WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

«ПРЕДИСЛОВИЕ Вода – драгоценный дар природы, обеспе Потребление воды км 3 чивающий жизнь на Земле. Естественное рас пределение ее запасов не очень ...»

-- [ Страница 2 ] --

как город с населением 15 тыс. человек). На Но для процессов естественной ассимиля конец, это все то, что несет почва, смытая в ции нефтяных загрязнений требуются доста водоемы в результате эрозии берегов и ветро точные количества воды, чтобы были нужная вой эрозии. Таким образом, попадание сель концентрация микроорганизмов и достаточ хозстоков в водоемы приводит к прямому за ное содержание кислорода для поддержания грязнению вод. их жизнедеятельности. Иначе говоря, нужно большое количество свежей воды для обез В современных городах и поселках с макси вреживания нефтесодержащих стоков при мально асфальтированной или мощеной тер родным путем. Это же требуется и для мно риторией стоки не имеют возможности посте гих других веществ, попадающих в водоемы.

пенно просачиваться в почву, проходить там Таких веществ становится все больше по естественную длительную очистку и лишь за сравнению с природными соединениями, на тем попадать в водоемы. Все загрязнения ходящимися в водах. Сейчас в окружающую смываются с асфальтированных городских среду выбрасывается до 400 тыс. наименова территорий очень быстро, почти незамедли ний химикатов, а природных загрязнений во тельно, и через ливневую канализацию сбра ды насчитывается лишь около двух тысяч.

сываются в реки, озера и т.д. А ведь качествен На 1 т продукции приходится в среднем ный состав загрязнений города стал иным, 999 т отходов), увеличивается и поступление чем во времена, когда не было асфальта. На примесей в природные воды и их разнообра современный город оседают промышленные зие. Разбавление же (для природной самоочи выбросы: канцерогенная сажа и копоть, аг стки) требуется значительное. Так, стоки рессивные сернокислотные и азотнокислот нефтяной промышленности для естествен ные дымы, оксиды и соли тяжелых металлов, ной очистки требуют разбавления в 30 тыс.

горючие и смазочные масла, широкий раз, а газогенераторных станций – в 3 млн.

спектр химических соединений, смываемых раз. Между тем, даже крупнейшая река Евро дождями с заводских территорий, загрязнен пы Волга может разбавить объем сбрасывае ных отходами производства и т.п.

мых в районе Волгограда сточных вод лишь в 350 раз. Следовательно, требуемого избытка Главная опасность чистой воды для разбавления стоков просто негде взять.

Мы рассмотрели три категории стоков, за При существующих масштабах промыш грязняющих водоемы в современном мире, ленного производства большинство предпри – хозяйственно бытовые, сельскохозяйст ятий уже имеют очистные сооружения и ве венные и городские. Но, пожалуй, первооче дут предварительную очистку сточных вод пе редную опасность для рек и водоемов пред ред сливом в водоемы.

ставляют промышленные стоки.

В соответствии с законодательством Рос Разнообразие загрязнений здесь почти не сии и Украины ни одно вновь строящееся ограниченное. Наиболее распространены и промышленное предприятие нельзя вводить опасны нефтепродукты, соли тяжелых метал в действие без очистных сооружений.

лов, цианиды, сернистые соединения, фено лы. Они не только отравляют воду и все жи В Украине в настоящее время 90% про вое в ней, но и требуют очень большого разба мышленных сточных вод проходят очистку вления для прохождения процессов самоочи перед сбросом в водоемы. Однако 10% неочи щения природных вод. щенных стоков (около 6·108 м3) – тоже ощути © НиТ, мая нагрузка на водоемы. Таким образом, во организмов, способствует увеличению кор доемы по прежнему загрязняются биогенны мовой базы для рыб, усиливает процессы са ми веществами, а также минеральными соля моочищения, ускоряя процессы разложения ми, для поглощения которых нужны специ органического вещества. Вместе с тем повы альные сооружения типа опреснительных ус шение запаса тепла в водоеме и усиленное тановок. развитие некоторых групп растений и живот ных (водорослей, высшей водной раститель Для нормальной жизнедеятельности реки ности и др.) приводят к эвтрофикации (увели или водоема промышленные или городские чению запаса минеральных и органических стоки после очистки на механических и био веществ) водоема со всеми неблагоприятны логических сооружениях должны еще быть ми для этого явления последствиями.

разбавлены природными водами в 20...30 раз.

Только после этого вода, загрязненная стока Еще один источник промышленных загряз ми, восстанавливает свои первоначальные нений – поступление растворимых солей в свойства. пресные водоемы. Это преимущественно хло риды и сульфаты щелочных и щелочноземель Общее увеличение объема стоков, даже ных металлов. Основная причина их поступле очищенных, которое неизбежно при дальней ния – неуклонное нарастание объемов вод шем росте промышленности, также неуклон шахтного и рудничного отмыва, то есть грун но ведет к созданию дефицита природных товых и подземных вод из горизонтов, вскры вод.

тых при добыче, а также тех вод, которые ис Попадание в реки и водоемы загрязняю пользовались при разработке пластов.

щих агрессивных веществ чревато очень дли Нарастание солености небезразлично да тельными последствиями. Донные отложе же для морей. Например, из за сокращения ния, ил обладают высокоразвитой активной речного стока, слива шахтных вод и притока поверхностью, способны подолгу удержи черноморской воды, воды Азова в 1974 году вать поглощенные вещества и потом посте стали соленее: вместо обычных 10 г/л соле пенно загрязнять ими свежие воды. Так воз ность возросла до 13 г/л. Это заметно снизи никает вторичное загрязнение вод, хотя ис ло продуктивность моря, а место исчезнув ходная причина уже может быть и ликвидиро ших рыб заняли медузы. В 1974 году общий ванной.

вес медуз, проникших в Азовское море из Неоспоримое первенство по объему сбра Черного, составил 5 миллионов тонн. Это по сываемых отработанных вод принадлежит те казатель деградации водоема.

плоэнергетике. Изменение температурного Аналогичная картина наблюдается и в пре режима водоемов, вызываемое поступлени сноводных водоемах, только вместо роста по ем подогретых вод с тепловых (ТЭС), атом головья медуз там интенсивно размножают ных (АЭС) электростанций, а также ТЭЦ, на ся низшие водоросли.

зывается термофикацией. Отработанные воды, как правило, мало изменены по хими Таким образом, загрязнение водоемов мо ческому составу, основное их загрязнение – жет быть классифицировано по нескольким тепловое. Спущенные в водоемы из охлажда основным группам;

отравление воды ядови ющих устройств, они отличаются в основном тыми веществами и болезнетворными микро своей температурой. Она на 10...20°С выше организмами;

увеличение содержания био температуры воды водоема. генных веществ;

повышение минерализа ции;

повышение температуры.

Малые водоемы охладители прогревают ся полностью, в крупных создается опреде Фактически все группы загрязнений, а осо ленная зона подогрева. Установлено, что по бенно три последние, приводят к ускорению догрев воды в водоемах ускоряет развитие от развития процессов эвтрофикации, созда дельных водных растительных и животных нию «мертвых» зон.

© НиТ, ПРОБЛЕМУ НУЖНО РЕШАТЬ КОМПЛЕКСНО щие лишь узкий спектр загрязнений. Мно Помощь малым и большим рекам гие загрязнения просто пройдут через такие Для правильного использования водных сооружения без изменений.

ресурсов, не причиняющего вреда водоемам, Взамен обычного рассеивания, дисперги нужны целые системы мероприятий. Напри рования примесей в природной среде полез мер, для охраны малых рек прежде всего необ но концентрировать их и перерабатывать на ходимо создание по берегам регламентиро самом предприятии или за его пределами. То ванных водоохранных зон, где было бы запре гда путь промышленных стоков будет совсем щено применять ядохимикаты, распахивать иным, чем природных загрязненных вод, сли поймы и склоны под зерновые и огородные вающихся в ручейки и попадающих в реки и культуры. В этих водоохранных зонах реко водоемы. Современная ситуация подсказыва мендуется выращивать лишь луговые много ет иные решения существующего промыш летние травы.

ленного водоотведения. Одно из них состоит Спрямление и расчистка русел рек, равно в том, что предприятие сбрасывает стоки, как и осушение верховых болот, должны про очищенные до такой степени, чтобы не по водиться экологически осторожно.

вредить реке или озеру, куда они попадают.

В ряде случаев зарастание рек высшей рас Взамен сброшенной непрерывно забирает тительностью (камышом, осокой, роголист свежую воду из чистого водоема такой степе ником) необходимо рассматривать как благо ни чистоты, которая требуется производству приятный экологический фактор. Эта расти (например, для отвода тепла, для первичной тельность – эффективный и безотходный мойки и др.).

фильтр от вредных веществ. Например, на Именно так происходит большая часть строящемся канале Днепр – Донбасс предпо промышленного водооборота. Но ведь более лагается создавать специальные биоплато из эффективно очистить воду настолько, на высшей растительности. сколько требуется по технологии, чтобы сно ва «пустить ее в дело»... Очистных сооруже Очистка по новому ний потребовалось бы меньше и с более «уз кой специализацией». А для отдельных пото Создание очистных сооружений само по ков сточных вод нужны особые – локальные себе не решает проблемы защиты водоемов очистные установки. Это касается агрессив от загрязнения. Необходим принципиально ных стоков, содержащих соли тяжелых метал иной подход. Видимо, не всегда и не во всем лов, ядовитые соединения, нефть. Попада нужно слепо копировать природные систе ние их в общий поток приводит к нараста мы. А ведь система отвода и очистки промыш нию объема стоков, подлежащих очистке.

ленных стоков создавалась по принципу рек, рассеивающих все загрязнения в своих водах Таким образом, очистные сооружения яв с целью естественной самоочистки. Соби но выгоднее помещать не на общем выходе, а рать все сточные воды в один поток и пропус на отдельных стадиях технологического про кать огромные массы разбавленных загрязне изводственного цикла. Очистка становится ний через сооружения, имитирующие при уже не довеском к производству (и довольно родные, в широких масштабах малоэффек дорогим), а одной из рабочих стадий техноло тивно и нецелесообразно. Ведь биологичес гического процесса. Благодаря этому, потреб кие сооружения используют живых «очисти ление воды на производстве осуществляется телей» – микроорганизмы, ассимилирую как циклический процесс, и водоснабжение © НиТ, становится оборотным. На предприятиях Ук смол. Эти схемы находят применение прежде раины 70% используемой воды находится в всего на химических и целлюлозно бумаж системах оборотного водоснабжения. ных производствах, где состав стоков почти не поддается эффективной биологической Современные системы оборотного водо очистке.

снабжения дают возможность вообще ликви дировать стоки, не загрязнять водоемы. Для В скором будущем стоки города, а также этого необходимо разработать и внедрить бытовые стоки промышленного узла после прогрессивные технологические методы очи некоторой дополнительной очистки будут стки сточных вод, в первую очередь в тех от «подпитывать» замкнутую систему водоснаб раслях народного хозяйства, где наряду с жения промышленных объектов. Туда же вер большими масштабами водопотребления все нут, очистив с помощью ионитов, и слабоми еще велик сброс агрессивных сточных вод. К нерализованные стоки этих объектов. Лишь этим отраслям на Украине прежде всего отно небольшая часть наиболее концентрирован сятся металлургия, химическая и пищевая ных отходов будет выводиться из цикла на за промышленность. хоронение.

Повторное использование воды поможет решить сразу три задачи: сократить забор све С пользой для сельского хозяйства жей воды;

сократить сброс загрязненных вод;

возвратить в производство ценное сырье Проблема создания бессточных произ и готовую продукцию, ранее терявшиеся со водств может решаться различными путями.

стоками. Так, на производстве можно не строить очи стные сооружения или строить их только для Для оперативного внедрения замкнутых отдельных технологических линий. А основ водооборотов и создания бессточных произ ную массу отходов направлять на орошение водств нужна надежная научная основа: со сельскохозяйственных культур. Пока такие вершенствование аппаратуры для очистных методы применяют лишь для стоков пище сооружений, разработка более эффективных вых производств, например, для стоков спир процессов и реагентов для очистки, внедре тозаводов. А ведь грунт и почва – самая наде ние новых методов – физико химических и жная и мощная природная система очистки.

физических – для извлечения примесей из Например, предельно допустимая концентра стоков. Благодаря разработке и внедрению ция фенолов, подаваемых на почвенную очи методов очистных стоков на отдельных стади стку, – 100 мг/л, что в 1 млн. раз больше допу ях технологического процесса, самая высо стимой концентрации для сброса в водоем.

кая степень использования воды сейчас в ме таллургии: 82% воды находится в оборотных Уже опробована почвенная очистка сто условиях. Очистные сооружения становятся ков текстильных фабрик, коксохимзаводов, рентабельными, позволяя не только сберечь нефтеперерабатывающих заводов и др. Такое воду, но и возвратить дефицитные материа комплексное использование стоков – это и лы. Например, разработан метод очистки ма орошение почвы, и ее подкормка, и очистка слоэмульсионных стоков, создана установ стока.

ка, которая уже внедрена на нескольких круп Водоемы сейчас страдают от избытка азот ных предприятиях. На основе физико хими ных и фосфорных соединений, попадающих ческих процессов флотации и электрофлота с биологически очищенными стоками, зарас ции очищаются сточные воды рольгангов и тают низшими водорослями, а почва такие со прокатных станов;

при этом улавливаются из единения усваивает полностью, потому что стоков применявшиеся в производстве про при современном интенсивном сельском хо ката дорогостоящие масла – пальмовое и ко зяйстве она всегда ощущает их нехватку.

риандровое, которые раньше загрязняли во доемы. Если стоки за пределами предприятия не В Академии наук Украины разрабатывают губят водоемов, а потребляются природой с ся и внедрены схемы очистки стоков с ис пользой, о таком процессе тоже можно гово пользованием адсорбентов и ионообменных рить, как о бессточном производстве.

© НиТ, Особенно остро стоит вопрос об утилиза Жидкие стоки животноводства – сущест венный фактор загрязнения природной сре ции стоков спиртозаводов. Эти стоки интен ды. Каждая тонна этих стоков содержит в сре сивно бродят, загрязняют атмосферу, ухудша днем 9 кг азота, 2,5 кг калия, 1 кг фосфора, ют санитарное состояние близлежащих насе насыщена микроэлементами и природными ленных пунктов.

биостимуляторами.

Рациональное использование этих стоков Сейчас разработан метод рационального предложил УкрНИИ гидротехники и мелио использования жидких стоков. Созданы рации. Разработан эффективный метод оро БОКС пруды (биологические окислитель шения и доочистки их в грунте. Производст ные контактные стабилизационные пруды).

венная проверка была проведена на площади В них вводится закваска микроводорослей, 600 га. Выяснилось, что такие стоки после их которой, по расчетам, хватит на 100 лет. Водо нейтрализации и разведения пресной водой росли активно продуцируют кислород и фи в соотношении 1:5 можно применять для тонциды. В результате окисляется и разруша осеннего полива вспаханного поля. Особен ется основная масса примесей и уничтожают но положительное влияние они оказывают ся бактериальные загрязнения. Процесс очи на кормовые культуры. В них увеличивается стки стоков животноводства в БОКС прудах содержание азота, белка, микроэлементов, идет в четыре раза быстрее, чем в проточных биологически активных веществ. При таком прудах, и не зависит от времени года.

методе очистки затраты каждого спиртозаво Есть у проблемы бессточных производств да по сравнению со стоимостью биоочист еще одна существенная сторона. В оборот ных сооружений заметно уменьшаются. ном цикле из воды удаляются сырье, конеч ные продукты, всякого рода загрязнения, а Интересный метод очистки разработан вот соли остаются, накапливаются. Ни меха учеными по программе СЭВ. Он заключает нической, ни биологической очисткой, ни ад ся в том, что стоки очищают и обеззаражива сорбцией их удалить нельзя. Чтобы снизить ют одновременно, выращивая на них водо минерализацию оборотных вод, часть их все росль хлореллу. В процессе развития хлорел же сбрасывают в водоемы. Это так называе ла очищает стоки от органических и мине мые продувочные воды.

ральных примесей. Они перерабатываются в В Украине разрабатываются опреснитель белки, жиры, углеводы, которые становятся ные методы по всем основным направлени составными частями клеток водорослей. Од ям: и традиционные методы дистилляции и новременно хлорелла вырабатывает бактери ионного обмена, и более новые – электродиа цидные вещества, изменяет кислотность сто лиз и обратный осмос.

ков, что содействует гибели присутствующих Опреснительные методы – методы обессо в них бактерий. Практические эксперимен ливания воды – достаточно широко развиты ты, проведенные учеными, подтвердили, что во многих странах. Но, как правило, опресни хлорелла успешно развивается в стоках со тельные установки нацелены лишь на получе значительным содержанием азотистых соеди ние пресной воды. Они обычно строятся в нений фосфора, органических соединений.

приморских районах и отработанные рассо На основании этого проводилась очистка сто лы сбрасывают в море.

ков пищевых предприятий. Кроме очистки В условиях же Украины решается пробле стоков, отжатая хлорелла использовалась в ма комплексной переработки солоноватых животноводстве как питательный и биости шахтных вод с получением солей, микроэле мулирующий концентрат.

ментов, а также обессоленной воды, пригод Так образуется своеобразный цикл: завод ной для промышленного использования и – ферма – река – завод. орошения земель.

© НиТ, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПОДХОД ду рек, озер и морей веществ, которые подчас Слово берет наука трудно определить при помощи анализа.

На современном уровне развития науки и Все новые аналитические методы разраба техники уже разрабатывается ряд действен тываются для контроля за содержанием за ных мер, призванных воспрепятствовать грязненной воды, изыскиваются все более со дальнейшему загрязнению водных ресурсов вершенные и разнообразные методы удале планеты. Это и утилизация отходов промыш ния их, однако в то время, когда все усилия ленного и сельскохозяйственного производ специалистов направлены на борьбу с извест ства, и переход на безотходные технологичес ными загрязнениями, появляется все больше кие процессы, и борьба с загрязнениями, свя новых примесей, степень ядовитости кото занными с развитием водного транспорта, и рых не установлена. В результате вода очища многое другое.

ется не всегда полноценно.

Однако, уже теперь, не дожидаясь полного Поэтому первоочередной задачей являет осуществления этих преобразований, необхо ся создание научно обоснованной системы, димо надежно обеспечить высокие качествен которая раскрыла бы зависимость процессов ные показатели воды для питья, а также для и методов удаления примесей от их состоя ряда новых отраслей техники. ния и физико химических свойств. Другими словами, необходимо опираться на обобщаю Для правильного решения этой проблемы щие, закономерные связи между физико хи есть пока один наиболее надежный путь – мической характеристикой примесей воды и обобщение и систематизация накопленных технологическими приемами ее обработки.

знаний и создание строго научного представ Однако в существующих гидрохимичес ления о воде и методах ее очистки, основан ких системах классификации природных вод ного на глубоком понимании общих законо до сих пор учитывался только химический со мерностей, которым подчиняются протекаю став примесей. Поэтому при прогрессирую щие в водной среде процессы. Необходимо щем загрязнении водоемов промышленны развивать и использовать наиболее рацио ми стоками и при увеличении числа приме нальную технологию обработки воды.

сей с различными свойствами эти классифи Следует отметить, что в настоящее время кации не отражали действительного состоя технология обработки воды как научно тех ния вопроса и не содействовали изысканию ническое направление все еще значительно приемлемых практических решений.

отстает от запросов практики. Она рассматри Итогом многих научных поисков явилось вает лишь отдельные аспекты проблемы очи создание нового теоретического направле стки воды и до сих пор не является универ ния. Оно обосновывает процессы удаления сальной.

целых классов органических и неорганичес В технике водоочистки еще недавно счита ких соединений, которые составляют основ ли необходимым вести борьбу главным обра ную массу загрязнений природных и сточ зом с мутностью, цветностью, солями жестко ных вод. Новая теория вооружила исследова сти и в особых случаях с примесями, придаю телей и практиков падежными методами щими воде привкус и запах, а также с болезне борьбы не только с различными загрязнения творными микроорганизмами. Развитие про ми водоемов, но и с развивающимися в вод мышленности, сельского хозяйства и созда ной среде опасными для человека микроорга ние водохранилищ вызывает попадание в во низмами, с сине зелеными водорослями и © НиТ, Таблица 1.1.

Классификация примесей воды и методы их контроля и удаления Фазовая характеристика Гетерогенные системы Гомогенные системы Группа I II III IV Формы нахождения Золи и высокомолекулярные Молекулярно растворимые Вещества, диссоциированные Взвеси веществ в водоемах соединения вещества на ионы 2 3 Размер, мкм 1...10 10 1...10 10 2...10 10 3... Крупная взвесь Органо минеральные Летучие вещества и газы Катионы и анионы Характерные представители Тонкая взвесь комплексы Органические вещества минеральных и загрязнений Планктон Гумусовые вещества Вещества, продуцируемые органических соединений Бактерии Вирусы микроорганизмами Гиперфильтрация Ультрафильтрация Механическое Десорбция газов и летучих Коагуляция Перевод ионов в разделение веществ, эвапорация Флотация малорастворимые соединения труднолетучих веществ Окисление хлором, озоном, перманганатом Адгезия на гидроксидах, Адсорбция на гидроксидах и Адсорбция на активированных Фиксация на твердой фазе зернистых и высоко дисперсных минералах углях и других материалах ионитов дисперсных материалах Методы удаления примесей из воды Агрегация при помощи Моляризация и флокулянтов Ассоциация молекул комплексообразование (анионных и катионных) Сепарация ионов при Экстракция органическими Флотация различном фазовом состоянии растворителями воды Электролиз синезеленых Использование подвижности Электрофоретические методы водорослей ионов в электрическом поле Бактерицидное воздействие Вирулицидное воздействие Биохимический распад Микроскоп Ультрамикроскоп Электронный микроскоп Электропроводность Методы группового контроля Гиперфильтрационные мембраны Раздельные на фильтрах Диализ Седиментационный анализ Релеевское рассеяние Поглощение света в ультрафиолетовой и видимой областях © НиТ, продуктами их жизнедеятельности. Она дала групп, принадлежность к которым уже предо простой и качественно новый подход к техно пределяет технологию водоочистки.

логическим решениям и разработке методов Способность многих веществ изменять в очистки воды. В основу этой теории была по водной среде фазово дисперсное состояние ложена связь между физико химическим со под влиянием таких факторов, как солевой стоянием примесей, находящихся в воде, и состав, кислотность, температура воды и др., технологическими процессами их удаления. открывает возможность переводить вещест ва из одной группы в другую и таким образом Четкая классификация загрязнений широко разнообразить технологические при емы и методы регулирования процессов обра Исходя из анализа закономерностей, кото ботки воды.

рым подчиняются процессы очистки воды, все примеси и загрязнения были сгруппиро При всем многообразии примесей за осно ваны по признаку их физико химического со ву принимается прежде всего отношение их к стояния в воде, которое в значительной степе дисперсионной среде, то есть к воде. По это ни определяется дисперсностью1. Указанное му признаку все вещества делятся на четыре положение дало возможность объединить са группы: две гетерогенные, в которых части мые разнообразные по химической и физиче цы примесей не полностью смешиваются с ской характеристикам примеси природных и водой, и две гомогенные, дающие с водой так сточных вод в группы и создать классифика называемые истинные растворы. К первым цию загрязнений, позволяющую отказаться относятся вещества, присутствующие в воде от поисков специальных методов удаления в виде взвесей, коллоидов и высокомолеку каждого вещества в отдельности (см. лярных соединений, ко вторым – вещества, табл. 1.1). находящиеся в воде в виде молекулярных и ионных растворов.

Исходные положения этого нового направ ления, выдвинутого академиком АН Украи Средний размер частиц примесей, начи ны Л.А. Кульским, могут быть вкратце сведе ная от наиболее низкодисперсных взвесей, ны к следующему. относящихся к первой группе, при переходе Поведение примесей в водной среде и их к каждой последующей группе (то есть к бо отношение к добавляемым в воду реагентам лее высокодисперсным) уменьшается при определяются не столько химическими осо мерно в 10 раз.

бенностями этих примесей, сколько размера Такая система расположения групп по ми их частиц и еще в большей степени спо принципу повышающейся дисперсности собностью образовывать с водой однород примесей целесообразна с точки зрения тех ную или неоднородную систему (гомоген нологии, так как очистка воды обычно начи ную или гетерогенную). Учет всех этих «внеш нается с удаления грубодисперсных приме них» свойств позволяет создать так называе сей и коллоидно дисперсных веществ. Мето мую фазово дисперсную характеристику ды удаления этих загрязнений являются об примесей воды.

щепринятыми: они широко применяются на Сопоставление методов, используемых на очистных сооружениях промышленных и практике для очистки воды от различных за коммунальных водопроводов и цехов очист грязнений, показало, что каждому фазово ди ки промышленных стоков. Способы извлече сперсному состоянию примесей соответству ния из воды молекулярных и ионных приме ют определенные технологические приемы и сей относятся к специальным методам ее очи методы их удаления. стки и используются как дополнительные к Все загрязнения природных и промышлен основному технологическому комплексу во ных вод могут быть объединены в несколько дообработки.

Дисперсность – характеристика размеров частиц в физико химических системах, состоящих из измельченных частиц (дисперсная фаза), распределенных в окружающей среде (дисперсионная среда).

© НиТ, сокомолекулярных соединений. Это кристал Всего четыре группы лические или аморфные вещества. Высоко Примеси каждой группы обладают специфи молекулярные вещества представлены линей ческими особенностями, и потому для их уда ными, спиральными и разветвленными мак ления требуются определенные технологичес ромолекулами различной степени гибкости.

кие приемы водоочистки и контроля, независи Размер частиц таких примесей (степень дис мо от их количеств и степени изученности.

персности) составляет 10 5...10 6 см. К приме В первую группу входят нерастворимые в сям, образующим вторую группу, относятся воде примеси, величина частиц которых минеральные и органо минеральные части 10 4 см и больше, образующие в воде так назы цы почв, различные формы гумусовых ве ваемые взвеси. Взвеси обусловливают мут ществ, которые придают воде окраску. Гумус ность воды, а в некоторых случаях и ее цвет вымывается из лесных, болотистых и торфя ность. Сюда относятся глинистые вещества, ных почв в природные водоемы или образует карбонатные породы (мел, гипс), ил, мелкий ся в самих водоемах в результате жизнедея песок, малорастворимые гидроксиды метал тельности водных растений.

лов, некоторые органические вещества, план В щелочной среде соли этих соединений, ктон и т.д.

образованные щелочными металлами, хоро Среди взвешенных частиц могут присутст шо растворяются в воде. Их можно рассмат вовать бактерии (в том числе болезнетвор ривать как электролиты, и для очистки от ные) и вирусы. На поверхности частиц могут них воды используют те же процессы, что и находиться радиоактивные вещества, и сами для очистки от загрязнений четвертой груп взвеси иногда являются токсическими соеди пы (см. далее). В нейтральной и слабокислой нениями. Полнота удаления этих примесей средах отдельные молекулы гумусовых кис из воды зависит от степени ее осветления.

лот укрупняются благодаря межмолекулярно Системы, образованные примесями пер му координированию их полярных групп и вой группы, кинетически неустойчивы: не образуют коллоидные системы.

растворимые вещества удерживаются во взве шенном состоянии динамическими силами К этой же группе могут быть отнесены ви потока воды. Они попадают в водоемы в ре русы и другие микроорганизмы, в том числе зультате размывания окружающих пород и болезнетворные (патогенные) бактерии, ко смыва почв. Интенсивность оседания приме торые по своим размерам приближаются к сей зависит от свойств системы. коллоидным частицам, удаление их из воды чрезвычайно важно.

В состоянии покоя они оседают, образуя осадки различной плотности.

Примеси, входящие во вторую группу, ха Для удаления примесей этой группы ис рактеризуются особыми молекулярно кине пользуют физико химические процессы, рас тическими свойствами, а вследствие более считанные на выведение из воды веществ, на мелких размеров их самопроизвольное оседа чиная от тонких взвесей и кончая крупными ние крайне затруднено. Чтобы ускорить этот частицами. Это процессы адгезии (прилипа процесс, в воду добавляют специальные ве ние примесей к поверхности сорбентов и зер щества – коагулянты. При содействии пос нистых инертных материалов), агрегации и ледних примеси теряют свою устойчивость в седиментации (укрупнение частиц при помо растворе, слипаются, укрупняются и выпада щи специальных реагентов с последующим ют в осадок в виде хлопьев. После этого их мо осаждением), флотации (всплывание на по жно удалить из воды. Предварительное при верхность воды в результате образования на менение больших доз хлора, озона или дру сыщенных газами сгустков). С этой целью гих окислителей повышает качество обраба применяют механические способы – отстаи тываемой воды, так как при этом устраняют вание, микропроцеживание, фильтрование ся вещества, придающие ей цветность, гиб и др. нут микроорганизмы и, что особенно важно, Вторая группа объединяет примеси, нахо улучшается протекание процессов укрупне дящиеся в коллоидном состоянии и в виде вы ния частиц и их оседания.

© НиТ, При исследовании процессов водоподго стемы, относящейся к данной группе, зависят товки ученые установили, что существуют ве в известной мере и от химических особенно щества, которые могут значительно повысить стей входящих в нее компонентов.

и ускорить действие коагулянтов. Такие веще Наиболее эффективными процессами уда ства названы флокулянтами. Один из наибо ления из воды веществ третьей группы явля лее действенных флокулянтов, по составу род ются аэрирование, окисление, адсорбция.

ственный обыкновенному песку, – активная Растворенные в воде газы и летучие органи кремнекислота. Небольшие количества этого ческие вещества (легкие бензины, некото вещества (до 5% от дозы коагулянта) ускоря рые органические сернистые соединения, ни ют образование хлопьев, способствуют более зкомолекулярные эфиры, карбонильные со быстрому и полному оседанию их.

единения и др.) удаляются аэрированием во В третью группу входят растворенные в во ды – продуванием сквозь нее мелких пузырь де газы и органические соединения – как био ков воздуха.

логического происхождения (например, гу Растворенные в воде одно и многоатом миновые кислоты и вульвокислоты), так и ные фенолы, большинство продуктов органи вносимые со стоками промышленных пред ческого синтеза, гуминовые кислоты и вуль приятий и населенных пунктов (различные вокислоты разрушают действием сильных продукты жизнедеятельности и отмирания окислителей.

плесневых грибов, бактерий, водорослей, а Многие вещества, входящие в данную также фенолы и другие органические соеди группу, выводятся из воды с помощью акти нения). Вещества третьей группы придают во вированных углей. Применение последних де самые разнообразные привкусы и запахи, основано на том, что молекулы растворимых а иногда и окраску. Размеры этих веществ – в воде примесей вступают во взаимодействие 10 6...10 7 см. В процессе очистки воды они ве с высокопористой поверхностью углей и бо дут себя как молекулярнорастворимые, хотя лее или менее прочно на ней закрепляются многие из них при иных условиях легко обра (сорбируются). Как известно, на активирован зуют коллоидные системы и даже взвеси. При ном угле хорошо сорбируются гидрофобные меси, относящиеся к третьей группе, являют соединения, к которым относятся углеводоро ся гомогенными системами. Некоторые из ды нефти, ароматические углеводороды и их них, вносимые сточными водами, токсичны.

производные (хлорфенол), хлорированные уг Молекулы растворенного соединения мо леводороды и другие соединения, растворяю гут существенно изменять взаимодействие щиеся в воде в небольших количествах.

между молекулами воды и сами взаимодейст Для адсорбционного извлечения из воды вовать между собой не так, как в чистом веще низкомолекулярных соединений можно при стве. Кроме того, они могут связываться с во менять мелкопористые угли, для удаления ве дой химически, образуя прочные или легко ществ с более крупными молекулами, напри диссоциирующие соединения, существую мер гуминовых кислот и вульвокислот, – щие лишь в растворе. Обычно основную роль крупнопористые угли либо специальные ио в них играет водородная связь.

нообменные материалы гранулированной Нередко в воде растворены газы, не вступа или волокнистой структуры.

ющие с ней в химические реакции, например Четвертая группа объединяет вещества, кислород, азот, метан, благородные газы и др.

диссоциирующие в воде на ионы. Это преи Тогда их поведение подчиняется общим физи мущественно соли неорганических кислот – ческим закономерностям для таких систем, очень распространенные, почти обязатель например, уменьшается растворимость с рос ные компоненты примесей всех природных том температуры воды и т.д. Другие газы обра вод. Степень их дисперсности составляет зуют с водой химические соединения. Амми 10 7...10 8 см.

ак (гидроксид аммония) – соединение щелоч ного характера. Сероводород и оксид углеро При выборе метода удаления нежелатель да (IV) придают воде кислотные свойства. Та ных ионов следует учитывать, что реакции ме ким образом, свойства каждой конкретной си жду ионами практически необратимы, если в © НиТ, результате их взаимодействия образуется ве ния являются целью большинства технологи щество в виде газа, осадка или малодиссоции ческих процессов удаления загрязнений. Ме рованного соединения. жду фазово дисперсным состоянием ве ществ, загрязняющих воду, и выбором сово Техника очистки воды от примесей, входя купности методов их удаления существует за щих в четвертую группу, сводится к связыва висимость. При этом конкретные способы нию ионов, подлежащих удалению, в мало наиболее целесообразного ведения процесса растворимые или слабодиссоциированные определяет химическая природа примесей.

соединения.

Описанная классификация примесей во Применяют также ионообменные реак ды по их фазово дисперсному состоянию да ции, протекающие на поверхности твердой ет возможность более целенаправленно и фазы (на ионообменных смолах). Такие про конкретно подойти к определению основ цессы целесообразны в тех случаях, когда уда ных показателей качества воды, выработать ляемые ионы необходимо удержать на нерас меры по контролю этих показателей и на ос творимом в воде материале, заменив их без нове этого выбрать рациональную компонов вредными ионами. Освобождение воды от ку очистных сооружений и эффективное уп ионных примесей можно осуществлять так равление технологическими процессами во же переводом ее в твердую фазу (выморажива дообработки. Многие технологические разра ние, образование газгидратов), добавлением ботки, основанные на теоретических положе не смешивающегося с водой вещества для об ниях, вытекающих из данной классифика разования двух слоев – воды и растворителя. ции, уже прошли проверку на автономных ус В последнем и скапливаются эти примеси. В тановках различной производительности.

некоторых случаях целесообразно приме Найдена рациональная компоновка сооруже нять метод электродиализа, основанный на ний, позволяющая обеспечить удаление не увеличении направленной подвижности ио только наличных, но и предполагаемых при нов в электрическом поле, благодаря чему об месей. Это делает возможным переход к соз легчается их удаление из воды. данию технологических схем для водообра ботки любых крупных объектов. И, что осо бенно важно, – классификация примесей во Что дает новый метод ды по их фазово дисперсному состоянию мо Для каждой из четырех групп можно нахо жет стать научной основой стандартизации в дить совокупность эффективных мер воздей области технологии очистки воды, так как ствия, приводящих к изменению фазово дис она не только концентрирует в себе достиже персного состояния примесей воды в желае ния науки, техники и практического опыта, мом направлении. Это обстоятельство весь но и определяет перспективу развития в дан ма существенно, поскольку такие превраще ной области.

© НиТ, Список рекомендованной литературы Арабаджи В.И. Кульский Л.А., Даль В.В.

Проблема чистой воды.

Загадки простой воды.

К., Наукова думка, 1974, 230 с.

М., Знание, 1973, 95 с.

Кульский Л.А., Даль В.В.

Барбье М.

Чистая вода и перспективы ее сохранения.

Введение в химическую экологию.

К., Наукова думка, 1978, 228 с.

М., Мир, 1978, 229 с.

Кульский Л.А.

Богданов Д.В. Серебряная вода.

Тропический океан. К., Наукова думка, 1982, 151 с.

М., Наука, 1975, 80 с.

Кусто Ж. И., Диоле Ф.

Долгополов К.В., Федорова E.Ф. Жизнь и смерть кораллов.

Л., Гидрометеоиздат, 1975, 175 с.

Вода – национальное достояние.

М., Мысль, 1973, 256 с. Мухачев В.М.

Живая вода.

Киссин И.Г.

М., Наука, 1975, 143 с.

Вода под землей.

Петрянов И.В.

М., Наука, 1976, 224 с.

Самое необыкновенное вещество в мире.

Классен В.И.

М., Педагогика, 1975, 95 с.

Вода и магнит.

Семененко Н.П.

М., Наука, 1973, 111 с.

Континентальная кора.

Кульский Л.А. К., Наукова думка, 1975, 198 с.

Вода, ее использование в настоящем и будущем. Фюрон Р.

К., Знание, 1977, 48 с. Проблема воды на земном шаре.

Л., Гидрометеоиздат, 1966, 256 с.

Кульский Л.А.

Перспективы стандартизации технологичес Хейердал Т.

ких процессов. Уязвимое море.

К., Знание, 1979, 19 с. Л., Гидрометеоиздат, 1973, 15 с.

Электронная версия:

© «Информационное Издание», © НиТ,

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.