ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

Тема: Методи очищення стічних вод

Мета завдання: Ознайомлення з органолептичними показниками якості води. Вивчення способів очищення стічних вод.

Завдання:

1. За даними таблиці 1 побудувати графіки погодинної потреби у воді для житлового сектора одного із міст України в літній і зимовий період.

2. Ознайомитись з методами очищення стічних вод.

3. Вивчити методи утилізації гальванічних стоків та відпрацьованих З.О.Р.

4. Висновок.

Таблиця 1.

Погодинна потреба у воді для житлового сектора міста

(дані осереднені по Україні)

Примітка: потреба у воді дається у л\чол.

Теоретичні положення:

Якість води – це характеристика складу води, що визначає її придатність для конкретних видів водокористування.

Основними органолептичними показниками води є колірність, мутність, прозорість, запах, смак і присмак.

Способи очищення забруднених промислових вод можна об’єднати в наступні групи: механічні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні та комплексні.

Механічні способи очищення. Застосовуються для очищення стоків від твердих та масляних нерозчинних забруднень. Цей процес відбувається при нормальній температурі і без участі хімічних речовин. Механічне очищення є початковим або заключним етапом очищення.

Механічне очищення здійснюється:

– подрібненням великих за розміром частин за допомогою механічних пристроїв;

– відстоювання забруднень;

– розділення води та забруднювачів за допомогою центрифуг;

– розбавлення стоків чистою водою з метою зниження концентрації шкідливих речовин;

– вилучення механічних домішок за допомогою решіток, скребків і т. д.;

– фільтрування стоків через сита, спеціальні фільтри, шляхом пропускання їх через пісок.

Фізико-механічні способи очищення базуються на флотації, мембранних методах очищення.

Флотація – це видалення із стічних вод шкідливих домішок внаслідок надання їм плавучості за рахунок флотоагента. Флотоагент обгортає частинки домішок і видаляється разом з ними. У процесі флотації застосовують насичення стічних вод бульбашками дрібнодиспергованого повітря. Бульбашки повітря прилипають до комплексу, утворено забруднюючою речовиною і флотоагентом і спливають разом з ним на поверхню води, а потім видаляються механічним методом.

До мембранних методів очищення відносяться:

1.Зворотний осмос – процес фільтрування стічних вод через напівпроникливі мембрани під тиском.

2.Ультрафільтрація – мембранний процес розділення розчинів, осмотичний тиск яких малий.

3.Електродіаліз – процес розділення іонів солей в мембранному апараті, який здійснюється під дією постійного електричного струму.

Хімічне очищення – це видалення із стічних вод забруднюючих речовин на основі хімічної взаємодії між молекулами забруднювача і реагента, що вводиться. При цьому відбувається процес окислення або відновлення токсичних речовин з утворенням менш токсичних або нетоксичних сполук.

Видами хімічного очищення є: нейтралізація і окислення.

Нейтралізація – це взаємознешкодження кислотних і лужних стоків шляхом їх змішування або фільтрування через нейтралізуючі матеріали (вапно, крейда і т.д).

Окислення – процес очищення стічних вод від токсичних домішок, а також органічних сполук. Як окислювачі використовують хлор, озон, кисень, хлорне вапно тощо.

Ліквідація запаху стічних вод шляхом аерування, озонування і хлорування називається дезодорація.

Фізико- хімічні методи очищення.

Коагуляція – це освітлення і знебарвлення стічних вод з використанням речовин, які осаджують завислі речовини таким чином, що вони при випаданні в осад захоплюють і поглинають нерозчинні тонкодисперсні частинки.

Сорбція – це процес поглинання забруднень твердими або рідкими поглиначами. Розрізняють три види сорбційних процесів очищення стоків: абсорбція, адсорбція і хемосорбція.

При адсорбції процес поглинання забруднювачів здійснюється поверхнею адсорбента за рахунок молекулярних сил двох тіл, що взаємодіють.

При абсорбції процес поглинання здійснюється всією масою (об’ємом) абсорбента.

При хемосорбції поглинання забруднювачів сорбентом відбувається з утворення на поверхні поділу нового компонента.

Екстракція – це видалення розчинених у воді домішок за допомогою розчинника, який не змішується з водою і в якому домішки розчиняються краще, ніж у воді.

Іонний обмін – це вилучення із стічних вод цінних домішок іонів хрому, цинку, міді за допомогою іонітів (іонообмінні смоли).

Біологічне очищення – це очищення стічних вод від органічних речовин за допомогою мікробних структур. Залежно від мікроорганізмів, котрі беруть участь в руйнуванні органічних речовин розрізняють аеробне (окислювальне) та анаеробне (відновлювальне) біологічне очищення. Мікроорганізми поглинають органічні речовини, окислюють або відновлюють їх, перетворюючи мінеральні сполуки.

Біологічне очищення здійснюється в біофільтрах, біологічних ставках, на полях зрошування, на полях фільтрації і тд.

Утилізація стічних вод гальванічного виробництва

Гальванічне виробництво включає в себе технологічний процес металевого покриття поверхні деталей з металу. Це вид захисних покриттів. Найбільш поширені процеси нікелювання, кадмування, цинкування, міднення, хромування і т.д. В процесі гальванопокриття використовується значний об’єм води, яка йде на промивку деталей після кожного етапу гальванізації, завдяки чому в промивних водах накопичується велика кількість іонів цинку, нікелю, міді, хрому і т.д.: (Zn²⁺,Ni²⁺,Cu²⁺,Cr₂O₇⁶⁺,Cr³⁺,Fe³⁺,Fe²⁺,Al²⁺,Cd³⁺,Ag⁺).

Всі гальванічні стоки за своїм складом діляться на: кислотні, лужні, хромові. Кислотні і лужні стоки направляються в усереднювач, де проходить їх змішування і взаємонейтралізація.

Хромові стоки, що містять Cr⁶⁺, направляють в реактор, де в кислому середовищі, зумовленому присутністю H₂SO₄ і сульфіду Nа, шестивалентний хром переходить в трьохвалентний:

Cr₂O₇⁶⁺+2H⁺+SO₄^2—Cr³⁺+SO₄^2–+H₂O

Іони Cr³⁺ разом з іншими іонами металів, що знаходяться в стічних водах, обробляють негашеним вапном. В результаті утворюються гідроксиди металів, які мають здатність випадати в осад.

Однак процес осадження відбувається дуже повільно. Осад надто пухкий і слабо ущільнюється. Для інтенсифікації ущільнення осаду використовують магнітне поле, а в стічну воду вводять магнетит, на якому сорбуються гідроксиди металів. Далі передбачається фільтрування осаду на барабанних гідрофільтрах або на пресфільтрах, де одночасно проходить процес фільтрації, сушки і пресування. Гідроксиди металів – це небезпечні токсичні сполуки, які негативно впливають на навколишнє середовище в процесі їх захоронення. Тому гідроксиди металів переводять в оксиди. Процес здійснюється при високій температурі:

.

Для знешкодження оксидів металів їх необхідно перетворити з водної маси в скло. Але це дуже дорогий процес, який відбувається при надзвичайно високих температурах і потребує великих затрат пального.

Для більш простого рішення питання утилізації гальванічних шлаків їх направляють в спеціальні сховища, з яких вони в міру необхідності використовуються. Гідроксиди і оксиди металів, що утворюються після обробки гальванічних стоків можуть бути використані у виробництві цегли і керамічних матеріалів, асфальто-бетонних покривів.

При виготовленні цегли і керамічної плитки в глину можна внести до 5% оксидів і гідроксидів. При цьому збільшується морозостійкість і міцність будматеріалів.

Утилізація З.О.Р.

У процесі різання, шліфування, обробки металу тиском, поверхню металу необхідно охолоджувати. Для цього використовують З.О.Р. (змащувально-охолоджуючі рідини), до складу яких входить емульсол НГЛ–205. Обробка металу З.О.Р. не тільки охолоджує його поверхню, але й підвищує антикорозійні властивості металу, покращує якість обробки. Експлуатація З.О.Р. більше 2 тижнів супроводжується погіршенням їх властивостей. З.О.Р. необхідно замінити.

Шляхи утилізації З.О.Р.

Концентровані масловмісні емульсійні стоки розбавляють великою кількістю умовно чистих вод з метою зниження концентрації шкідливих речовин в стічних водах, які скидаються в загальнозаводську каналізацію. Але це призводить до забруднення природних вод і великих затрат хімічних компонентів, що входять до складу З.О.Р. Метод напірної реагентної флотації, полягає в тому, що відпрацьовану З.О.Р. скидають у великі бетонні ємності, що називаються флотаторами.

У флотаторах здійснюється процес коагуляції маслоорганічної фракції за допомогою сірчанокислого глинозему Al₂(SO₄)₃.

;

В результаті реакції гідролізу утворюється гідроксид алюмінію, що випадає в осад. На поверхні осаду Al (OH)₃ абсорбується маслоорганічна фаза, що утворюється від руйнування З.О.Р. У флотатор подається дрібнодисперсне повітря. Бульбашки повітря прилипають до осаду і він спливає, утворюючи піну. Протягом кількох днів піна ущільнюється і спеціальними скребками збирається. Водна фаза (без масла) скидається в систему загальнозаводських стічних вод. До складу піни входить:

Al(OH)₃ – 4–5%

масло–органічна фракція – 16%

вода і повітря – 80%

З метою економії матеріалів і повернення продуктів переробки в технологічний процес використовується наступний метод переробки піни. У спеціальні реактори подається підігріта піна, концентрована сірчана кислота і гострий пар (пар, що подається в середину рідини при температурі 120⁰С). в результаті хімічної взаємодії, піна руйнується з утворенням сірчанокислого глинозему.

.

У верхній частині реактора утворюється шар масла, властивості якого задовольняють вимоги ГОСТу 2104681. Його використовують:

– як добавку до палива;

– як заклочний матеріал;

– як добавку до бітуму;

– як засіб консервації металів;

– як змащувальний засіб для заливки залізобетону;

– здають на регенерацію з метою виготовлення З.О.Р. (як 10% добавка до емульсора).

Сірчанокислий глинозем використовують, як коагулянт для руйнування З.О.Р.

Контрольні питання:

1. Які існують способи очищення стічних вод?

2. Дати характеристику механічним методам очищення.

3. Що таке флотація?

4. Які методи відносяться до фізико-хімічних способів очищення?

5. Що відноситься до хімічного очищення?

6. Що таке біологічне очищення?

7. Як здійснюється утилізація стічних вод гальванічного виробництва?

8. Які існують види гальванічних стоків?

9. Як здійснюється утилізація З.О.Р ?