Экология. Рациональное природопользование и безопасность жизнедеятельности. Часть 3
Анализ полярограммы позволяет сделать вывод о том, ^
ионы из числа определяемых и в каких концентрациях присутс
192
г
т в растворе. Нижний предел концентраций составляет
9L5_~l0~6 моль/л. К преимуществам полярографии следует отне-
и возможность определения ряда ионов, присутствующих в рас-
С оре, без их предварительного разделения и возможность осуще-
ствления практически неограниченного количества повторных
С з^ерений в одной и той же пробе. Метод полярографии успешно
11 пОльзуется для определения содержания в сточных водах тяже-
ь# металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, ко-
бальта, никеля, титана, хрома, марганца. Кроме металлов поляро-
графическим методом в сточных водах определяют ПАВ, аромати-
ческие углеводороды, нитраты.
Цонометрия — анализ, основанный на использовании ион-се-
дективных электродов, представляющих собой электрохимиче-
ские полуэлементы, для которых разность потенциалов на границе
раздела фаз электродный материал — электролит зависит от ак-
тивности определяемого иона в исследуемой среде. В настоящее
время предложено несколько десятков типов ион-селективных
электродов для обнаружения К+, Na+, Ca2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+, CN~,
Г, Br~, Cl~, F~, N0^ и др. В анализе вод их используют для опреде-
ления фтора, нитратов.
Колориметрия — метод анализа, основанный на сравнении ка-
чественного и количественного изменения световых потоков при
их прохождении через исследуемый и стандартный растворы. Оп-
ределяемый компонент с помощью химической реакции перево-
дят в окрашенное соединение, после чего измеряют интенсив-
ность окраски полученного раствора.
Систематический анализ состава сточных вод, сбрасываемых
промышленными предприятиями и предприятиями коммунально-
го хозяйства, необходим для проверки эффективности работы очи-
стных сооружений, оценки воздействия сбрасываемых сточных вод
на водоприемники, разработки мероприятий по совершенствова-
нию работы очистных сооружений и для осуществления дополни-
тельных мер по охране водных объектов. Контроль за работой очи-
Стных сооружений и сбросом сточных вод имеет целью прекраще-
ние или предупреждение загрязнения водоемов и водотоков неочи-
^Нными и недостаточно очищенными сточными водами.
§ 3.7. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРИМЕСЕЙ
Любой вид сточных вод (бытовые, промышленные, атмосфер-
1е) Должен быть подвержен очистке до состояния, чтобы их
не нарушал нормативов качества воды в водном объекте.
°чные воды очищают от примесей механическими, химически-
193
ми, физико-химическими, биологическими и термическими
тодами. Все эти методы могут работать в режиме рекуперации
деструкции. Первый режим предусматривает извлечение из то
ных вод и дальнейшую переработку ценных веществ. Второй
разрушение загрязняющих веществ путем окисления или
новления и последующее удаление этих продуктов из воды в
газов или осадков.
Очищенную сточную воду перед выпуском в водоем подверГа
ют дезинфекции для уничтожения болезнетворных микроорга
низмов. Технология очистки сточных вод развивается в направле-
нии интенсификации процессов биологической очистки, сочета.
ния биологической очистки с физико-химической доочисткой
что дает глубоко очищенные сточные воды.
В результате механической очистки, которая может быть ло-
кальной или в составе общих сооружений, из сточной воды удаля-
ются нерастворимые — взвешенные и плавающие — коллоидные
загрязнения. Крупные загрязнения задерживаются решетками,
минеральные (песок, шлак) — мелкоячеистыми сетками, основ-
ная масса нерастворимых загрязнителей задерживается в отстой-
никах. Для удаления плавающих загрязнителей применяют жиро-
ловки, нефтеловушки, маслоотделители и др., а также флотаторы,
в которых пузырьки воздуха поднимают флотируемые вещества на
поверхность и удаляют их.
Химические методы очистки применяют для удаления из сточ-
ных вод растворимых примесей. Наиболее распространенные ме-
тоды нейтрализации, осаждения и окисления.
Нейтрализация — это химическая реакция, ведущая к уничто-
жению кислотных свойств раствора с помощью щелочей, а щелоч-
ных свойств раствора — с помощью кислот. Поскольку химиче-
ская природа отходов может быть различной, то для нейтрализа-
ции одного вида отходов необходимо уменьшить кислотные свой-
ства раствора, а для другого вида отходов — щелочные свойства.
Для выделения из сточных вод ценных или загрязняющих ве-
ществ используются реакции осаждения. Приведем некоторые
примеры этих реакций.
1. Осаждение алюмината, образующегося в результате травле
ния или анодирования:
2Na[Al(OHL] + H2SO3 -> Na2SO4 + 2AI(OHJ 4- + 2H2O C\'3
2. Осаждение соединений железа, образующихся при
нии стали:
194
г
feh + °2 + 6Са(ОНJ -> 2Fe3O4 I + 6СаС12 + 6Н2О 1
S04 + Са(ОНJ -> Fe(OHK 4 + CaSO4 J C.37)
3. Осаждение фосфатов, образующихся в городских сточных
A12(SO4K -> 2A1PO4 I + 3SO
рОз- + FeCl3 -> FePO4 4 + ЗСГ J C.38)
Любая реакция окисления — восстановления есть окисление од-
лйх компонентов и восстановление других. Наиболее распростра-
ненными окислителями являются: кислород, озон, хлор, пере-
кись водорода; восстановителями — хлорид, диоксид серы, серо-
водород- Окислительно-восстановительные реакции используют-
ся для превращения токсичных веществ в безвредные например
Си2+ -> Си по реакции:
3Cu2+ + 2Fe -> 3Cu + 2Fe3+ C.39)
Реакция C.39) может осуществляться, например, пропускани-
ем выщелочных вод, образовавшихся при извлечении меди из
руды, через железный лом. Образовавшаяся элементарная медь
осаждается, фильтруется и извлекается.
Биохимические методы считаются основными для обезврежи-
вания органических примесей, которые окисляются микроорга-
низмами, то есть происходит минерализация органического веще-
ства в процессе использования его в качестве питания микроорга-
низмами (аэробные процессы). Эти процессы могут проходить в
естественных условиях, например на полях фильтрации, где со-
держится микробная масса (например, активный\'ил).
Для успешного протекания реакции биохимического синтеза
Необходимо присутствие в сточных водах соединений биогенных
Цементов и микроэлементов. Основными из них являются N, S,
> К. Их содержание в сточных водах нормировано. При их нехват-
е в сточные воды вносят различные азотные, фосфорные, калий-
Ь1е Удобрения. Эти элементы в достаточных количествах содер-
аТ
аТся в бытовых стоках, поэтому при совместной очистке бытовых
промышленных сточных вод добавлять биогенные вещества не
Д
g Бактерии, входящие в состав активного ила, способны перера-
ц. Ь1вать только те сточные воды, из которых сформировался этот
ИвНый ил, поэтому если в состав очищаемых промышленных
.¦..-¦¦ 195
стоков будут введены новые вещества, то потребуется время, чТо
бы бактерии, способные окислить именно эти вещества, размц0\"
жились в достаточном количестве и смогли обеспечить наиду^
шую очистку. Иногда даже приходится завозить на вновь создавав
мое предприятие активный ил с другого предприятия, где очиш/
ются аналогичные по составу воды и где в активном иле наибодр
распространены нужные виды бактерий.
К сожалению, не всякие сточные воды могут быть очищець.
биохимическими методами. Нормы на содержание вредных ве-
ществ в сточных водах, поступающих на биологические очистные
сооружения: А13+ — 5 мг/л; Fe3+— 5 мг/л; Сг6+ — 0,1 мг/л; Mg2+ ^
1000 мг/л. Не все органические вещества разлагаются на станциях
биохимической очистки. Так, практически не разрушаются бен-
зин, мазут, красители и др.
После биологической очистки могут остаться органические
вещества, плохо усваиваемые микробами. Лучший способ их уда-
ления — адсорбция активированным углем. Активированный
уголь регенерируется при нагревании. Обычно сточные воды про-
пускают через колонки с активированным углем, где обеспечен
контакт с ним в течение 20—40 мин. Это весьма эффективный ме-
тод, он позволяет очистить сточные воды до БПК < 1 мг Сул
(меньше ГОСТа). Метод имеет сравнительно простое аппаратур-
ное оформление.
Адсорбция активированным углем эффективна для большин-
ства органических соединений и используется для очистки быто-
вых стоков, жидких отходов перегонки нефти, фенолов, ксилола,
ароматических углеводородов. Биогенные элементы — азот и фос-
фор, вызывающие гибель водоемов, удаляют из сточных вод\'
азот — физико-химическим методом (ионным обменом) в сочета-
нии с биологическим методом, а фосфор — химическим осаЖД6\'
нием с применением солей железа и алюминия или извести.
ионы из числа определяемых и в каких концентрациях присутс
192
г
т в растворе. Нижний предел концентраций составляет
9L5_~l0~6 моль/л. К преимуществам полярографии следует отне-
и возможность определения ряда ионов, присутствующих в рас-
С оре, без их предварительного разделения и возможность осуще-
ствления практически неограниченного количества повторных
С з^ерений в одной и той же пробе. Метод полярографии успешно
11 пОльзуется для определения содержания в сточных водах тяже-
ь# металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, ко-
бальта, никеля, титана, хрома, марганца. Кроме металлов поляро-
графическим методом в сточных водах определяют ПАВ, аромати-
ческие углеводороды, нитраты.
Цонометрия — анализ, основанный на использовании ион-се-
дективных электродов, представляющих собой электрохимиче-
ские полуэлементы, для которых разность потенциалов на границе
раздела фаз электродный материал — электролит зависит от ак-
тивности определяемого иона в исследуемой среде. В настоящее
время предложено несколько десятков типов ион-селективных
электродов для обнаружения К+, Na+, Ca2+, Cu2+, Cd2+, Pb2+, CN~,
Г, Br~, Cl~, F~, N0^ и др. В анализе вод их используют для опреде-
ления фтора, нитратов.
Колориметрия — метод анализа, основанный на сравнении ка-
чественного и количественного изменения световых потоков при
их прохождении через исследуемый и стандартный растворы. Оп-
ределяемый компонент с помощью химической реакции перево-
дят в окрашенное соединение, после чего измеряют интенсив-
ность окраски полученного раствора.
Систематический анализ состава сточных вод, сбрасываемых
промышленными предприятиями и предприятиями коммунально-
го хозяйства, необходим для проверки эффективности работы очи-
стных сооружений, оценки воздействия сбрасываемых сточных вод
на водоприемники, разработки мероприятий по совершенствова-
нию работы очистных сооружений и для осуществления дополни-
тельных мер по охране водных объектов. Контроль за работой очи-
Стных сооружений и сбросом сточных вод имеет целью прекраще-
ние или предупреждение загрязнения водоемов и водотоков неочи-
^Нными и недостаточно очищенными сточными водами.
§ 3.7. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД ОТ ПРИМЕСЕЙ
Любой вид сточных вод (бытовые, промышленные, атмосфер-
1е) Должен быть подвержен очистке до состояния, чтобы их
не нарушал нормативов качества воды в водном объекте.
°чные воды очищают от примесей механическими, химически-
193
ми, физико-химическими, биологическими и термическими
тодами. Все эти методы могут работать в режиме рекуперации
деструкции. Первый режим предусматривает извлечение из то
ных вод и дальнейшую переработку ценных веществ. Второй
разрушение загрязняющих веществ путем окисления или
новления и последующее удаление этих продуктов из воды в
газов или осадков.
Очищенную сточную воду перед выпуском в водоем подверГа
ют дезинфекции для уничтожения болезнетворных микроорга
низмов. Технология очистки сточных вод развивается в направле-
нии интенсификации процессов биологической очистки, сочета.
ния биологической очистки с физико-химической доочисткой
что дает глубоко очищенные сточные воды.
В результате механической очистки, которая может быть ло-
кальной или в составе общих сооружений, из сточной воды удаля-
ются нерастворимые — взвешенные и плавающие — коллоидные
загрязнения. Крупные загрязнения задерживаются решетками,
минеральные (песок, шлак) — мелкоячеистыми сетками, основ-
ная масса нерастворимых загрязнителей задерживается в отстой-
никах. Для удаления плавающих загрязнителей применяют жиро-
ловки, нефтеловушки, маслоотделители и др., а также флотаторы,
в которых пузырьки воздуха поднимают флотируемые вещества на
поверхность и удаляют их.
Химические методы очистки применяют для удаления из сточ-
ных вод растворимых примесей. Наиболее распространенные ме-
тоды нейтрализации, осаждения и окисления.
Нейтрализация — это химическая реакция, ведущая к уничто-
жению кислотных свойств раствора с помощью щелочей, а щелоч-
ных свойств раствора — с помощью кислот. Поскольку химиче-
ская природа отходов может быть различной, то для нейтрализа-
ции одного вида отходов необходимо уменьшить кислотные свой-
ства раствора, а для другого вида отходов — щелочные свойства.
Для выделения из сточных вод ценных или загрязняющих ве-
ществ используются реакции осаждения. Приведем некоторые
примеры этих реакций.
1. Осаждение алюмината, образующегося в результате травле
ния или анодирования:
2Na[Al(OHL] + H2SO3 -> Na2SO4 + 2AI(OHJ 4- + 2H2O C\'3
2. Осаждение соединений железа, образующихся при
нии стали:
194
г
feh + °2 + 6Са(ОНJ -> 2Fe3O4 I + 6СаС12 + 6Н2О 1
S04 + Са(ОНJ -> Fe(OHK 4 + CaSO4 J C.37)
3. Осаждение фосфатов, образующихся в городских сточных
A12(SO4K -> 2A1PO4 I + 3SO
рОз- + FeCl3 -> FePO4 4 + ЗСГ J C.38)
Любая реакция окисления — восстановления есть окисление од-
лйх компонентов и восстановление других. Наиболее распростра-
ненными окислителями являются: кислород, озон, хлор, пере-
кись водорода; восстановителями — хлорид, диоксид серы, серо-
водород- Окислительно-восстановительные реакции используют-
ся для превращения токсичных веществ в безвредные например
Си2+ -> Си по реакции:
3Cu2+ + 2Fe -> 3Cu + 2Fe3+ C.39)
Реакция C.39) может осуществляться, например, пропускани-
ем выщелочных вод, образовавшихся при извлечении меди из
руды, через железный лом. Образовавшаяся элементарная медь
осаждается, фильтруется и извлекается.
Биохимические методы считаются основными для обезврежи-
вания органических примесей, которые окисляются микроорга-
низмами, то есть происходит минерализация органического веще-
ства в процессе использования его в качестве питания микроорга-
низмами (аэробные процессы). Эти процессы могут проходить в
естественных условиях, например на полях фильтрации, где со-
держится микробная масса (например, активный\'ил).
Для успешного протекания реакции биохимического синтеза
Необходимо присутствие в сточных водах соединений биогенных
Цементов и микроэлементов. Основными из них являются N, S,
> К. Их содержание в сточных водах нормировано. При их нехват-
е в сточные воды вносят различные азотные, фосфорные, калий-
Ь1е Удобрения. Эти элементы в достаточных количествах содер-
аТ
аТся в бытовых стоках, поэтому при совместной очистке бытовых
промышленных сточных вод добавлять биогенные вещества не
Д
g Бактерии, входящие в состав активного ила, способны перера-
ц. Ь1вать только те сточные воды, из которых сформировался этот
ИвНый ил, поэтому если в состав очищаемых промышленных
.¦..-¦¦ 195
стоков будут введены новые вещества, то потребуется время, чТо
бы бактерии, способные окислить именно эти вещества, размц0\"
жились в достаточном количестве и смогли обеспечить наиду^
шую очистку. Иногда даже приходится завозить на вновь создавав
мое предприятие активный ил с другого предприятия, где очиш/
ются аналогичные по составу воды и где в активном иле наибодр
распространены нужные виды бактерий.
К сожалению, не всякие сточные воды могут быть очищець.
биохимическими методами. Нормы на содержание вредных ве-
ществ в сточных водах, поступающих на биологические очистные
сооружения: А13+ — 5 мг/л; Fe3+— 5 мг/л; Сг6+ — 0,1 мг/л; Mg2+ ^
1000 мг/л. Не все органические вещества разлагаются на станциях
биохимической очистки. Так, практически не разрушаются бен-
зин, мазут, красители и др.
После биологической очистки могут остаться органические
вещества, плохо усваиваемые микробами. Лучший способ их уда-
ления — адсорбция активированным углем. Активированный
уголь регенерируется при нагревании. Обычно сточные воды про-
пускают через колонки с активированным углем, где обеспечен
контакт с ним в течение 20—40 мин. Это весьма эффективный ме-
тод, он позволяет очистить сточные воды до БПК < 1 мг Сул
(меньше ГОСТа). Метод имеет сравнительно простое аппаратур-
ное оформление.
Адсорбция активированным углем эффективна для большин-
ства органических соединений и используется для очистки быто-
вых стоков, жидких отходов перегонки нефти, фенолов, ксилола,
ароматических углеводородов. Биогенные элементы — азот и фос-
фор, вызывающие гибель водоемов, удаляют из сточных вод\'
азот — физико-химическим методом (ионным обменом) в сочета-
нии с биологическим методом, а фосфор — химическим осаЖД6\'
нием с применением солей железа и алюминия или извести.