами, термоэлементами и болометрами. Взависимости от характера взаимодействия анализируемого вещества со световойэнергией, способа ее измерения и типа ее используемого оптическогоизмерительного прибора различают следующие методы.

Спектрофотометрия— определение количества вещества по поглощению монохроматического света,измеряемого спектрофотометрами, например СФ — 4А.

Фотоэлектроколориметрия—определение количества вещества попоглощению полихроматического света, пропущенного светофильтром и измеряемогофотоэлементом в достаточно узких интервалах спектра, например на ФЭК ‑ 57,ФЭК ‑ М.

Колориметрия—визуальное определениеконцентрации вещества по интенсивности окраски раствора на простейшихоптических приборах ( колориметр Дюбокса, фотометр Пульфриха). Вфотоколориметрии и колориметрии измеряют интенсивность света, прошедшего черезокрашенный раствор, цвет которого дополняет цвет поглощенного света.

Tурбидиметрия—определение концентрации попоглощению света взвешенными в жидкости частицами анализируемого вещества;степень мутности жидкости пропорционально концентрации.

Нефелометрия—определение концентрации поинтенсивности света, рассеянного (отраженного) взвешенными частицами мутнойсистемы, например колоидного раствора, суспензии, эмульсии. Интенсивностьсветорассеяния пропорциональна концентрации взвешенных частиц.Турбидиметрические и нефелометрические измерения проводят на нефелометре НФМ сосветофильтрами или на ФЭК — Н — 57.

Флуорометрия—определение количества вещества поинтенсивности флуоросценции, возникающей при облучении анализируемого веществаУФ лучами и пропорциональной его концентрации. Определяют нафлуорометрах  ФМ-1, ФМ-2 со ртутными кварцевыми лампами ДРС-50.

Прифотометрических измерениях, по закону Ламберта, слои вещества равной толщиныпоглощают равные части света. Этот закон рассматривает постепенное ослаблениепараллельного монохроматического пучка света при его распространении в поглощающемвеществе.

Закон Бугера — Ламберта — Бэра определяет зависимость поглощения монохроматического пучкасвета от концентрации и толщины слоя светопоглощающего вещества в растворе.Если имеются два раствора одного и того же вещества в одном и том же растворителе,из которых один в два раза концентрированнее другого, то светопоглощение(абсорбция) в первом растворе будет равно светопоглощению во втором растворепри условии, что толщина слоя первого раствора в два раза меньше, чем толщинаслоя второго раствора.

Закон Бугера — Ламберта — Бэра выражается уравнением

<img src="/cache/referats/20296/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">

I0—интенсивность пучка монохроматического света,вошедшего в слой светопоглощающего раствора толщины h;

It —интенсивностьсвета вышедшего из слоя раствора;

С —концентрациясветопоглощающего растворенного вещества;

<img src="/cache/referats/20296/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">—молекулярный коэффициент поглощения света,зависящая от химической природы и физического состояния светопоглощающеговещества, от длины волны монохроматического света;

h—толщина колориметрируемого слоя.

Известно, что <img src="/cache/referats/20296/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1027"><span Times New Roman""><span Times New Roman"">·

С зависит от толщины слоя h вследствие резонансного взаимодействия междусветящейся и светопоглощающей молекулами. Если концентрация раствора выражена вмоль/л, а толщина слоя — в см, то коэффициент называется мольным коэффициентомпогашения, или мольным коэффициентом экстинкции. Он характеризует оптическуюплотность 1 мл раствора, налитого в кювету толщиной 1 см.

Оптическую плотность можно вычислить, пользуясь формулой закона Бугера– Ламберта — Бера :

<img src="/cache/referats/20296/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Мольныйкоэффициент показывает, какая часть светового потока поглощается раствором притолщине слоя 1см. Величину D называют оптической плотностью поглощающеговещества .

Закон Бугера — Ламберта описывает светопоглощение при постоянной концентрации вещества врастворе и различной толщине слоя.

Закон Бераописывает светопоглощение при постоянной толщинеслоя и различной толщине слоя, и различной концентрации вещества.

Растворымногих веществ обнаруживают отклонения от закона Бера. Важнейшие причиныотклонений следующие:

1. Присутствиепосторонних электролитов в растворе вызывают деформацию молекул и ионовокрашенных веществ (особенно комплексных), вследствие чего светопоглощениедополнительно меняется при разбавлении.

2. Гидратация(сольватация) растворенного вещества вызывает непропорционально разбавлениюизменение светопоглощение раствора.

3. Изменениевзаимодействия светопоглощающих частиц с разбавлением раствора.

4. ИзменениерН раствора влияет на светопоглощение.

При изменениирН может также изменяться состав комплексного соединения, поглощающего света.Изменение рН может разрушить комплексное соединение, поглощающее свет.

5. Изменениестепени диссоциации или ассоциации светопоглощающего вещества в растворе можетизменить окраску (например, метилового оранжевого). Могут также происходитьреакции таутомерного превращения или гидролиза.

Чтобыуменьшить отклонения от закона Бера, необходимо работать в оптимальныхусловиях, выбрав подходящий реагент и способ приготовления испытуемого и стандартногорастворов. На величину светопоглощения влияет температура, вызывающая изменениехимического состава светопоглощающего вещества. Раствор должен содержатьвещество, обладающее собственной характерной окраской, или образовывать окрашенныесоединения с соответствующими реагентами. Окраска раствора должна быть достаточноинтенсивной, и чем она интенсивнее, тем чувствительнее метод анализа.

Окраска должнабыть устойчивой во времени и не меняться с изменением рН- раствора итемпературы.

При измененииконцентрации раствора должен соблюдаться закон Бера.

Очистка сточных вод

Для спускапроизводственных и хозяйственных вод предусматривают канализационныеустройства. Канализация состоит из внутренних канализационных устройств,расположенных в здании, наружной канализационной сети (подземных труб, каналов,смотровых колодцев); насосных станций, напорных и самотечных коллекторов,сооружений для очистки, обезвреживания и утилизации сточных вод; устройства ихвыпуска в водоем. Канализование промышленных площадок осуществляют по полнойраздельной системе.

Все сточные водыпредприятия должны подвергаться очистке от вредных веществ перед сбросом вводоем. Для выполнения этих требований применяют механические, химические,биологические, а также комбинированные методы очистки. Состав очистныхсооружений выбирают в зависимости от характеристики и количества поступающих наочистку сточных вод, требуемой степени их очистки, метода использования ихосадка и от других местных условий в соответствии со СНиП.

В составеочистных сооружений должны предусматриваться решетки или решетки дробилки,песколовки и песковые площадки, усреднители, отстойники, нефтеловушки,гидроциклоны, флотационные установки, илоуплотнители, биологические фильтры,аэротенки, сооружения для насыщения очищенных сточных вод кислородом и другие.

Решетки должныиметь прозоры 16мм. Механизированная очистка решеток от отбросовпредусматривается при количестве отбросов 0,1м3/сут.

Песколовкитангенциальные применяют для станций очистки производительностью до 50.000м3/сут.Горизонтальные производительностью свыше 10.000м3/сут и аэрируемыепроизводительностью свыше 20.000м3/сут.

Отстойникивыбирают с учетом производительности станций очистки сточных вод: до 20.000м3/сутвертикальные, свыше 15.000м3/сут горизонтальные, свыше 2.000м3/сутрадиальные, до 10.000м3/сут двуярусные.

Осветлителипроектируют в виде вертикальных отстойников с внутренней камерой флокуляции сестественной аэрацией за счет разницы уровней воды в распределительной чаше иосветлителе. Нефтеловушки применяют для задержания нефтяных частиц при концентрацииих в сточной воде более 100мг/л.

Гидроциклоны(открытые и напорные) применяют для отделения из сточных вод оседающих игрубодисперсных примесей. Открытые гидроциклоны используют трех типов:гидроциклоны без внутренних устройств для выделения из сточных вод крупно имелкодисперсных примесей гидравлической крупностью 5мм/с и более; гидроциклоныс диафрагмой и многоярусные (при расходе 200м3/сут на один аппарат)для выделения из сточных вод примесей крупностью 0,2мм/с и более, а такженефтепродуктов.

Флотационныеустановки (импеллерные и напорные) применяют для удаления из сточных воднефтепродуктов, жиров, волокон минеральной ваты, асбеста, шерсти и другихнерастворимых в воде веществ. Импеллерные флотационные установки используют дляудаления из воды грубодисперсных примесей, напорные для удаления из водытонкодисперсных примесей.

Илоуплотнителиприменяют двух типов: вертикальные и радиальные.

Биологическиефильтры (капельные и высоконагружаемые) используют для очистки сточных водпроизводительностью не более 1.000м3/сут; высоконагружаемыебиофильтры на станциях производительностью до 50.000 м3/сут.

Аэротенки(смесители, вытеснители, промежуточного типа и отстойники) применяют для полнойи неполной биологической очистки сточных вод.

Очистка сточных вод процеживанием.

Процеживаниепервичная стадия очистки сточных вод предназначено для выделения из сточных водкрупных нерастворимых примесей размером до 25 мм, а также более мелкихволокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоковпрепятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживание сточных водосуществляется пропусканием воды через решетки и волокноуловители.

Решетки,изготовленные из металлических стержней с зазором между ними 25 мм,устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально или под углом 60 кгоризонту. Размеры поперечного сечения решеток выбирают из условия минимальныхпотерь давления на решетке. Скорость сточной воды в зазоре между стержнямирешетки не должна превышать значений 0.8-1.0 м/с при максимальном расходесточных вод.

Приэксплуатации решетки должны непрерывно очищаться, что осуществляется, какправило, механически, и лишь при задержании примесей в количествах менее 0.0042м3/ч допускается ручная очистка. Промышленность выпускает вертикальные решеткимарки РММВ-1000, применяемые при ширине и глубине коллектора, равных 1000 мм, атакже наклонные решетки, используемые при ширине коллектора, равной 800 (1600)мм, и глубине 1200 (2000) мм. Эти решетки очищают от задерживаемых примесеймеханически с помощью вертикальных (РММВ-1000) и поворотных граблей. Взависимости от состава примеси, снятые с решеток, измельчают на специальныхдробилках и сбрасывают в поток сточной воды за решеткой или направляют напереработку. Однако эта процедура усложняет технологическую схему очисткисточных вод и ухудшает качество воздушной среды в помещениях очистных станций.Для устранения этих недостатков применяют решетки-дробилки, измельчающиезадержанные примеси, не извлекая их из воды. Промышленность выпускает решеткидробилки марок РД-200 и РД-600 с диаметром барабанов соответственно 200 и 600мм. Средний размер измельченных ими примесей не превышает 10 мм.

Использование сточных вод.

Производственныесточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы втехнологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятияхсоздаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системыводоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод вводоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологиикомплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической,целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности). Перспективны методыфизико-химической очистки (коагулирование, отстаивание, фильтрация) в качествесамостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, атакже методы т. н. дополнительной обработки (сорбция, ионообмен,гиперфильтрация, удаление азотистых веществ и фосфатов и др.), обеспечивающейвесьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или прииспользовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленныхпредприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высококонцентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков вглубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.

Имеющиеся в сточныхводах (преимущественно бытовых) в значительном количестве вещества, содержащиеазот, калий, фосфор, кальций и др. элементы, являются ценными удобрениями для сельскохозяйственныхкультур, в связи с чем сточные воды используются для орошения сельскохозяйственныхземель. Целесообразно обезвреживание сточных вод на станциях биологическойочистки производить с подачей очищенных сточных вод на поля. Осадки сточных водпосле соответствующей обработки (сбраживание, сушка) обычно используют вкачестве удобрений.

Список литературы:

Д.Н.Смирнов,В.Е.Генкин, “Очистка сточных вод в процессах обработки металлов”,М: Металлургия, 1989“Удалениеметаллов из сточных вод” под ред. Дж.К.Кушни, М: Металлургия, 1987г.ШемякинФ.М., Карпов А.Н., Брусенцов А.Н. “Аналитическая химия”, М., Химия, 1976г.СоловьевФ.С., Губанов И.Н., Беднова Л.М. /Отчеты по научно-исследовательскойработе/ “Очистка сточных вод или рекуперация ценных технологическихвеществ в гальваническом производстве” ВНТИЦ, /копия отчета о НИР/, М.,1988г.ЛурьеЮ.Ю., Рыбникова А.И. Сборник методик химического анализа производственныхсточных вод, “Министерство электронной промышленности СССР”, М., 1976 г.ХенцеМ., Армоэс П., Ля-Кур-Янсей Й. и др. “Очистка сточных вод: Биологические ихимические процессы”. Пер. с англ. Учебное пособие.-МИР 2004ПугачевЕ.А “Проектирование сооружений переработки и утилизации осадков сточныхвод с использованием элементов комп. информациионных технологий”, -АСВ2003г.ВороновЮ.В. «Водоотведение и очистка сточных вод Учебник для вузов»,-АСВ 2004г.Рефераты. Leetmaster
еще рефераты
Еще работы по охране природы, экологии, природопользованию. технологии