Реферат на тему:Методи аналізу стоків забруднюючих речовин р. Тересви - Екологія - Реферати - Каталог статей

Реферат на тему:Методи аналізу стоків забруднюючих речовин р. Тересви. КЕРІВНИЦТВО ПО ВІДБОРУ СТІЧНИХ ВОД ІСО 5667-10 встановлює методи відбору стічних вод промислових підприємств, а також необроблених і оброблених побутових стоків. Метою відбору проб є визначення концентрації забруднень в стічних водах, підготовка даних для очисних споруд і визначення можливих джерел забруднення. Програма відбору проб може передбачати наступні цілі: визначення концентрації забруднювача в потоці стічних вод; визначення маси забруднювачів, що вносяться до стічних вод; визначення початкових даних для станцій по очищенню стічних вод; Визначення Відповідності концентрації заірн-зптслси d іччмид видах встановленим нормам; отримання даних для визначення податків за забруднення навколишнього середовища. Устаткування для відбору проб повинне відповідати наступним вимогам: не допускати зміни складу зразка в результаті адсорбції, випаровування і т.п.; виключати можливість попадання сторонніх речовин в контейнер. Матеріалом контейнера зазвичай служить пластик, і лише у разі наявності в пробах нафти, вуглеводнів, миючих засобів і пестицидів використовують скло. Для відбору проб зазвичай застосовують відра, черпаків, бутлі з широким горлом, а також автоматичні пристрої різної конструкції. Згідно міжнародному стандарту вибір типу пробовідбірника залишається за виконавцем робіт, але при відборі проб слід дотримувати наступні правила: мінімальна швидкість відбору рідкої проби повинна складати 0,5 м/с (щоб уникнути розшарування фаз); інтервал між відбором проб рекомендується від 5 мін до 1 ч; мінімальний діаметр отвору пробовідбірника від 9 до 12 мм; точність вимірювання об'єму проби повинна бути не менше 5%. Вибором місця відбору проб є дуже важливий етап роботи. Відбір зразків слід проводити в місцях високої турбулентності потоку (якщо турбулентності немає, її створюють штучно) з урахуванням технологічної схеми виробництва. В деяких випадках необхідно відбирати пробу поверхневого шару води для якісного визначення плаваючого на поверхні сміття. При складанні програми відбору проб необхідно врахувати тенденції зміни якісного і кількісного складу стоків протягом дня, тижня, місяця, року. У тому випадку, коли контрольний період більше або рівний одному року, стандарт приводить формули для розрахунку днів відбору проб протягом року. Найбільш ефективний безперервний автоматичний відбір і аналіз проб. Але це дуже дорогий процес, тому рідко використовується. Найбільш поширений відбір проб через певні проміжки часу. Вибір кількості необхідних зразків роблять на основі статистичного аналізу. Час відбору одного складного зразка (тобто зразка, отриманого змішенням різних порцій) може варіюватися від декількох годинників до декількох днів. Тривалість відбору обмежується стабільністю речовин, що містяться в зразку. У тому випадку, коли зразок містить органічні компоненти, тривалість не перевищує 24 годин. Техніка безпеки. Особливу увагу слід звертати на можливість високої концентрації H2s і З в зонах відбору проб над стічними водами. Після відбору проб слід оформити звіт згідно вимогам табл. П 13.1. ЗВІТ Відбір проб побутових і промислових стічних вод Місце відбору____________________________________________________________ Код __________________ Метод відбору: точковий_________________________________________________________________ складена проба за часом________________________________________________ складена проба за течією_______________________________________________ Устаткування для відбору_______________________________________________ Інтервал або потік між пробами_________________________________________ мін або м3 Об'єм точкових проб_____________________________________________________ Початок відбору____________________________________________________________ дата і час Кінець відбору____________________________________________________________ дата і час Метод консервування_______________________________________________________ Вимірювання на місці відбору Визначення Результат Одиниця вимірювання Час Процедури контролю якості_______________________________________________ Примітки_______________________________________________________________ П.І.П. оператора_________________________________________________________ ІСО 5667-13 встановлює методи відбору шлаків, що утворюються після очищення стоків промислових підприємств і комунального господарства, а також після очищення питної води. Відбір проб проводять для вирішення наступних завдань: отримання даних для проектування підприємств і установок по очищенню стоків; визначення концентрації забруднюючих речовин в шлаках перед утилізацією або похованням; визначення придатності шлаків для застосування як добрива в сільському господарстві; отримання даних для розробки нових методів очищення стічних вод і обробки природних вод перед подачею в комунальний водопровід. У стандарті приведені методи відбору представницьких проб. Якщо процес очищення води стабільний, то допускається відбирати проби шлаків один раз в тиждень. Особлива увага приділена відбору проб в різних крапках і системах очисних споруд: з баків, каналів, куп, відвалів, з транспортних стрічок, вагонеток і так далі Вимоги до стічних вод для зрошуванні Використання стічних вод для зрошування сьогодні відбувається повсюдно, особливо в посушливих областях. Стічні води містять живильні речовини, необхідні для зростання рослин (азот і фосфор) Проте при зрошуванні стічними водами існує ризик для здоров'я людини із-за передачі бактерій. З 1980 р. ВІЗ фінансує дослідження для оцінки рисок від широкого застосування стічних вод. За минулий час вдалося встановити, що основним ризиком є передача інфекцій нематоїдамі споживачам урожаю, зокрема дизентерії, тифу і холери. В результаті досліджень ВІЗ, узагальнених в Керівництві [8], встановлені наступні вимоги до якості стічних вод (табл.). Вимоги, що рекомендуються, до мікробіологічної якості оброблених стічних вод, використовуваних для зрошування Таблиця А \| Зрошування сільськогосподарських культур, які можуть споживатися необробленими, спортивних полів, суспільних парків \| Робочі, споживачі, населення \| <;1 \| <10004 \| Відстоювання в серії стабілізуючих відстійників для досягнення вказаної мікробіологічної якості, або еквівалентна обробка В \| Зрошування зернових і фуражних посівів, пасовищ і дерев \| Робочі \| <1 \| Немає стандартів, що рекомендуються \| Витримка в стабілізуючих відстійниках протягом 8-ю днів або еквівалентне видалення глистів і фекальних коліформ С \| Локальне орошеніє6 посівів категорії В, за умови відсутності контактів робочих і населення \| Немає \| Не застосовні \| Не застосовні \| Попередня обробка, як потрібний за технологією зрошування, але не менше чим попереднє осадження Примітки: 1. У спеціальних випадках до уваги приймають епідеміологічні, соціально-культурні і екологічні міркування і відповідно змінюють норми. 2. Ascaris і Trichuris - види глист. 3. Під час зрошування. 4. Строгіші норми (<200 фекальних коліформ на 100 мл) підходять для суспільних газонів, наприклад, готельних газонів, з якими люди можуть вступити в прямий контакт. 5. У разі фруктових дерев зрошування припиняють за два тижні до збору плодів, із землі плоди не збирають. Не застосовують зрошування розбризкуванням. 6. Так зване краплинне зрошування. Для оберігання від бактерійного і вірусологічного зараження при використанні стічних вод ВІЗ рекомендує використовувати для зрошування тільки оброблені стічні води. 3.9. Вимоги до якості води для аналітичного застосування Вимоги до якості води для аналітичного застосування встановлює міжнародний стандарт ІСО 3696. Вказаний стандарт широко використовується в аналітичній хімії. Посилання на нього містяться майже в кожному стандарті ІСО на методи аналізу. Стандарт встановлює три класи води для аналітичних цілей. Вода вільна від колоїдних і іонних забруднювачів і придатна для основних аналітичних цілей, у тому числі і для високодозвільної рідинної хроматографії, відноситься до класу 1. ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД молокопереробних підприємств Стічні води молокопере-робних підприємств нале-жать до категорії концен-трованих за органічними забруд-нювачами, Вони утворюються під час миття тари, технологічного об-ладнання, приміщень та забруд-нюються залишками молока, продуктами його переробки, ми-ючими засобами тощо, Об'єм та забрудненість стічних вод зале-жать від профілю підприємства, що переробляє молоко. Концентрація забруднювачів стічних вод різних підприємств молочної промисловості значно коливається: хімічне споживання кисню (ХСК) - 600-8500 мг СЬ/л, БСІ<5 - 300-4800 мг Ог/л, загаль-ного азоту - 20-168 мг/л. Така різ-ниця зумовлена не лише різно-манітним асортиментом продук-ції, що виробляється, а й коли-ваннями витрат та забруднення стоків протягом доби, що зумов-лює необхідність встановлення усереднювачів великої ємності перед їх очищенням. В противно-му разі процес порушується внаслідок залпового скиду мию-чих засобів, високожирних сто-ків, значного коливання рН стіч-них вод. Діапазон змін рН -3,6-0,4. Температура стоків у ме-жах від 16 до 33°С. Дисперсна фаза забруднень представлена жирами, частин-ками скоагульованого білка, в розчинному стані містяться орга-нічні кислоти, молочний цукор, Вміст лактози в стоках становить 0,04-0,25%, жиру - 0,01-0,15%, протеїну - 0,075-0,26%. В стічні во-ди надходить у середньому 1,5% молочної сировини, яка пере-робляється на підприємстві. Відношення БСКв/ХСК стічних вод молокозаводів становить 0,63. Співвідношення БСК : N : Р = 100 : 5 : 0,9, що зумовлює високу ефек-тивність біохімічного очищення. Співвідношення вуглецю та азоту в стоках молочних підпри-ємств складає 7-8, це, напевно, внаслідок високого вмісту жиру, Співвідношення C/N в субстратах понад 6 оптимальне для прове-дення анаеробної ферментації. На окремих підприємствах у складі стічних вод міститься мала кількість азоту через особливості технологічного процесу та асор-тименту продукції. За такої ситуа-ції доцільно змішувати виробничі стоки з господарсько-побутови-ми. Концентрація фосфору в стіч-них водах молокозаводів достат-ня для розвитку мікрофлори на очисних спорудах. Мікробіологічне забруднення стоків молочної промисловості невисоке, це в основному мікро-організми, що спричиняють мо-лочнокисле, спиртове, пропіо-новокисле та маслянокисле бродіння. Закиснення середо-вища негативно впливає на екс-плуатацію очисних систем, які працюють за принципом аероб-ної ферментації. Стічні води молокоперероб-них підприємств належать до кон-центрованих, тому використову-вати для їх очищення стандартну технологію очищення міських сто-ків неможливо. Підвищення в останні роки ін-тересу до використання анае-робної ферментації (метанове бродіння) зумовлене необхідніс-тю контролю ситуації внаслідок поширення забруднення навко-лишнього середовища госпо-дарсько-побутовими та промис-ловими відходами. За-гальний об'єм стоків становить близько 1800 м3 на добу. Найбільш забруднені стічні води цеху, де ви-робляють вершкове масло. На основі аналізу стічних вод та попередніх розробок щодо створення технології очищення концентрованих стоків з застосу-ванням метанового бродіння як ступеня попереднього очищення відпрацьовані режими анаероб-но-аеробної обробки стоків маслозаводу. За кількісним та якісним скла-дом забруднень стоки молоко-переробних підприємств - доб-ре поживне середовище для розвитку метаноутворюючих мік-роорганізмів. При використанні анаеробної ферментації утво-рюється біогаз, Вихідне значення ХСК стічних вод маслозаводу становить 2400 мг Ог/л. Під час метанового зброджування при швидкості роз-ведення 0,02-0,04 год~1 величина ХСК зменшувалась до 200 мг Ог/л, рН зростала до 6,5-7, вміст амо-нійного азоту збільшувався до 40 мг/л, що свідчило про інтенсив-ність розкладання білкових речо-вин. Ефект попереднього очищен-ня становив 85% за ХСК. Внаслідок аеробної фермен-тації ХСК зменшувалось до 40-60 мг Ог/л, концентрація амонійного азоту - до 2,5 мг/л, що свідчило про процес нітрифікації, Доочи-щення в біофільтрі забезпечує зни-ження ХСК до 10-20 мг Ог/л, Ефект очищення при використанні пов-ної схеми, включаючи метанову, аеробну ферментацію та біологіч-ну фільтрацію, становив 95-97%, До складу очисних споруд сиркомбінату входять пісковловлювач, прояснювач, чотирисекційний аеротенк об'ємом 2000 м3 з низьконапірною аерацією, вторинний відстійник, піщані фільтри, хлораторний і му-ловий майданчики. Проте, вони не забезпечують якість очищення, пе-редбачену проектом. Через не- досконалість технології, яка не бе-ре до уваги специфіку забруднень даної категорії стічних вод. Складність біохімічного очи-щення стічних вод молокозаводів в аеротенках в тому, що стоки містять лактозу, яка швидко метаболізує, і білки, що повільно роз-кладаються аеробними мікро-організмами. Для інтенсифікації очищення стоків цього підприємства слід оптимізувати процес повітропос-тачання та включити в технологію очищення стадію метанової фер-ментації. За низьких значень ХСК засто-совувати метантенки економічно невигідно. Використання лише аеротенка з оптимальним повітропостачанням і біофільтра для очищення стічних вод підприємс-тва при вихідному значенні ХСК 1000 мг Ог/л дає можливість змен-шити його величину після перебу-вання стоків в аеротенку протя-гом доби до 60-40 мг Ог/л, на ви-ході з біофільтра - до 20 мг Ог/л. Використання метанової фер-ментації дозволяє додатково от-римати метан та білкову біомасу. В біомасі мікроорганізмів очисних споруд азот міститься, як прави- ло, в амонійній та білковій фор-мах, які легко мінералізуються та активно впливають на підвищення ґумусності ґрунтів. Високий вміст біогенних елементів дозволяє сут-тєво знизити використання міне-ральних добрив, особливо фос-форних, які є необхідним фоном під час внесення в ґрунт органіч-них добрив. Особливістю активного мулу метанової ферментації є високий вміст ціанокобаламіну - 40-50 мкг в 1г сухої речовини, тоді як в актив-ному мулі, що утворюється під час аеробного окиснення, 25-30 мкг в 1 г Це дає можливість викорис-тання анаеробного активного му-лу як кормового вітаміну Віг. За результатами аналізу тео-ретичних і експериментальних розробок нами опрацьовано схему, яка включає стадію мета-нової ферментації - для попе-реднього оброблення концен-трованих стічних вод, аеробну ферментацію - як основний етап очищення і біологічну фільтрацію - для доочищення. Застосування запропонованої схеми дозволяє практично повністю очистити такі стоки та поліпшити стан гідро-сфери країни. Однією з найважливіших проблем розвитку народ-ного господарства Украї-ни є охорона водних ресурсів. Це пов'язане з тим, що промислові підприємства є не тільки потужни-ми споживачами свіжої води, а й постачальниками значної кіль-кості стічних вод, які характеризу-ються високим рівнем забруднен-ня. У цьому плані особливу увагу привертають стоки тваринництва. Типові свинокомплекси мають потужність від 8 000 до 110 000 го-лів на рік. Велика щільність тва-рин, їх концентрація на відносно невеликій території створюють реальну загрозу навколишньому середовищу. Стічні води комплексів по ви-рощуванню свиней - це загаль-ний каналізаційний сток, що міс-тить рідкий гной, виробничі та гос-подарсько-побутові води, Об'єм їх залежить від способу утриман-ня тварин, їх поголів'я, віку та виду тварин, тривалості стійлового пе-ріоду, прийнятої системи вида-лення гною, виду кормів тощо. До-бова кількість стоків може стано-вити 5-6 л на одну тварину. Концентрація забруднюючих речовин у таких стоках в багато разів вища, ніж у стоках інших ви-робництв, а тим більше господар-сько-побутових. Так, стічні води мають високий вміст завислих часточок - 20 г/л, біхроматна окиснюваність становить 18 г/л, вміст азоту- 1,7 г/л, реакція сере- довища близька АО нейтральної. Стоки свинокомплексів за бактеріологічними показниками належать до значно забруднених (колі-індекс досягає 20» 108), міс-тять хвороботворні мікроорганіз-ми, Також у цих стічних водах вияв-ляють значну кількість яєць та ли-чинок гельмінтів (аскариди, воло-соголовець та ін.). В 1 л стоків сви-нокомплексу виявлено 20 яєць аскариди. Такий високий рівень забруд-нення стоків небезпечними речо-винами зумовлює необхідність пошуку високоефективних та еко-номічно доцільних технологій їх переробки та знешкодження. Найбільш поширеними методами обробки таких стічних вод є їх вит-римування протягом кількох міся-ців у відстійниках-накопичувачах, що не забезпечує необхідного зниження вмісту забруднюючих речовин, потребує значних площ землі, є джерелом розмноження хвороботворних бактерій, мух, неприємних запахів, забруднен-ня атмосфери та ґрунтових вод. Застосування загальноприй-нятої технології біологічного очи-щення в аеробних умовах вима-гає обов'язкового розведення стічних вод до вмісту забруднень не більше 1,5-2 г Ог/л за показни-ком хімічного споживання кисню (ХСК). Розведення стоків, з одно-го боку, збільшує, витрати чистої води, з іншого - кількість стічних вод. При дуже високій концентрації органічних речовин у сто-ках значно зростає потреба у кисні, необхідному для їх окис-нення. Можливість же інтенсивно-го насичення середовища кис-нем обмежується величиною розчинності його у воді. Тому слід розробляти та впро-ваджувати технології, які дають змогу не лише вилучати із стоків ос-новну масу забруднюючих речо-вин, а за рахунок використання ут-ворених кінцевих продуктів знижу-вати витрати на впровадження но-вої технології. Складовими етапа-ми такої технології мають бути ме-танова ферментація (як основна стадія очищення) та аеробне окиснення (як стадія доочищення). Метанове бродіння відбува-ється в анаеробних умовах під впливом специфічних метанопро-дукуючих бактерій (Methanococ-cus, Methanosarcina, Methano-Pacterium, Clostridium тощо). Більш інтенсивно метанове бро-. діння здійснюється при підвищен-ні температури (до 45-55 °С). Про-цес, на відміну від аеробного очи-щення, відбувається досить ефек-тивно навіть при невеликому вміс-ті основних біогенних речовин (азот, фосфор), Ефективність процесу значно підвищується при використанні біогазу, що утворюється як кінце-вий продукт метаногенезу і на 70-80% складається з метану. Це дозволяє використовувати біо-газ як альтернативне джерело енергії. У багатьох країнах світу (США, Індія, Китай) створені, ап-робовані та введені в експлуата-цію малогабаритні фермерські та великі промислові установки з переробки стоків тваринництва у біогаз. У нашій країні створена біогазова установка на свино-фермі компанії "Агро - Овен" в с. Єленівка Дніпропетровської об-ласті, намічено впровадження біогазової установки у фермер-ському господарстві "Екран" у с Світле Донецької області, Активний мул, що накопичу-ється під час бродіння, збагачу-ється багатьма біологічно актив-ними речовинами, зокрема, ціа-нокобаламіном. Специфічні умо-ви перебігу процесу (відсутність кисню, висока температура) за-безпечують звільнення стоків від яєць гельмінтів, патогенних мікро-організмів, насіння бур'янів. Це дозволяє використовувати мул як повноцінне добриво, а у пер-спективі - як кормову добавку у тваринництві. Співробітники кафедри біохі-мії та екології харчових вироб-ництв протягом багатьох років досліджують та впроваджують технології метанового бродіння для очищення стоків різних галу-зей народного господарства. Велика робота проведена і з розробки технології очищення стоків свиноферм. Стічні води є світло-коричне-вою полідисперсною рідиною з специфічним запахом. Основні показники стічної рідини: ХСК 20 г Ог/л, вміст завислих речовин 38 г/л, сухих речовин - 88 г/л, рН 6,8. Бродіння проводилось у лабо-раторних метантенках безперер-вним способом при температурі 45 °С. Контроль процесу здійсню-вався за наступними показника-ми: ХСК, рН, кількість виділеного біогазу, вміст у ньому метану, віта- мінний склад мулу, вміст амінокис-лот, білків, мікроелементів тощо. Під час бродіння вміст забруд-нюючих речовин за ХСК знизився до 1,4 г Ог/л, тобто ефект очищен-ня досягав 90%. Отримана рідина цілком може бути спрямована на доочищення з використанням ае-робних методів. Вихід біогазу під час очищення становив 10-15 л на 1 л стічної рі-дини, Вміст метану в біогазі дося-гав 80%. Розрахунки теплового баланс метантенка показали, що під час бродіння виділяється така кількість біогазу, яка достатня не лише для повного забезпечення метантенка необхідною енергі-єю, а й майже 50% його може бу-ти спрямовано на потреби основ-ного виробництва. Активний мул характеризував-ся значним вмістом вітамінів коба-ламінової групи. Так, у порівнянні з початковим субстратом загаль-ний вміст вітамінів збільшився у се-редньому в 4 рази залежно від умов перебігу процесу. Загальна кількість активних форм кобаламі-ну (вітамін В12, фактор III) станови-ла при цьому 38,18 мкг на 1 г стіч-ної рідини. Під час збродження стоків тва-ринницьких ферм утворюється та-кож значна кількість інших вітамінів групи В: тіаміну - 1-2,9 мкг/г; ри-бофлавіну - 12-13 мкг/г; нікотино-вої кислоти - 102 мкг/г; піридокси-ну - 0,61-0,62 мкг/г; біотину -0,17-0,33 мкг/г. Вихід деяких вітамі-нів значної мірою залежить від умов проведення процесу. Так, в термофільному режимі кількість накопиченого у мулі тіаміну на 64%, а біотину - на 48% більше, ніж в мезофільному режимі Біомаса активного мулу міс-тить у перерахунку на сухі речо-вини: сирий протеїн - 45-47%; жир - 2-4%. В 1 г сухої біомаси містить-ся майже 220 мг амінокислот, в тому числі всі незамінні, Характер-ною особливістю амінокислотно-го складу активного мулу є підви-щений вміст аспарагінової та глу-тамінової амінокислот, гліцину, лейцину, лізину. За даними дос-лідження в золі виявлені фосфор, калій, натрій, кальцій, залізо, мар-ганець тощо, Розроблена комплексна тех-нологічна схема обробки стоків свинокомплексу, яка включає наступні стадії: накопичення стіч-них вод у збірнику-змішувачу; пі-дігрівання субстрату у теплооб-міннику до температури, за якої здійснюється процес бродіння; збродження стічної рідини у ме-тантенку; розділення води та ак-тивного мулу; надлишок анаероб-ного мулу направляють на при-родне підсушування на мулових майданчиках, після чого викорис-товують як органічне добриво; ос-вітлену воду направляють на ае-робне доочищення в аеротенках до показників, що дозволяють скидати її у природні водойми. Аеробне доочищення відбува-ється в дві стадії. Ступінь очищен-ня 98,7%, Надлишок аеробного активного мулу з відстійників після аеротенків подають на зброд-ження у метантенк, що забезпе-чує ще більший вихід біогазу, Таким чином, впровадження запропонованої технології очи-щення та знешкодження високо-концентрованих стічних вод сви-нокомплексів дає змогу не лише досягти практично повного вилу-чення забруднюючих речовин, а й значно поліпшити економічні показники процесу внаслідок використання енергії біогазу та надлишкового анаеробного му-лу, що містить цінні біологічні спо-луки. Отже, використання цієї технології є економічно вигідним рішенням конкретної екологічної проблеми. Електроіпульсна очистка стічних вод Існуючі методи обробки стічних вод засновані на принципі деструкції забруднень з подальшим знешкодженням і видаленням їх з води, Промислові стічні води піддають в основному реагентной, сор-бционной або електрохімічній обробці. Ці методи недостатньо ефективні для очищення багатокомпонентних систем, характеризуються значною витратою сировини і матеріалів, високою мінералізацією очищеної води, великим об'ємом погано утилізованого шламу Поява нового вигляду і поєднань забруднень з розвитком промисловості вимагає вдосконалення тих, що є і пошуку нових способів обробки води. При цьому велику увагу приділяють физико-хімічним методам обробки води, що забезпечують високу ефективність, універсальність і екологич-ность. Найбільш перспективні ті з них, які засновані на прямому використанні електричної енергії, З еоектрофізичних технологій найбільш доцільне застосування електричного розряду у воді для її очищення від физико-хімічних і бактеріологічних забруднень. Електроімпульсний метод обробки води, запропонований В.Ф, Льовченко (1), дозволяє ефективно очищати природні, промислові і господарчо-побутові відпрацьовані води від физико-хімічних і біологічних забруднень без застосування хімічних реагентів. Метод заснований на обробці води в шарі гранульованого металу струмом імпульсних розрядів, що ефективно руйнують і нейтралізуючих забруднення, що містяться у воді, з подальшою їх сорбцією активним оксигидратом металу, створюваним цими ж розрядами (2). Плазмовий розряд між частинками металу супроводжується високою температурою, ударною хвилею, кавитационны-ми процесами і електромагнітним випромінюванням. Дія цих жорстких фізичних чинників на воду викликає деструкцію її молекул і руйнує комплекси забруднень. Вода активується з утворенням радикалів Н* і ОН-, збуджених Молекул Нго, Нг, Ог, МОЛЄ- кулярних і атомарних іонів Нго+, Н\ ВІН", е, і ін. Висока локальна концентрація активних частинок обумовлює їх часткову рекомбінацію з утворенням молекулярних продуктів: Нг, Н2о2, Нзог, Оз І Ін. Розглянутий електроімпульсний метод безреагентного очищення промислових стічних вод і його ефективність стосовно вод різних категорій. Специфіка процесу полягає в тому, що одночасно генеруються частинки з протилежними властивостями, що забезпечує окислювальні (ВІН", Н2о2, ВІН", Ог, Оз) і відновні (Нг, Н\ Н, Н+, е гідр) реакції, таким чином, вся система є надзвичайно активною композицією, здібною до окислювально-відновних процесів з високою швидкістю. Особливу роль в окисленні забруднень грає гідроксильний радикал ВІН", що утворюється при деструкції води НГО -> Он+н+. Його окислювальний потенціал -2,87 У більше, ніж у Оз (-2,07 В) і у Нгог (-1,77 В), у зв'язку з чим діапазон окислюваних ним речовин більший, ніж у звичайних окислювачів (3) При диспергуванні заліза у воді утворюються продукти, в яких з'єднання заліза містяться в двох валентних станах Fe(ll) і Fe(lll). Початковим продуктом окислення є гідрат закису заліза, який потім окислюється до гидрок-сида заліза: 4fe(OH) 2+ O2+ Н2о -> 4fe(OH) s (5). Магнетит FEO і Регоз формується В ПРОЦЄССЄ дегідратації гідроксидів заліза Fe(OH) 2+ 2fe(OH)3-> Fe304 + 4н2о. Цей процес йде з поверхні частинки, ближче до центру формується оксигидратний шар з модифікацією лепідок-рокита y-feooh, Таким чином, коагулянт в процесі електроімпульсної обробки води формується по принципово новому шляху - з високодисперсним (0,1-20 мкм) жидкометалли-ческой фази із швидкістю охолодження частинок 106-107 К/с. Отриманий коагулянт містить у високій концентрації гид-роксильную воду, здібну до обміну, що і визначає його високу сорбційну ємкість. Змінюючи параметри електроімпульсної обробки (енергію, частоту, шпаруватість імпульсів струму), вдається змінювати гидрок-сид-оксидный баланс в коагулянті, коректуючи його з урахуванням специфіки забруднень (6, 7). За даними рентгенострук-турного аналізу продуктів, що отримуються в імпульсних електророзрядних реакторах при диспергуванні заліза у воді, показана наявність наступних композитів: а-fe, FEO, Fe3c>4, а-регоз(Н20) п, у-регоз(Н20) п, фазовий склад яких визначається умовами їх освіти: параметрами імпульсної енергії, кислотно-лужним і сольовим складом розчину, наявністю забруднень і ін. Формування кристалічних з'єднань, міцно що утримують сорбовані забруднення, забезпечує не тільки достатню повноту очищення, але і високу гідравлічну велику осаду, що значно зменшує його об'єм Гідністю електроімпульсного методу очищення води є його універсальність, що дозволяє проводити очищення води різних категорій від будь-яких забруднень і їх композицій; відсутність хімічних реагентів, малостадійность процесу, компактність устаткування. Дослідження по очищенню промислових стічних вод різних категорій виконані на установці, принципова схема якої приведена на ріс.1 Основними технологічними апаратами є: генератор імпульсних струмів (1), електророзрядний реактор (2), накопичувач стічної води (3), відстійник (4), фільтр-освітлювач (5), фільтр-пресс (7); 6 - вихід очищеної води, 8 - вихід шламу, 9 - вихід газів. Характерними параметрами обробки води є імпульсний струм силою 400-1000 А, тривалість імпульсу струму 20-40 мкс, енергія в імпульсі 5-20 Дж. Мал. 1. Принципова схема установки Ефективність електроімпульсного очищення, за даними експериментів, характеризується зниженням інтенсивності забруднень у воді по іонах важких металів (Cr6+, Cu2+, Ni2+, Zn2+, Fe2+, РСР) на 95-99%, по токсичних металах (Be, As) - на 97-98%, по нафтопродуктах і рідинах (СОЖ), що змащувальний-охолоджують, - на 98-99%, по радіоактивних речовинах - на 74-85%, по поверхнево-активних речовинах(ЛІГШИ), фосфатах, отрутохімікатам - на 70-90%. При очищенні води поверхневих водоймищ усуваються кольоровість - на 90%, каламутність - на 100%, залізо і кремній - на 70-75%, кисень і фітопланктон - на 50%. Одночасно в 2 - 3 рази знижується загальна жорсткість води. Висока ефективність і універсальність електроімпульсного очищення обумовлена хімічною активністю електродіс-пергированного металу, пов'язаної з формуванням дрібнокристалічної структури комплексу окси-гидратного. Все це дозволяє створити високошвидкісний процес очищення води при тривалості її перебування в активній зоні декілька секунд, для реалізації якого потрібне малогабаритне високопродуктивне устаткування. Електроімпульсний метод дозволяє здійснити очищення води до гранично-допустимих норм від різних забруднень в широкому інтервалі складу і концентрації і повернути до 90% води в оборотний цикл, створюючи замкнуті системи водопотреб-ленія. Експериментальні показники очищення промислових стічних вод приведені в таблиці. Показатель, мг/л \| Величина г \| юказателя до очистки \| реагентный метод \| электроимпульсный метод \| в норме Хром \| 30-100 \| 0,3-1,2 \| 0,02-0,05 \| 0,5 Медь \| 40-110 \| 0,5-1,5 \| 0,5-0,8 \| 1.0 Кадмий \| 8-150 \| 0,2-1,7 \| 0,01-0,15 \| 0,05 Никель \| 50 \| 0,1-0,5 \| 0,2 \| 0,1 Цинк \| 50 \| 0,4-0,6 \| 0,6 \| 1,0 Железо \| 20-65 \| 0,3-0,5 \| 0,1-0,25 \| 0,3 Цианиды \| 20-50 \| 1,5-3,0 \| 0,1-0,2 \| 0,3 Мышьяк \| 17,53 \| 2,4 \| 0,14 \| 0,2 Фосфор \| 108 \| 3,7 \| 1,06 \| 5,0 Бериллий \| 100 \| 1,8 \| 0,01 \| 0,1 ПАВ \| 302 \| 115 \| 60 Нефтепродукты \| 7500 \| 87 \| 0,3-0,5 \| 0,5 СОЖ \| 8000 \| 24 \| 0,5 \| 0,5 Взвеси \| 1500 \| 480 \| 10 \| 300 Особливостями електроымпульсного метода очищення води є застосування дешевої сировини (металевої стружки), мала матеріаломісткість, низькі капітальні і експлуатаційні витрати, легкість управління і автоматизації Питома витрата електроенергії і металу визначається виглядом і концентрацією забруднень у воді, і складає в середньому 0,2-0,5 квт'ч/м3 - для води поверхневих водоймищ, 0,5-1,5 квтч/м3 - для води, що містить нафтопродукти, масла, СОЖ, 2,5-3,5 квт'ч/м3 - для очищення води від важких металів, токсинів, органічних речовин. Витрата заліза 40-60 г на 1 м3 води, що очищається. Шлами, що утворюються при очищенні, на 95-97% складаються з ок-сигидратов заліза. Можливе їх використання в процесах плавки металів, для приготування порошків, каталізаторів, пігментів, фарб, будівельних матеріалів, дорожніх покриттів і ін. Розроблена апаратура для електроімпульсного очищення води в блокового виконання, що дозволяє комплектувати установки продуктивністю до 50 м3/ч. Мал.2 Модуль очищення стічних вод 1-РЕАКТОР МАЛОРОЗРЯДНИЙ 2 - камера коагуляції; 3 - збірка піни; 4 - відстійник; 5 - фільтр; 6 - дозатор стружки. Принципова схема блок-модуля продуктивністю 5-10 м3/ч показана на мал. 2. Модульна установка електроімпульсного очищення промислових стічних вод продуктивністю до 5 м3/ч упроваджено в гальванічному виробництві на Харківському заводі електромонтажних виробів (2003 р.) Досвідчено-промислова установка очищення стічних вод від з'єднань миш'яку продуктивністю 40 м3/ч створена на металургійному підприємстві ГУТА II в Польщі (2001 р.). Ефективність очищення 97-98%, енерговитрати 2-2,5 кбтч/м3. Електроімпульсна установка очищення стічних вод шкіряного заводу продуктивністю 5 м3/ч створена в Чехії (р. Білці Мезірічи, 1996 р.) Універсальна технологічна установка електроімпульсного очищення промислових і господарчо-побутових стічних вод продуктивністю 10 м3/ч, що дозволяє виконати як екс- періментальниє експрес-дослідження в цілях відробітку питомих показників очищення і оптимальних режимів, так і очищення стічних вод, створена в р. Далян (Китай, 2003 р.). При експериментальній очищенню фільтрату полігону побутових відходів №5 (г, Київ) отримані результати, що свідчать про високу ефективність методу очищення, недосяжного при використанні інших методів, Так, вміст важких металів в очищеній воді нижчий за ГДК, концентрація хлоридів, сульфатів, нітриту, фосфатів, а також ХПК і БПК знижується в 10 разів і більш. Розроблена технологічна схема очищення промивних стічних вод гальванічних виробництв підприємства ГП ХМЗ "ФЕД", виконано техніко-економічне обгрунтування застосування електроімпульсного методу, що показало підвищення ефективності і зниження собівартості очищення в 1,8 разу при терміні окупає- мости 3 року установки продуктивністю 200 м3/сут (4). Розроблені електроімпульсний метод і устаткування для очищення води не мають аналогів у вітчизняній і зарубіжній практиці водопідготовки, відрізняються високою ефективністю, характеризуються ресурсосберегающей і екологічною спрямованістю, захищені авторськими свідоцтвами на винаходи і патентами України, Росії, Чехії і Польщі. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. АС. 1353743. СРСР., 23.1187. // БІ -1987. -№43. 2. Льовченко в.Ф. Електроімпульсний метод комплексної переробки матері-алов//пробл. машинобудування НАН України. - 1992. - Вип 38. - З 78-86. 3. Льовченко ю.В. Електроімпульсний метод обробки стічних вод // Вісн. Дон- бас, держ. академії будівніцтва і архітектурі. 2001. - Віп. 2 (27). - З 15-18. 4. Льовченко ю.В. Схема замкнутого водопостачання гальванічного виробництва підприємства ГП Xm3 "ФЕД" (г Харків) на основі електроімпульсної технології // Науч.-тех. сб. ХГАГХ. 2002. -вип. 45. -с 143-147. 5. Льовченко в.Ф., Глупак а.Н. Дослідження процесу електроімпульсного очищення стічних вод // Препрінт 402. ІПМАШ НАН України. 1999, 50 с. 6. Патент 43296а України 24.07.01. Опубл. 15.11.01 //бюл. №10. 7. Патент 55046а України 18.06.02. Опубл. 17.03.03//бюл. №3.
1 2 3 4 5 Категория: Екологія \| Добавил: Aspirant (12.04.2014)
Просмотров: 534 \| Рейтинг: 0.0/0

Всего комментариев: 0


Имя *:
Email *:

Код *: