Распределение выбросов производственной пыли презентация

Содержание

Распределение выбросов производственной пыли, % строительные материалы — 34,7; тепловые электростанции — 29,5; автотранспорт — 15,8; черная металлургия — 12,4; химическая промышленность — 4,6; цветная металлургия — 2,2;

Слайд 2

Слайд 3Распределение выбросов производственной пыли, %
строительные материалы — 34,7;
тепловые электростанции —

29,5; автотранспорт — 15,8;
черная металлургия — 12,4;
химическая промышленность — 4,6; цветная металлургия — 2,2; нефтеперерабатывающая промышленность — 0,5;
прочие — 0,3

Слайд 4Пылевые частицы имеют большую суммарную поверхность (высокую биологическую и химическую активность).


Некоторые вещества в аэродисперсном состоянии приобретают новые, опасные свойства (способность взрываться).


Слайд 5Частицы промышленной пыли имеют разнообразную форму и размеры и даже при

одной и той же массе оседают с разной скоростью.
Поэтому аппаратура пылеулавливания многообразна, хотя в ее основе лежат немногие основные принципы

Слайд 64 группы современных аппаратов для обеспыливания отходящих газов
механические обеспыливающие устройства, в

которых пыль отделяется под действием гравитационных, инерционных или центробежных сил;
мокрые или гидравлические аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью;
пористые фильтры, удерживающие тонкую пыль;
электрофильтры, в которых осаждение пыли осуществляется за счет ионизации газа и содержащихся в нем пылинок.

Слайд 7Механические обеспыливающие устройства используются для предварительной очистки отходящих газов; выбор оптимального

типа аппаратуры определяется гранулометрическим составом пыли.

Слайд 8Простейшие аппараты - осадительные камеры. Для освобождения газов от грубодисперсной пыли

(размер частиц 500—50 мкм) и обеспечивают степень очистки 40—50%.




Из инерционных аппаратов центробежного действия наибольшее распространены циклоны.

Слайд 9Распростанены мокрый (гидравлический) способ очистки промышленных газов от пыли, имеющий высокую

эффективность и требующий значительно меньших затрат по сравнению с методом сухой очистки.

Слайд 10Мокрая очистка
В полых и насадочных аппаратах запыленные газы пропускают через поток

распыляемой, разбрызгиваемой или стекающей по насадке жидкости. Частицы пыли захватываются потоками промывной жидкости и осаждаются в аппарате, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу, для частиц пыли размером более 10 мкм.

Слайд 12Мокрая очистка
В барботажных и пенных аппаратах запыленные газы пропускаются сквозь слой

жидкости или пены; большая поверхность соприкосновения газа с жидкостью (пеной) обеспечивает высокую степень его очистки от взвешенных частиц, улавливается до 99% частиц размером от 2 мкм и более.

Слайд 13Мокрая очистка
Мокрые газоочистные аппараты ударно- инерционного типа по принципу инерционного осаждения

частиц во время преодоления очищаемыми газами препятствия или при резком изменении направления движения газового потока над поверхностью жидкости.
Их производительность по газу составляет от 2500 до 90 000 м3/ч, а эффективность очистки составляет 98— 99,6%.

Слайд 14Фильтрация через пористые перегородки
Высокая степень очистки, чем сухое или мокрое пылеулавливание;

стабильная работа в широком диапазоне температур, физико-химических свойств улавливаемых частиц и расхода газа.
Недостаток: необходимая регенерация фильтра

Слайд 15Промышленные фильтры условно делят на два класса: тканевые и зернистые.
тканевые рукавные

фильтры, состоящие из ряда тканевых рукавов с заглушенным верхним отверстием, которые укреплены в металлическом кожухе.

Слайд 16Зернистые фильтры
Возможность работы в агрессивных средах и при высоких температурах, выдерживать

большие механические нагрузки и перепады давления.



В качестве фильтрующих материалов используют песок, гальку, шлаки, кокс, графит, древесные опилки и другое дешевое и доступное сырье.

.

Слайд 17Различают фильтры насыпные с неподвижным фильтрующим веществом и фильтры с движущейся

средой и непрерывным удалением из установки частиц зерен.
Недостаткок:частая регенерация

Слайд 18Электрофильтры
Принцип действия электрофильтра - пылевидным частицам сообщается заряд, после чего они

осаждают на противоположно заряженном (осадительном) электроде, откуда пыль периодически удаляют.




Слайд 19В сухих электрофильтрах улавливают твердые частицы, которые удаляются с осадительного электрода

встряхиванием.
В мокрых электрофильтрах можно улавливать не только твердые, но и жидкие примеси отходящих газов (туманы) которые смываются с поверхности электродов водой.

Слайд 20Очистка атмосферных выбросов от кислых компонентов.
Основные методы очистки:
Адсорбционные методы основаны

на избирательном поглощении газов или паров жидкостями на поверхности раздела фаз.
Абсорбционные методы очистки газов основываются на физической сорбции компонентов отходящих газов твердыми телами.
Каталитические методы основаны на каталитических реакциях окисления или восстановления кислых компонентов с последующим их выделением.

Слайд 21Очистка газов от оксидов углерода.
1. Поглощение СО2 растворами этаноламинов:
2RNН2 +

С02 + Н20 = (RNН3)2СО3

(RNН3)2СО3 + С02 + Н20 = 2RNН3НСО3

2RNН2 + С02 = RNНСООNH3R

2. Поглошение СО2 холодным метанолом, цеолитами

Слайд 22Очистка газов от диоксида серы
Диоксид серы S02 оказывает сильное токсическое действие

уже при концентрации в воздухе 0,25 - 0,50 мг/м3, а при средней концентрации более 0,50 мг/м3 отмечается повышение смертности и числа госпитализаций.
В нашей стране на S02 установлены следующие предельно допустимые концентрации: ПДКр.з. - 10 мг/м3, ПДКм.р - 0,03 мг/м3 и ПДКс.с - 0,005 мг/м3. (рабочей зоны, максимально разовая, среднесуточная)

Слайд 23Очистка газов от диоксида серы
Три основные группы методов очистки:
1) аммиачные методы,

позволяющие получать сульфит и гидросульфит аммония, которые используются как товарные продукты;

Слайд 24Аммиачный метод
NH4OH + S02 + Н20 = (NН4)2S03 + 2Н20

S02 +

(NН4)2S03 + Н20 = 2NН4НS03

2(NН4)2S03 +O2 = 2(NН4)2S04

(NН4)2S03 + 2HNO3 = NH4NO3 + SO2 + H2O
2NН4НS03 + HNO3 = NH4NO3 + SO2 + H2O
товарный диоксид серы и соли аммония находят широкое применение в качестве удобрений (газ содержит 15-30% SO2):


Слайд 252)методы нейтрализации - высокая степень очистки газов, но образуются побочные продукты

сульфиты и сульфаты, не имеющие широкого спроса в народном хозяйстве


Слайд 26Метод нейтрализации
Содовый метод - пропускание отходящих газов через раствор соды
2Nа2СО3

+ S02 + Н20 → 2NаНСО3 + Nа2S03
2NаНСО3 + S02 → Nа2S03 + 2С02 + Н20
Nа2S03 + S02 + Н20 → 2NаНS03

Образующийся раствор взаимодействует с оксидом цинка:
NаНS03 + ZnO → ZnSO3 + NaOH
Сульфит цинка обжигают:
ZnSO3 = ZnO + S02

Слайд 27Метод нейтрализации
При очистке отходящих газов сернокислотной промышленности используется известковый метод -

поглощение S02 и тумана серной кислоты суспензией оксида кальция СаО.
Н2S04 + СаО = СаS04 + Н20
S02 + СаО + 2Н20 = СаS03 * 2Н20
СаS03 + 2Н20 + 1/202 = CaSO4 * 2Н20
Степень очистки газов известковым методом достигает 85%, а технологическое оборудование отличается простотой и надежностью

Слайд 283) методы каталитического окисления S02 до S03 с последующим получением разбавленной

серной кислоты.
В качестве катализаторов для доокисления S02 до S03 используются пиролюзит, активированный уголь и ряд других веществ,
в качестве окислителей - кислород воздуха, озон О3, надсерная кислота Н2S208.

Слайд 30Очистка отходящих газов от сероводорода
Сероводород - сильный нервно-токсичный яд, при

вдыхании которого в концентрации 1мг/л почти мгновенно развивается отравление, которое оканчивается смертью от остановки дыхания.

Слайд 31Окислительные методы
Поглощение H2S водными растворами Na2CO3, K2CO3, NH3 с последующим окислением

кислородом воздуха до элементарной серы.

Слайд 322Н2S + 02 = 2Н2О + 2S
мышьяково- содовый метод
Nа4АsS502 +

Н2S = Nа4Аs2S6О + Н2О
Nа4Аs2S6О + 1/202 = Nа4АsS502 + S↓
Достоинства: высокая степень очистки (90 - 98%) и селективность поглощения Н2S, в присутствии больших количеств С02.

Слайд 33Фосфатный метод
Для газов содержащих смесь СО2 и Н2S:
Н2S + К3Р04 =

К2НР04 + КНS
Для очистки газов, не содержащих С02, обычно используют 40 - 50%-ный раствор К3Р04;
в присутствии С02, во избежание осаждения гидрокарбоната - 35%-ный раствор.

Слайд 34При пропускании газов через слой болотной руды протекала реакция
Fе203 + ЗН2S

= Fе2S3 + ЗН20
после чего через аппарат пропускали воздух:
2Fе2S3 + 302 = 2Fе203 + 6S↓
В последующем эти стадии совместили, добавляя необходимое количество кислорода или воздуха.

Слайд 35Очистка отходящих газов от оксидов азота
Наиболее устойчив в атмосферном воздухе диоксид

азота N02, в который переходят постепенно другие оксиды азота, выброшенные в атмосферу. ПДКм.р, и ПДКс.с для этого газа составляют 0,085 мг/м3 , а в воздухе рабочих зон промышленных предприятий ПДКр.з N02 равна 5 мг/м3 .

Слайд 36Классы методов очистки газов от соединений азота в зависимости от источника

выброса

Окислительные , восстановительные, сорбционные

Слайд 37Окислительные методы
Основаны на окислении оксида азота кислородом воздуха, озоном, водными растворами

Н202, КМn04, K2Cr2O7, КClO3, HNO3 и ряда других.

Окисление NО до N02 проводится в газообразной или жидкой фазе с последующим получением азотной кислоты.

Окисление NО в жидкой фазе протекает с несколько меньшей скоростью, чем в газообразной, причем лимитирующей стадией процесса является скорость растворения кислорода.

Слайд 38Для интенсификации процесса улавливания оксидов азота используют более сильные окислители, чем

кислород, например озон или озоно-кислородную смесь.
При введении озона в жидкую рабочую смесь протекает реакция:
2N0 + О3 + Н20 = 2НNО3
А окисление NО в газовой фазе позволяет использовать лишь один атом О в молекуле О3:
N0 + О3 = NO2 + 02

Слайд 39Альтернативные окислители
Скорость процесса окисления NО существенно возрастает при замене кислорода или

озона жидкими окислителями, т. е. водными растворами Н202, КМn04, КBrО3, НNО3, (NН4)2Сr207, Nа2Сr04, К2Сr207

Слайд 41Аппараты
Высокие скорости процесса достигаются в полых распылительных аппаратах за счет развитой

поверхности взаимодействующих фаз, такие аппараты широко используются в очистных сооружениях.

Слайд 42Катализаторы
Эффективность очистки отходящих газов, скорость окисления NO существенно возрастают в присутствии

катализаторов.
В качестве которых используются гранулы полиэтилена, шамот, известняк, динас, кокс, пропитанный солями Mn, Сu, Сr, доломит, оксид алюминия, стекловолокно, силикагель и др.

Слайд 43Восстановительные методы
Восстановление до нейтральных продуктов жидкими или газообразными восстановителями в присутствии

катализаторов или под действием высоких температур.
При нормальной температуре в присутствии кислорода самопроизвольно протекает процесс окисления оксида азота NО:
NО → N203 → N02 → N204 → N205

Слайд 44Процессы NO
С возрастанием температуры идет обратный процесс:

Слайд 45Наиболее высокой каталитической активностью отличаются катализаторы на основе сплавов платины, родия,

палладия. Их содержание в катализаторах колеблется от 0,1 до 2%, а в качестве носителя применяют оксид алюминия, керамику, силикагель, металлическую ленту и другие материалы.
Высокая степень очистки газов от оксидов азота - остаточное содержание в газовых выбросах не превышает 5 * 10-4 %.

Катализаторы

Слайд 46Восстановители
В качестве восстановителей в очистных сооружениях используют метан, водород, природный газ,

пары керосина, аммиак, нефтяной и коксовый газы, азотоводородную смесь.

Слайд 47Схемы реакции
Восстановление оксидов азота протекает по схемам:
4NО + СН4 = 2N2

+ С02 + 2Н20
2N02 + СН4 = N2 + С02 + 2Н20
или
2NО + 2СО = N2 + 2С02
2N02 + 4СО = N2 + 4С02
или
2NО + 2Н2 = N2 + 2Н20
2N02 + 4Н2 = N2 + 4Н20
или
6NО + 4NН3 = 5N2 + 6Н20
6N02 + 8NН3 = 7N2 + 12Н20

Слайд 49Очистка отходящих газов от аммиака.
Аммиак NН3, являющийся исходным сырьем для производства

азотной кислоты и находящий применение во многих химических производствах, обладает токсическими свойствами и вызывает раздражение слизистых оболочек, ожоги, удушье.
В воздухе рабочей зоны его ПДКр.з. составляет 20 мг/м3, а в воздухе населенных пунктов ПДКм.р. и ПДКс.с. не превышают 0,2 мг/м3.

Слайд 50Способы очистки
Простейшим способом очистки отходящих газов от аммиака является его абсорбция

водой.
Иногда водную очистку дополняют доочисткой раствором серной кислоты с получением сульфата аммония:
2NНЗ + Н2S04 = (NH4)2S04
Этот процесс практически необратим и его можно проводить в простых одноступенчатых аппаратах.

Слайд 52Очистка отходящих газов от галогенов и их соединений
Основными источниками поступления в

атмосферу соединений фтора являются производства фосфорных удобрений, фтороводородной кислоты и ее солей, фторорганических соединений и металлического алюминия.

В дымовые газы фтор поступает в виде НF, SiF4 и тумана Н2SiF6. Для их выделения используют методы сухой и мокрой абсорбции




Слайд 54Сухая очистка от НF
В качестве сухих хемосорбентов используют известняк СаСО3, активированный

оксид алюминия Аl203.
При пропускании сквозь слой молотого известняка отходящих газов протекает реакция:
2НF + СаСО3 = СаF2 + Н20 + СО2
Отработанный хемосорбент содержит 80—95% СаF2 и используется как товарный флюорит.
Степень очистки газовых выбросов от НF достигает 95%.

Слайд 55Мокрая очистка от НF
В основе очистки фторсодержащих газов методом мокрой абсорбции

лежит улавливание НF и SiF4 водой в насадочных или пенных колоннах.
Газообразный фтороводород растворяется в воде:
НF(г) +Н20 = НF(ж) = Н3О+ + F-
равновесие сильно сдвинуто вправо.
Парциальное давление НF над водным раствором очень мало и зависит от температуры и содержания НF в жидкой фазе: при повышении ее до 1 % и выше орошающая жидкость заменяется.

Слайд 56Основные источники поступления хлора и его соединений в атмосферу
1. Промышленное получение

хлора и щелочей методом электролиза хлоридов.
2. Переработке руд титана, ниобия, тантала и других металлов методом хлорирующего обжига.
3.Получение соляной кислоты и многих хлорорганических соединений.
4.Печи сжигания хлорсодержащих промыш-ленных отходов и бытового мусора, содержащего полимерные материалы.

Слайд 57Способы очистки от хлора
Абсорбционные
Хемосорбционные
Сорбенты: вода, растворы щелочей, водорастворимых органических

соеди-нений и в ряде случаев органические растворители;
чаще всего едкий натр, сода, известковое молоко.

Слайд 58Проблемы выделения НСl
НСl выделяют абсорбцией водой или щелочными растворами в разнообразных

аппаратах - насадочных скрубберах, в аппаратах пенного типа и т. п.

Слайд 59
Недостатком поглощения НСl водой в насадочных аппаратах является интенсивное образование тумана

капельно-жидкой соляной кислоты, улавливание которой происходит менее интенсивно, чем газообразного НСl. Поэтому степень извлечения НСl этим методом не превышает 88%.

Слайд 60Проблема утилизации НСl
Утилизация НСl отходящих газов представляет сложную проблему современной химической

промышленности.
Ряд направлений возможного использования хлороводорода из промышленных газов:

переработка в концентрированную соляную кислоту;

2) получение хлоридов некоторых металлов (СаСl2, FеСl2, ZnCl2, ВаСl2 и др.);
3) использование для целей гидрохлорирования и окислительного хлорирования органических соединений;

4) переработка в хлор методами простого и каталитического окисления, электролиза и химической конверсии

Слайд 61Очистка отходящих газов от углеводородов
Для рекуперации газообразных углеводородов и паров органических

веществ наибольшее распространение получили методы адсорбции.
Адсорбент - активные угли. Периодические адсорберы со стационарным слоем адсорбента работающие по четырех-, трех- и двухфазному циклам:
адсорбция
десорбция
сушка
4. охлаждение

Слайд 62Источники поступления Hg в атмосферу
1.Предприятия цветной металлургии
2.Теплоэнергетики
3.Химической и др.

отраслях

В зависимости от состава и объема ртутьсодержащих выбросов их очистку проводят:
1.Физическими методами (конденсационные, абсорбционные, адсорбционные)
2.химическими (хемосорбционные) методами.

Слайд 63Очистка от ртути
Для предварительной очистки концентрированных по ртути газов используют физические

методы- адсорбцию активным углем.

Присутствующий в сухих газовых потоках диоксид серы дезактивирует адсорбент, резко снижая его поглотительную способность по отношению к ртути.
При наличии в очищаемых газах кислорода и паров воды в адсорбенте происходит окисление SO2:

SO2 + H2O + 0,5O2 → H2SO4

Образующаяся серная кислота взаимодействует с ртутью с образованием HgSO4.

Слайд 64Высокотемпературное обезвреживание газов
Прямое сжигание применяют для обезвреживания газов от легко окисляемых

токсичных, а также дурно пахнущих веществ. Оно применяется для обезвреживания практически любых паров и газов продукты сжигания, которых менее токсичны, чем исходные вещества. Процесс проводят в обычных топочных устройствах, в промышленных печах и топках котельных агрегатов, а также в открытых факелах.

Слайд 66Тема 4. ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД
Методы очистки сточных вод можно условно подразделить

на:
Деструктивные методы очистки сводятся к разрушению загрязняющих воду веществ путем их окисления или восстановления. Образующиеся при этом продукты распада удаляются из воды в виде осадков или газов или остаются в ней в форме растворимых минеральных солей.
Регенеративные методы позволяют извлекать и утилизировать содержащиеся в воде ценные вещества. Регенеративные методы далеко не всегда очищают воду до такого состояния, в котором ее можно сбрасывать в водоемы. В этих случаях воду доочищают деструктивными методами

Слайд 67Основные стадии очистки сточных вод
механическая очистка, предназначенная для освобождения воды от

взвешенных и коллоидных частиц.
удаление из воды растворенных в ней химических соединений физико-химическими, химическими, электрохимическими, биологическими методами.

Во многих случаях приходится применять комбинации из указанных методов

Слайд 68Основные методы очистки сточных вод
для удаления грубодисперсных частиц - отстаивание, флотация,

фильтрация, осветление, центрифугирование;

2) для удаления мелкодисперсных и коллоидных частиц - коагуляция, флокуляция, электрические методы осаждения;

3) для очистки от неорганических соединений - дистилляция, ионообмен, обратный осмос, реагентное осаждение, методы охлаждения, электрические методы;

Слайд 69Основные методы очистки сточных вод
4) для очистки от органических соединений -

экстракция, абсорбция, флотация, ионообмен, реагентные методы; биологическое окисление; жидкофазное окисление, озонирование, хлорирование, электрохимическое окисление;

5) для очистки от газов и паров - отдувка, нагрев, реагентные методы;

6) для уничтожения вредных веществ - термическое разложение.

Слайд 70Очистка сточных вод от взвешенных частиц
Сравнительно крупные частицы размером более 15

- 20 мм задерживают методом процеживания.
С этой целью на пути движения сточных вод устанавливают разнообразные решетки, сетки и сита, которые могут быть подвижными или неподвижными;
нередко их совмещают с дробилками для измельчения загрязнений.

Слайд 71Основные стадии очистки СВ

Слайд 72Песколовки
После процеживания сточные воды поступают в песколовки, предназначенные для отделения более

мелких минеральных примесей с относительно высокой плотностью.

Слайд 73При движении воды в резервуаре песколовки на ее дно оседают взвеси

с диаметром зерен более 0,25 мм.

Осадок с помощью скребков перемещается в специальный бункер, откуда удаляется на песковую площадку для обезвреживания.

Песколовки облегчают условия работы сооружений для дальнейшей очистки стоков.

Слайд 74Для выделения более мелких органических и минеральных взвесей используется метод отстаивания

с использованием первичных и вторичных отстойников:
первичные устанавливают перед сооружениями для биологической очистки воды,
вторичные используют для осветления сточных вод, уже прошедших биологическую очистку.
Различают отстойники периодического и непрерывного действия. По направлению движения воды они делятся на горизонтальные, вертикальные и радиальные.

Слайд 76Для удаления всплывающих примесей: масел, жиров, смол, нефти и нефтепродуктов, плавающих

на поверхности сточных вод используют различной конструкции маслоуловители, жироловки, нефтеловушки.
Отделение этих примесей от воды осуществляется за счет разности их плотностей.

Слайд 78Механические примеси нередко отделяют на гидроциклонах и центрифугах, где частицы взвеси

выделяются из воды под действием центробежных сил. Гидроциклоны очень просты по устройству и обслуживанию, компактны, дешевы и имеют высокую производительность.
Механическая очистка сточных вод обычно является предварительной и предшествует более глубоким методам очистки стоков.

Слайд 79Для отделения тонкодиспергированных твердых или жидких веществ, не осевших при отстаивании,

используется фильтрование. При очистке сточных вод используют фильтры с сетчатыми элементами и фильтры с фильтрующим зернистым слоем.

Слайд 80Физико-химические методы очистки сточных вод
ФХ - методы для освобождения стоков от

тонкодиспергированных взвесей, не улавливаемых фильтрацией, и растворимых газов, неорганических и органических соединений. Удаляются токсичные, биохимически не окисляемые соединения.

Слайд 81Флотация
Для удаления из сточных вод тонкодисперсных нерастворимых взвесей, которые отстаиваются очень

медленно, применяют флотацию.

Слайд 82Флотация
Флотационные установки широко применяют для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих, целлюлозно-бумажных, кожевенных,

машиностроительных, пищевых, химических и других производств, при производстве клея и искусственного волокна, рафинировании масел, также для выделения активного ила после биохимической очистки.

Слайд 84Метод адсорбции
Для глубокой очистки сточных вод от растворимых органических соединений (фенолов,

пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей и т. д.) используют метод адсорбции, эффективность которого колеблется от 80 до 95% в зависимости от химической природы адсорбента, величины адсорбирующей поверхности, а также от структуры и свойств улавливаемых примесей.

Слайд 85Метод адсорбции
Очищаемую воду пропускают через фильтр, загруженный сорбентом (динамическая адсорбция), после

насыщения загрязняющими веществами сорбент отделяют от очищенной воды отстаиванием или фильтрацией (статическая адсорбция).
Самым эффективным, но и самым дорогим сорбентом, применяемым в схемах водоочистки, является активированный уголь. Дешевле – торф, его сжигают.

Слайд 86Ионообменная очистка
Для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля,

свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца), а также соединений мышьяка, фосфора, цианидов используется ионообменная очистка, позволяющая не только освобождать воду от загрязнения токсичными элементами, но и улавливать для повторного использования ряд ценных химических соединений.

Слайд 87В процессах водоочистки используют природные неорганические и органические иониты
цеолиты, глинистые минералы,

фторапатит, гидроксилапатит
К органическим - гуминовые кислоты почв и углей.
И синтетические иониты: неорганические (силикагели и труднорастворимые оксиды и гидроксиды алюминия, хрома, циркония) и органические (главным образом ионообменные смолы).

Слайд 89Ионообменные смолы
В водоочистных сооружениях - синтетические ионообменные смолы, высокомолекулярные соединения:
при контакте

с катионитом
RS03Н + NаСl = RSО3Nа + НСl
при контакте с анионитом
RОН + NаСl = RСl + NаОН
В воде иониты не растворяются, а набухают, причем размеры их микропор возрастают от 0,5 - 1,0 нм до 4 нм, а объем ионита увеличивается в 1,5 - 3,0 раза. Набухание влияет на селективность ионита, так как при малом размере его пор крупные ионы не могут достичь внутренних функциональных групп.

Слайд 90Экстракция
Для очистки сточных вод от фенолов, масел, органических кислот и других

вредных органических примесей. Экстрагенты - органические раствори-тели, нерастворимые в воде: бензол и некоторые его производные, серо-углерод, тетрахлорид углерода, минеральные масла.

Слайд 91Требования к экстрагенту:

1) растворять извлекаемое вещество гораздо лучше, чем вода,

т. е. обладать высоким коэффициентом распределения;
2) обладать хорошей селективностью по отношению к извлекаемым примесям;
3) иметь низкую растворимость в сточной воде и не образовывать с ней устойчивых эмульсий;
4) существенно отличаться от сточной воды по плотности, так как значительная разность плотностей обеспечивает быстрое и полное разделение фаз;
5) регенерироваться простым и дешевым способом;
6) не взаимодействовать с извлекаемым веществом, так как это может затруднить регенерацию экстрагента и увеличить его потери;
7) по возможности не быть токсичным и взрывоопасным и не вызывать коррозии материала аппарата.

Слайд 92Экстракция
Экстракция осуществляется в колонных и других аппаратах с насадкой.
Если плотность экстрагента

меньше плотности воды, его подают в аппарат снизу, в противном случае - сверху. После насыщения извлекаемой примесью экстрагент направляют в отстойники, где происходит разделение жидкостей, а воду - на дальнейшую обработку.

Слайд 93Целесообразность
Определяется ценностью извлекаемых примесей и их концентрацией. Для каждого вещества существует

«концентрационный предел» рентабельности его экстрагирования.

Слайд 94Эвапорация и десорбция
Сточные воды с летучими примесями (сероводородом, сероуглеродом, аммиаком и

др) используются методы эвапорации и десорбции.
Эвапорацию (отгонку с водяным паром) сточных вод осуществляют в периодически действующих аппаратах или в дистилляционных колоннах непрерывного действия.

Слайд 95Десорбцию летучих примесей инертными малорастворимыми газами (азот, диоксид углерода) обычно проводят

в тарельчатых, насадочных и распылительных колоннах.
Степень удаления летучих веществ из сточных вод увеличивается с ростом температуры газо - жидкостной смеси и поверхности контакта фаз.

Слайд 96Аэрация
Если сточные воды содержат дурно пахнущие вещества - меркаптаны, амины, сероводород,

альдегиды, некоторые углеводороды, они обязательно подвергаются дезодорации, т. е. устранению неприятного запаха.

Слайд 97Метод аэрации заключается в продувании воздуха через сточную воду. Недостаток метода

- не все загрязнения удается удалить и часть их остается в сточной воде.

Слайд 98Коагуляция и флокуляция
Эти методы требуют расхода реагентов и потому дороги.
Коагуляция -

это процесс укрупнения диспергированных частиц и объединения их в агрегаты под влиянием физических и химических процессов, самопроизвольно протекающих в растворе, или под влиянием внесенных в раствор специальных веществ - коагулянтов.

Слайд 99В процессах водоочистки в качестве коагулянтов используют соли железа (FeCl3), алюминия

(Al2(SO4)3), кремниевую кислоту, полиакриламид и вещества, обладающие высокими адсорбционными свойствами: глину, золы и шлаки, активированный уголь, гуминовые вещества.
Иногда для коагулирования достаточно изменить рН. Например, при подкислении бытовых стоков выпадают в осадок мыла и труднорастворимые в воде высокомолекулярные жирные кислоты. Удобно использовать в качестве коагулянтов феррохромовые шлаки: они одновременно нейтрализуют кислые стоки и освобождают их от взвесей и коллоидов

Слайд 100Метод коагулирования широко применяется при очистке сточных вод текстильных предприятий, фабрик

искусственного волокна, нефтеперерабатывающих заводов и заводов химической промышленности, а также стоков банно-прачечных предприятий.

Слайд 101Флокуляция
Процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений.
Флокуляцию

проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа и повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить расход коагулянтов и при этом ускорить процесс осветления сточных вод.

Слайд 103Электрохимические методы очистки сточных вод
Электрофлотация, электрокоагуляция, электродиализ, анодное окисление и катодное

восстановление - методы позволяют проводить очистку сточных вод непрерывно или периодически, использовать автоматизированные технологические схемы и извлекать из промышленных стоков ценные продукты.

Электрофлотация – процесс очистки сточных вод от взвешенных частиц при помощи пузырьков газа, образующихся при электролизе воды. На аноде образуются пузырьки кислорода, а на катоде – водорода.

Электрокоагуляция – процесс очистки сточных вод от взвешенных частиц. Под действием тока происходит растворение металла анода (железа или алюминия), которые в виде катионов встречаясь с гидроксидными группами, образуют гидроксиды металлов в виде хлопьев. Наступает интенсивная коагуляция.

Электродиализ - процесс очистки сточных вод основанный на разделении ионизированных веществ под действием электродвижущей силы, создаваемой в растворе по обе стороны мембраны.

Слайд 106Процессы анодного окисления разработаны для очистки сточных вод от цианидов, тиоцианатов,

аминов, спиртов, альдегидов, нитросоединений, азокрасителей, меркаптанов.
В процессе электрохимического окисления все эти, в том числе и достаточно сложные органические соединения полностью распадаются с образованием С02, Н20, NН3 или переходят в более простые и нетоксичные вещества, которые можно удалить из сточных вод другими методами.
Например:
CN- + 2OH- - 2e → CNO- + H2O
CNO- + 2H2O → NH4+ + CO32-
или
CNO- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N2 + 2H2O
Процессы катодного восстановления используют для извлечения из сточных вод и последующей рекуперации ионов тяжелых и редких металлов (свинца, ртути, хрома, олова).
Например:
Cr2O72- +14H+ + 12e → 2Cr3+ + 7H2O

Слайд 107Химические методы очистки сточных вод
Нейтрализация загрязняющих примесей, их окисление и восстановление.
Сточные

воды металлургических, химических, машиностроительных и некоторых других производств содержат большие количества кислот или щелочей.
Перед сбросом таких вод в водоемы или перед, использованием в технологических процессах их необходимо нейтрализовать. Практически нейтральными считаются воды, имеющие рН 6,5 - 8,5.

Слайд 108Способы проведения нейтрализации
смешение кислых и щелочных стоков,
фильтрование сквозь нейтрализующие материалы,

добавление реагентов,
сорбция кислых газов щелочными водами
сорбция аммиака кислыми водами.
Выбор способа нейтрализации зависит от объема и концентрации сточных вод, от режима их поступления, наличия и стоимости реагентов.
Нейтрализация смешением может быть осуществлена, если на одном или соседних предприятиях имеются и кислые, и щелочные стоки, не загрязненные другими компонентами.

Слайд 110Реагенты
Для нейтрализации кислых сточных вод в качестве реагентов используются щелочи (NаОН,

КОН), сода (Nа2СО3), аммиачная вода (NН40Н), карбонаты кальция и магния (СаСО3, МgСО3) и известковое молоко с содержанием извести ( Ca(OH)2 5 - 10% ).
При нейтрализации кислых стоков твердыми реагентами (магнезит, доломит, известняк и т. д.) или твердыми промышленными отходами (золы, шлаки сталеплавильного и доменного производства и т. д.) сточные воды очищают, фильтруя их сквозь слой реагента.
Для нейтрализации щелочных стоков используют отходящие газы, содержащие С02, S02, N02, N203 … Это позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих газов от вредных компонентов.

Слайд 111Очистка сточных вод с помощью окислителей и восстановителей.
Для перевода токсичных соединений,

содержащихся в ряде промышленных стоков, в менее токсичные с последующим удалением последних из сточных вод.
Этот метод связан с большим расходом реагентов и используется в тех случаях, когда опасные токсиканты (цианиды, соединения мышьяка) нельзя извлечь из сточных вод другими способами.

Слайд 112Окислители
В качестве окислителей используют хлор, озон О3, пероксид водорода Н202, пиролюзит

Мn02, перманганат калия КМn04.
Чаще всего в системах водоочистки используют хлор и хлорсодержащие соединения, способные выделять «активный» хлор. При введении хлора в воду образуются соляная и хлорноватистая кислоты:
Сl2 + Н20 = НСl + НСl0
Хлорноватистая кислота частично диссоциирует:
НСl0 = H+ +ClO-
Сумма соединений Сl2 + НСl0 + Сl0- называется свободным «активным» хлором.
Его источниками могут быть также хлорная известь Са(Сl0)2, гипохлориты (например, NаСlO), хлориты (например, NаСl02, диоксид хлора СlO2).

Слайд 113Процесс хлорирования проводят в хлораторах периодического и непрерывного действия.
В этих

установках сточные воды очищаются от сероводорода, гидросульфидов, метилсернистых соединений, фенолов, цианидов.

Слайд 114Очистка от цианидов
При обезвреживании вод от цианидов процесс проводят в щелочной

среде (рН=9).
1) CN- + 2OH- + Cl2 → CNO- + 2Cl- + H2O (цианаты)
2CN0- + 4OH- + 3Cl2 → CO2 + 6Cl- + N2 + 2H2O
При окислении цианидов «активным» хлором процесс можно проводить в одну ступень до получения цианатов.
CN- + ClO- → CNO- + Cl- (1)
Образовавшиеся цианаты легко гидролизуются до карбонатов:
CNO- + 2Н2О → CO32- + NН4+
Скорость гидролиза зависит от рН среды.
При рН=5,3 за сутки гидролизуется ~ 80% цианатов.

Слайд 115В двухступенчатом процессе цианиды окисляются до N2 и CO2.
На первой стадии

процесс протекает по реакции (1) На второй стадии:
2CNO- + 3ClO- + Н2О → 2CO2 + N2 +2ОН- + 3Cl-
рН в пределах 8-11.
Контроль полноты окисления проводят по остаточному «активному» хлору, концентрация которого должна быть не менее 5-10 мг/л.
Товарный хлорат кальция содержит до 33 % «активного» хлора, а гипохлорит кальция до 60%.

Слайд 116Пероксид водорода
Окислитель - пероксид водорода легко разлагает нитраты, нитриты, альдегиды и

фенолы, содержащиеся в сточных водах.
В кислой и щелочной средах он разлагается по уравнениям:
2H+ + H2O2 +2e- → 2H2O
2OH- + H2O2 + 2e- → 2H2O +2O2-
В кислой среде более отчетливо выражена окислительная функция, а в щелочной – восстановительная.
В кислой среде пероксид водорода переводит соли двухвалентного железа в соли трехвалентного, азотистую кислоту – в азотную, сульфиды в сульфаты. Цианиды в цианаты окисляются в щелочной среде (рН=9-12).
В разбавленных растворах процесс окисления органических веществ протекает медленно, поэтому используют катализаторы - ионы металлов переменной валентности (Fe2+, Cu2+, Mn2+, Co2+...)

Слайд 117Пероксид водорода
В процессах водообработки используют и восстановительные свойства H2O2 .
В

нейтральных и слабощелочных средах он легко взаимодействует с хлором и гипохлоридами, переводя их в хлориды:
H2O2 +Cl2 → O2 + 2HCl
H2O2 +NaClO → NaCl + O2 + H2O
Эти реакции используют при дехлорировании воды.
Н2О2 используется также для обесцвечивания сточных вод: при рН 7-10 пероксид водорода быстро разлагает активные красители, причем присутствие катализаторов (сульфатов железа или меди) ускоряет процесс разложения в 8 - 10 раз.

Слайд 118Окисление кислородом воздуха
Используют при очистке сточной воды от железа для окисления

соединений двухвалентного железа в трехвалентное с последующим отделением от воды гидроокиси железа.
4Fe2+ + O2 +2H2O → 4Fe3+ + 4OH-
Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+
Окисление проводят при аэрировании воздуха через сточную воду в башнях с насадкой. Образующийся гидроксид железа отстаивают в контактном резервуаре, а затем отфильтровывают.

Слайд 119Окисление кислородом воздуха
Кислородом воздуха окисляют также сульфидные стоки целлюлозных, нефтеперерабатывающих и

нефтехимических заводов.
Процесс окисления гидросульфидной и сульфидной серы :
S2- → S → S4O62- → S2O32- → SO32- → SO42-
При этом идет изменение рН.

Слайд 120Окисление пиролюзитом

Для очистки промышленных стоков от соединений мышьяка (Ш) успешно применяют

пиролюзит , состоящий в основном из диоксида марганца - Мn02, используя аппараты с мешалкой или фильтрование сточных вод сквозь слой пиролюзита
Н3АsО3 + Мn02 + Н2S04 = Н3Аs04 + МnS04 + Н2О
причем мышьяк (III) переходит в менее токсичный мышьяк (V).
Повышение температуры способствует увеличению степени окисления.
Оптимальный режим окисления - расход Мn02 четырехкратный по сравнению со стехиометрическим, кислотность воды 30-40 г/л, температура воды 70-8000С.

Слайд 121Озонирование
От фенолов, нефтепродуктов, сероводорода, соединений мышьяка, поверхностно-активных веществ, цианидов, канцерогенных ароматических

углеводородов, пестицидов и многих других токсичных примесей. Соединения металлов окисляются озоном до соединений высшей валентности. А патогенные микроорганизмы погибают в несколько тысяч раз быстрее, чем при ее хлорировании.

Слайд 122Озонирование
В сточную воду озон подают в виде озоно-воздушной или озоно-кислородной смеси

с содержанием озона не более 3%.
Озонирование промышленных сточных вод осуществляют в барботажных, насадочных, тарельчатых колоннах и других контактных аппаратах.
Процесс очистки ускоряют при совместном применении озона и ультразвуковой обработки или ультрафиолетового облучения сточных вод.
Так, ультрафиолетовое облучение ускоряет процесс окисления примесей в промышленных стоках в 102 - 104 раз.

Слайд 124Восстановительная очистка
Используются для сточных вод, содержащих легко-восстанавливаемые вещества. Часто применяются для

удаления из сточных вод соединений хрома, ртути, мышьяка. Хром (VI), содержащийся в некоторых промышленных стоках, восстанавливают до Сr3+ с последующим осаждением его в щелочной среде в форме гидроксида Сr(ОН)3.

Слайд 125Восстановители
В качестве восстановителей используют активированный уголь, органические отходы (например, газетную бумагу),

сульфат железа FeS04, гидросульфит натрия NаНS03, диоксид серы S02, водород.

Слайд 126Очистка от соединений Сr и Hg
4Н2Сr04 + 6NаНS03 + ЗН2S04 =

2Сr2(S04)3 + ЗNа2S04 + 10Н20
или
2СrО3 + ЗН2S03 (SO2 + H2O) = Cr2(S04)3 + ЗН20
Последний процесс позволяет сочетать улавливание хрома из сточных вод с очисткой отходящих газов от диоксида серы.
Ртуть неорганических соединений, содержащихся в сточных водах, сравнительно легко восстанавливается до металлической, которая затем выделяется отстаиванием, фильтрованием или флотацией.

Слайд 127Удаление тяжелых металлов
Hg, Cr, Cd,Co, Zn, Pb, Cu, Ni, Mn, As

и т.д.
В различных отраслях промышленности используются соединения тяжелых металлов, что приводит к загрязнению ими сточных вод.
Для удаления распространены реагентные методы очистки.
Перевод растворимых в воде веществ в нерастворимые при добавлении различных реагентов с последующим отделением образующихся осадков.

Слайд 128Осадение ионов металлов
В качестве реагентов для осаждения тяжелых металлов используют гидроксиды

кальция и натрия, карбонат натрия, сульфиды феррохромовый шлак и др.
Осаждение ионов металлов происходит в виде гидроксидов, при различных значениях рН, которое зависит от природы металла, концентрации, температуры, содержанию примесей.
Эффективность больше при совместном осадении нескольких ионов металлов

Слайд 129Характеристика процесса осаждения

Слайд 130Очистка от соединений ртути Неорганические соединения ртути
В производственных сточных водах может

присутствовать металлическая ртуть, неорганические и органические соединения Hg.
Неорганические соединения ртути : оксид HgO, хлорид (сулема) HgCl2 ,сульфат HgSO4 , сульфид (киноварь) HgS , нитрат Hg(NO3)2 и др. В них токсичны ионы Hg2+, поэтому наиболее опасны хорошо растворимые и легко диссоциирующие соли.

Слайд 131Органические соединения Hg
Органические соединения ртути применяют при консервировании древесины, для защиты

пластмасс, текстиля, бумажной массы и т.д. от плесневых грибов, а также как ядохимикаты. Органические соединения ртути весьма токсичны и отличаются от неорганических солей тем, что не дают реакции на ионы Hg. В водоемах ртуть под влиянием органических соединений, содержащихся в природных водах, превращается в сильнотоксичные соединения.

Слайд 132Очистка от металлической Hg
Металлическая ртуть может быть удалена из сточных вод

в процессах отстаивания или фильтрования.
Частицы, прошедшие с фильтратом или не успевшие осесть, окисляют хлором или NaOCl до HgCl2.
Затем воду обрабатывают восстановителем (NaHSO4 , Na2SO3) для их удаления и связывания остатков свободного хлора. Ртуть осаждают сульфидом натрия с последующим коагулированием образующегося сульфида ртути хлоридом железа.

Слайд 133Очистка от неорганической ртути
Для удаления из сточных вод ионов неорганической ртути

используют методы восстановления.
В качестве восстановителей применяют сульфид натрия Na2S, гидросульфит натрия NаНS03 или сероводород, которые переводят растворимые ионы ртути в труднорастворимый сульфид.
Произведение растворимости HgS в воде = 1,6*10-52, что отвечает остаточной концентрации в растворе = 2.5*10-21 мг/л.)
Затем обрабатывают раствор хлоридами натрия, калия, магния, кальция в количестве 0,1 г/л. В этих условиях сульфид ртути осаждается в виде гранул (добавляют коагулянты: сульфаты Al, Fe), который затем отфильтровывают.

Слайд 134Органические соединения
Их сначала разрушают с помощью сильных окислителей (например, газообразным хлором),

а затем после удаления избытка хлора, восстанавливают ее катионы Hg2+ до металлической Hg или переводят в труднорастворимые сульфиды с последующим удалением осадка.

Слайд 135Очистка от соединений Zn,Cu, Ni, Pb, Cd, Co.
При обработке кислых сточных

вод оксидом кальция и гидроксидом натрия ионы данных тяжелых металлов связываются в труднорастворимые соединения, состав которых зависит от рН среды.
При рН=7 осаждается гидроксид-сульфат цинка состава ZnSO4∙3Zn(OH)2, а при повышении рН до 8,8 составу осадка соответствует формула ZnSO4∙5Zn(OH)2.
В сильнощелочной среде твердая фаза представляет собой в основном гидроксид.

Слайд 136Общая схема выделения ионов металлов
В общем выделение данных ионов Ме2+ щелочами

основано на переводе их в труднорастворимые гидроксиды.
Ме2+ + 2ОН- = Ме(ОН)2↓
Для цинка выпадение в осадок его гидроксида соответствует рН=5,4. При рН=10,5 начинается растворение амфотерных гидроксидов цинка, а при достижении рН=12 происходит образование комплекса:
Zn(OH)2 + 2OH- = [Zn(OH)4]2-
Осаждение гидроксида меди происходит при рН=5,3.
Осаждение гидроксида никеля начинается при рН=6,7. Как и для меди его растворимость сильно зависит от рН.
Перечисленные металлы также хорошо отделяются от раствора в виде карбонатов или гидроксид-карбонатов ((МеОН)2СО3)↓.

Слайд 137Очистка от ионов свинца
Находящиеся в растворе переводят в осадок в виде

одного из трех труднорастворимых соединений:
Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2↓
2Pb2+ + 2OH- +CO32- = (PbOH)2CO3↓
Pb2+ + CO32- = PbCO3↓
Выпадение в осадок гидроксида свинца начинается при рН=6,0.
Наиболее дешевым методом является получение карбоната свинца с использованием в качестве реагента - осадителя известняка, мела или мрамора, которыми загружают фильтры, через которые профильтровывают очищаемые стоки.
При увеличении рН>7 эффективность очистки от ионов свинца значительно повышается вследствие появления гидроксид - ионов наряду с карбонат - ионами и образование гидроксид - карбоната свинца. Наибольшая степень очистки достигается при рН=9,5. Степень очистки составляет 90%.

Слайд 138Концентрации ионов кобальта и кадмия в стоках обычно чрезвычайно малы по

сравнению с содержанием катионов других тяжелых металлов. рН среды при выпадении этих гидроксидов в осадок соответственно равен 6,7 - 7,7 и 7,2 - 8,2. Поэтому при обработке стоков известковым молоком они могут быть максимально очищены от растворенных солей кобальта и кадмия.

Слайд 139
Обработка сточных вод щелочными реагентами позволяет снизит содержание тяжелых металлов в

растворе до величин, сопоставимых с ПДК для водоемов санитарно-бытового поль-зования.
Более глубокая очистка при использовании щелочных реагентов не достигается.

Слайд 140Очистка от солей железа
В природных водах содержание железа колеблется от 0,01

до 26мг/л.
В значительных количествах железо содержится в сточных водах химических, металлургических, машиностроительных, нефтехимических, химико-фармацевтических и др. производств.
При содержании железа более 1мг/л вода приобретает бурый цвет. При движении такой воды по трубопроводам на их стенках откладываются соединения железа и железобактериии, уменьшая сечение трубопровода.

Слайд 141Методы обезжелезивания вод
Аэрация, реагентные методы, электродиализ, адсорбция, обратный осмос.

Слайд 142Аэрирование
В процессе аэрирования происходит окисление двухвалентного железа в трехвалентное
4Fe2+ + O2

+ 2H2O = 4Fe3+ + 4OH-
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+
или суммарно
4Fe2+ + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H+
В присутствии гидрокарбонатных ионов в воде процесс протекает по следующей реакции
4Fe2+ +8HCO3- + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3↓ + 8CO2↑
На окисление 1мг двухвалентного железа расходуется 0,143 мг кислорода. Для обеспечения высокой скорости химической реакции содержание кислорода в воде должно быть 0,5-0,9 мг на 1 мг железа.

Слайд 143Реагентные методы
При высоком содержании железа в воде аэрационным методом его полностью

удалить нельзя, поэтому применяют реагентные методы.
Для этой цели используют хлор, хлорат кальция (хлорную известь), перманганат калия, озон, оксид кальция (известь), карбонат натрия (соду) и др. Реагенты дозируются в воду перед осветлителями или отстойниками.
Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 = 4Fe(OH)3↓ + CaCl2+ 6CO2↑
Скорость данной реакции больше с повышением рН.
В случае использования хлората кальция его используют в виде 1-2%-го раствора, который дозируют непосредственно в сточную воду.

Слайд 144Окисление перманганатом калия
проходит по уравнению
3Fe(HCO3)2 + KMnO4 + 2H2O =

3Fe(OH)3↓ + MnO2↓ + 5CO2↑ + KHCO3
Если железо содержится в виде органических соединений или коллоидных частиц, применяют озонирование.
При этом на 1 масс. ч. железа требуется 1 масс. ч. озона.

Слайд 145Очистка от соединений марганца
Соединения марганца содержатся в сточных водах металлургических, машиностроительных

и химических производств.
При концентрации марганца более 0,05 мг/л вода окрашивается в темный цвет.
Удаление из воды марганца может быть достигнуто следующими методами :
обработкой воды перманганатом калия;
аэрацией, совмещенной с известкованием;
фильтрованием воды через марганцевый песок или марганцевый катионит;
окислением озоном, хлором или диоксидом хлора.

Слайд 146При обработке воды перманганатом калия достигается одновременная очистка от марганца и

от железа.
3Mn2+ + 2MnO4- + 2H2O = + MnO2↓ + 4H+
Удаление марганца аэрацией с подщелачиванием воды применяют при одновременном присутствии в ней марганца и железа.
При аэрации воды удаляется часть диоксида углерода и происходит ее насыщение кислородом воздуха. При удалении СО2 возрастает рН сточной воды, что способствует ускорению процессов окисления и гидролиза железа и частично марганца с образованием гидроксидов.

Слайд 147Биохимические методы очистки сточных вод
Основаны на способности микроорганизмов использовать для своего

развития и жизнедеятельности те органические соединения, которые не были удалены из очищаемой воды на предшествующих стадиях обработки.
Потребляя органические вещества, микроорганизмы частично разрушают их, превращая в СО2, Н2О, нитрат-, и сульфат-ионы, частично используют для образования собственной биомассы.

Слайд 148Биохимическую очистку сточных вод можно проводить как в искусственных условиях –

в биологических фильтрах и аэротенках, так и в естественных условиях – на полях фильтрации, земледельческих полях орошения, биологических прудах.

Слайд 149Аэробные и анаэробные методы
Анаэробная очистка сточных вод протекает без доступа кислорода

и используется преимущественно для обезвреживания осадков.

Слайд 150Аэробная очистка
Для аэробной очистки используют аэробные группы микроорганизмов, для жизнедеятельности которых

необходим постоянный приток кислорода и температура 20-400С.

Слайд 151Биологические фильтры
Резервуары, заполненные крупнозернистыми материалами - гравием, керамзитом, шлаком, крупным песком,

сквозь которые фильтруются сточные воды, поступающие сверху по всей площади фильтра.

Слайд 152Проходя сквозь загрузку биофильтра, сточные воды оставляют на ней органические вещества,

не отделенные на предшествующих стадиях водоочистки.
Эти вещества образуют на поверхности зерен фильтра биопленку, в которой развиваются микроорганизмы. В результате из сточных вод удаляются органические загрязнения. Биопленка имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1 - 3 мм и более. Цвет ее изменяется с изменением состава сточных вод от серовато-желтого до темно-коричневого.

Слайд 154Бактерии
Биоценоз активной пленки включает несколько групп аэробных бактерий, грибы, дрожжи; развивающиеся

представители простейших, коловратки, черви, личинки комаров и мух, клеши поедают активный ил, способствуя его рыхлению, повышая эффективность водоочистки.

Слайд 155Аэротенки
В них медленно движется смесь активного ила и сточной воды, постоянно

перемешиваемая при помощи сжатого воздуха или специальных приспособлений. Активный ил включает биоценоз микроорганизмов - минерализаторов, которые сорбируют на своей поверхности и окисляют органические примеси сточных вод.

Слайд 157Основные проблемы
В результате биохимической образуются сильно влажные осадки, которые необходимо утилизировать

во избежание загрязнения ими окружающей среды.
Как правило, осадки сточных вод представляют собой труднофильтрующиеся суспензии.

Слайд 159Уплотнение осадка
Обработка начинается с уплотнения осадка гравитационным или флотационным методом -

осадок разбавляют определенным количеством воды, предварительно насыщенной воздухом.
При снижении давления растворенный воздух выделяется в виде мелких пузырьков, а осадок активного ила становится более плотным.

Слайд 160Стабилизация осадка
Уплотненный осадок подвергается стабилизации - разрушению его органической составляющей до

диоксида углерода, воды, метана.
Стабилизация осуществляется с помощью микроорганизмов в анаэробных и аэробных условиях.
В анаэробных условиях осадок сбраживается в двухъярусных отстойниках, осветлителях - перегнивателях, метантенках.

Слайд 162Аэробная стабилизация
Это продолжительное аэрирование осадка;
в результате пневматического или механического аэрирования

происходит распад разлагаемых органических веществ, а наиболее устойчивые соединения теряют способность к загниванию, т. е. стабилизируются. Эффективность аэробной стабилизации определяется его длительностью, температурой, интенсивностью аэрации, а также зависит от состава и свойств окисляемого осадка.

Слайд 163Кондиционирование
Стабилизированный осадок подвергают коагуляции. Далее проводят процесс изменения структуры осадка и

улучшения его водоотдающих свойств (кондиционирование).
Его можно проводить и безреагентным методом, в том числе тепловой обработкой, замораживанием с последующим оттаиванием, электрокоагуляцией.
Влажность кондиционированного осадка снижается с 92 - 94 до 70 - 75%, он хорошо уплотняется и поступает на обезвоживание.

Слайд 164Обезвоживание осадков
Производят на иловых площадках - обвалованных со всех сторон участках

земли. Рабочая глубина такой площадки, как правило, лежит в пределах 0,7 - 1,0 м; их площадь зависит от количества осадков, характера грунта, климатических условий.
Обычно иловые площадки делают для очистных сооружений производительностью
10 000 м3/сут.
Их располагают в виде каскада из 4 - 8 площадок.

Слайд 165Обезвоженный осадок высушивается на барабанных, ленточных, распылительных и других сушилках, в

которых в качестве осушителя используются дымовые газы при температуре 500 - 800°С, перегретый пар или горячий воздух.
Твердые осадки сточных вод могут стать важным ресурсом органических удобрений, если не содержат тяжелых металлов или других токсических компонентов.

Слайд 168Поля фильтрации
Перспективна биохимическая очистка сточных вод в естественных условиях - на

полях фильтрации и земледельческих полях орошения (ЗПО).
В этих случаях для очистки сточных вод используется очищающая способность самой почвы. Фильтруясь сквозь слой почвы, вода оставляет в ней взвешенные, коллоидные и растворенные примеси.
Микроорганизмы почвы окисляют органические загрязняющие вещества, превращая их в простейшие минеральные соединения - диоксид углерода, воду, соли.

Слайд 170Наиболее интенсивно протекают эти процессы в верхних горизонтах почвы (0,2-0,4 м),

где расходуемые запасы кислорода пополняются достаточно быстро.
Регулируя водно-воздушный режим территории, орошаемой сточными водами, можно достичь высоких степеней очистки и повышения плодородия орошаемых земель, которые извлекают из сточных вод и удерживают элементы питания растений. Почвенная очистка сточных вод существенно эффективнее искусственной.

Слайд 171Поля фильтрации
Используют только для биохимической очистки воды; их территории отчуждаются у

сельского хозяйства.
Высокие нормы нагрузки (15 - 90 м3/га сточных вод в сутки) позволяют устраивать их лишь на хорошо фильтрующих почвах, а многолетнее обильное орошение приводит к вымыванию из почвы питательных веществ и ее деградации.
Поэтому биохимическая очистка воды на полях фильтрации значительно менее выгодна, чем на земледельческих полях орошения (ЗПО).

Слайд 172ЗПО
На земледельческих полях орошения очистка сточных вод происходит непосредственно на производственных

полях и при благоприятных условиях способствует повышению плодородия земель.
Норма сточных вод, подаваемых на единицу площади ЗПО, должна соответствовать потребности в удобрениях и воде произрастающих культур.
Для устройства ЗПО пригодны любые, даже бросовые земли, объем подготовительных работ сравнительно невелик, которые в основном сводятся к устранению неровностей рельефа.
Подача сточных вод в почву происходит либо с поверхности, либо из труб, проложенных на небольшой глубине.

Слайд 173Для обезвреживания яиц гельминтов, содержащихся в фекальных городских стоках, перед выпуском

на поля их предварительно отстаивают, а образовавшийся осадок подвергают брожению при 50 - 60°С.
Болезнетворные бактерии, содержащиеся в сточных водах, при попадании в почву довольно быстро погибают.
Тем не менее на ЗПО не рекомендуется выращивать культуры, идущие в пищу человеку. Обычно поля орошения используют под технические и кормовые культуры.

Слайд 174Биологические пруды
Используется способность природных вод к самоочищению.
Биологические пруды представляют собой

водоемы площадью 0,5 - 1,0 га, в которых сточные воды могут очищаться в аэробных и анаэробных условиях.
Анаэробные пруды служат для предварительной очистки высококонцент-рированных сточных вод; глубина таких прудов достигает 2,5 - 3 м.

Слайд 175Аэробные пруды
Их располагают секциями, от двух до пяти прудов в каждой.

Вода поступает последовательно из одного пруда в другой по мере ее очистки. Для более равномерного распределения сточной воды по акватории прудов впуск и выпуск воды устраивают рассредоточенными.
Глубина воды в первом пруду составляет 1 м, в последующих - до 1,5 - 2,0 м.
Если аэробные пруды предназначены для полной биологической очистки, то время пребывания в них сточных вод должно быть не менее 15 - 20 сут; если они используются для доочистки, то время сокращается до 2 сут.

Слайд 176После биологической очистки сточных вод на искусственных сооружениях общее содержание в

них бактерий уменьшается на 95%, а при очистке на ЗПО - на 99 %.
Для полного обеззараживания сточных вод их необходимо хлорировать или уничтожить болезнетворные бактерии другими методами.

Слайд 177Термические методы очистки сточных вод
На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие

различные минеральные соли, а также органические вещества.
Такие воды могут быть обезврежены термическими методами.

Слайд 179К термическим методам относятся:

концентрирование сточных вод с последующим выделением растворенных веществ:
жидкофазное

окисление органических веществ
окисление органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлениях
огневое обезвреживание.

Слайд 180Концентрирование сточных вод
Используют для обезвреживания минеральных сточных вод.
Он позволяет выделять

из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения.
Данный процесс обычно проводят в две стадии:
стадия концентрирования и
стадия выделения сухих веществ.

Слайд 181Методы концентрирования
С использованием одноступенчатых и многоступенчатых выпарных установок. Недостатки:
энергоемкость проведения процесса
накипеобразование,

которое приходится преодолевать различными способами.

Слайд 182Установки вымораживания.
Данный процесс заключается в том, что при температуре ниже

температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами.
Вымораживание проводят под вакуумом либо при помощи специального холодильного агента.
Наиболее распространенными хладоагентами являются аммиак, диоксид углерода, бутан, пропан, изобутан, хладоны (CCl2F2, CCl3F, CClF3).

Методы концентрирования

Слайд 183Методы концентрирования
Кристаллогидратные установки. В данном процессе концентрирование сточной воды происходит с

применением гидратообразующего агента М (пропан, хлор, хладоны, диоксид углерода и др.) и образованием кристаллогидратов, имеющих формулу М∙nН2О.
При этом концентрация растворенных веществ в воде повышается, а при плавлении кристаллов образуется вода, из которой выделяются пары гидратообразующего агента.
Температуру при гидратообразовании поддерживают выше и ниже температуры окружающей среды.

Слайд 184Выделение веществ из концентрированных растворов
Для выделения веществ из концентрированных растворов используют

методы кристаллизации и сушки.

Слайд 185Кристаллизация
Вещества, растворимость которых существенно возрастает с повышением температуры (положительная растворимость), кристаллизуют

при охлаждении их насыщенных растворов - политермическая кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе.
Если с ростом температуры растворимость веществ уменьшается, то кристаллизацию проводят при нагревании раствора.
Вещества мало изменяющие растворимость при изменении температуры, кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре - изотермическая кристаллизация.
Положительной растворимостью обладают, например, растворы MgCl2, MgSO4, NaCl; отрицательной - растворы CaSO4, CasiO3 и др.

Слайд 186Кристаллизация
Кристаллизацию соли проводят также введением в концентрированный раствор веществ, уменьшающих ее

растворимость. Это вещества, содержащие одинаковый ион с данной солью или связывающие воду. Кристаллизацию такого типа называют высаливанием.

Слайд 187После кристаллизации в аппаратах любой конструкции полученные кристаллы отделяют от маточного

раствора в вакуум-фильтрах, отстойниках и фильтрующих центрифугах. После промывки их используют как готовую продукцию или перерабатывают в другие вещества.
Маточный раствор и промывные воды должны быть возвращены на стадию концентрирования или направлены на очистку с целью дальнейшего использования.
В процессе кристаллизации основного вещества образующиеся кристаллы часто бывают загрязнены примесями.

Слайд 188Сушка
Наиболее удобны для данного процесса распылительные сушилки. (Высокая скорость сушки, до

сотых долей секунды).
Для отделения высушенного материала от газового потока используют циклоны, рукавные фильтры, скрубберы, электрофильтры

Слайд 189Термоокислительные методы обезвреживания
По теплотворной способности химические промышленные стоки делят на сточные

воды, способные гореть самостоятельно, и на воды, для термоокислительного обезвреживания которых, необходимо добавлять топливо.
При использовании термоокислительных методов все органические вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. Выбор конкретного метода зависит от объема сточных вод, их состав и теплотворной способности, экономичности процесса и требований предъявляемых к очищенным водам.

Слайд 190Метод жидкофазного окисления
Этот метод очистки основан на окислении органических веществ, растворенных

в воде, кислородом при температурах 100 - 350° С и давления 2 - 28 МПа.
При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ.
Эффективность процесса окисления увеличивается с повышением температуры. Летучие вещества при условиях процесса окисляются в основном в парогазовой фазе, а нелетучие - в жидкой фазе. С увеличением концентрации органических примесей в воде экономичность процесса жидкофазного окисления возрастает.

Слайд 191Метод парофазного каталитического окисления
Это гетерогенное каталитическое окисление кислородом воздуха при высокой

температуре летучих органических веществ, находящихся в промышленных сточных водах.
Процесс протекает весьма интенсивно в паровой фазе в присутствии медно-хромового, цинк-хромового, медно-марганцевого или другого катализатора.
Установки характеризуются высокой производительностью по сточной воде и высокой степенью обезвреживания, достигающей 99,8%. Основной недостаток установок - возможность отравления катализаторов соединениями фосфора, фтора, серы. Поэтому необходимо предварительное удаление каталитических ядов из сточных вод.

Слайд 192Огневой метод
Сущность метода - распыление сточных вод непосредственно в топочные газы,

нагретые до 900-1000 °С. При этом вода полностью испаряется, а органические примеси сгорают. Содержащиеся в воде минеральные вещества образуют твердые или оплавленные частицы, которые улавливают в циклонах или фильтрах.
Если сточные воды содержат только минеральные вещества, огневой метод нецелесообразно применять.
В процессах обезвреживания сточных вод различного состава могут образовываться оксиды щелочных и щелочно - земельных металлов (CaO, MgO, BaO, K2O и др.). Некоторые из этих оксидов могут взаимодействовать с компонентами дымовых газов, например
Na2O + CO2 = Na2CO3
При диссоциации хлоридов в дымовых газах образуются хлор и хлороводород. Органические соединения содержащие серу, фосфор, галогены могут образовывать SO2, SO3, P2O5 и др. Присутствие этих веществ в дымовых газах вызывает значительную коррозию аппаратуры.

Слайд 193ЗАЩИТА ЛИТОСФЕРЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Твердые отходы, поступающие в биосферу за счет техногенной

деятельности, можно подразделить на три основные категории: промышленные, сельскохозяйственные и коммунально-бытовые.
Наибольшую сложность представляет обезвреживание и утилизация промышленных отходов, существенно превосходящих сельскохозяйственные и бытовые как по масштабам их скапливания, так и по разнообразию состава и свойств.
Практически все виды отходов содержат ценные вещества, и их рациональная утилизация дает дополнительные сырьевые ресурсы, охраняя в то же время биосферу от загрязнения.

Слайд 194Утилизация отходов горнодобывающей промышленности
Исследования и полупромышленные испытания этих отходов показали, что

они могут быть прекрасным сырьем для пористых заполнителей бетона, строительного кирпича и керамики, штукатурных и кладочных растворов, щебня и других строительных материалов.
Обогащение угля с целью снижения содержания в нем серы сопровождается образованием серного колчедана, содержащего 42 -46% серы и 5 - 8% углерода.
Н-р,в Подмосковном угольном бассейне запасы серного колчедана достигают 60 млн. т.

Слайд 195Серный колчедан FeS2 является потенциальным сырьем для производства серной кислоты.
Использование

его вместе с другим крупнотоннажным промышленным отходом - сульфатом железа FeSO4, образующимся в производстве пигмента диоксида титана TiO2, позволяет получать S02 для последующего производства серной кислоты.
Процесс совместной термической обработки может быть выражен уравнением:
2 FeSO4 + 6 FeS2 + 1602 = 14S02 + 4Fe2O3

Слайд 196Породы основные и попутно извлекаемые часто содержат мел СаСОз, который может

быть использован для производства белого цемента, строительной извести, стекла.
Основой для производства почти всех известных видов строительных материалов могут служить так называемые горелые породы - пустые породы, обожженные при подземных пожарах или при самовозгорании терриконов.

Слайд 197Среди извлекаемых при горных работах пород нередко встречаются пластичные глины, которые

являются сырьем для производства керамзита - хорошего тепло- и звукоизолирующего материала, служащего пористым заполнителем бетонов, фильтрующим материалом и т. п.

Слайд 198Утилизация твердых отходов металлургии и энергетики
Металлургические шлаки также представляют собой ценное

сырье для производства ряда строительных материалов.
Так, гранулированные доменные шлаки являются прекрасным материалом для дорожного строительства. В смеси с вязкими битумами они успешно заменяют горячие асфальтобетонные смеси, причем их возможно укладывать даже на влажное основание. Битумошлаковые покрытия дорог в 2,5 раза дешевле железобетонных.

Слайд 199Сталеплавильные шлаки используются в качестве оборотного продукта (в виде флюса в

доменной шихте и вагранках), и до 50% их идет на изготовление щебня
Ряд шлаков с высоким содержанием оксида кальция и фосфатов находит применение в сельском хозяйстве и используется в качестве известковых мелиорантов для кислых почв. Отвальные шлаки полиметаллических рудников, обогатительных фабрик и предприятий цветной металлургии содержат большое количество железа, меди, цинка, свинца и др.

Слайд 200По химическому составу их можно условно подразделить на три группы:
К первой

следует отнести шлаки никелевых заводов и некоторую часть отходов медеплавильных заводов, отличающихся низким содержанием цветных металлов и железа. Извлечение металлов из таких шлаков экономически нецелесообразно, поэтому наиболее целесообразно перерабатывать их в строительные материалы.
Вторую группу составляют медные шлаки, содержащие цинк, свинец, значительные количества железа и малые количества меди. Из этих шлаков целесообразно извлекать Zn, Pb, Sn.
В третью группу можно объединить оловянные и свинцовые шлаки и некоторые медные шлаки с высоким содержанием Zn, Pb, Sn из которых экономически целесообразно извлечение этих ценных металлов даже без комплексной переработки шлаков.

Слайд 201Золошлаковые отходы тепловых электростанций, выход которых в России и странах ближнего

Зарубежья составляет около 70 млн. т в год, близки по составу к металлургическим и также используются в промышленности стройматериалов: силикатного кирпича, гравия, цемента.
Высокое содержание СаО в золе сланцев и торфа позволяет использовать ее в качестве известкового мелиоранта для улучшения кислых почв.

Слайд 202Зола некоторых углей и нефтей содержит многие металлы, причем их содержание

нередко бывает довольно значительным

Слайд 203В зависимости от концентрации металлов в золе иногда становится экономически выгодным

их извлечение.
Так, зола бурых углей некоторых месторождений содержит до 1 кг/т урана;
зола торфа содержит значительные количества V, Са, Cu, Ni, Zn, РЬ;
в золе нефтей содержание V205 достигает 65%.
Однако, несмотря на это, утилизация огромных масс зол и шлаков, скапливающихся на золоотвалах ТЭС, в настоящее время осуществляется совершенно недостаточно.

Слайд 204Утилизация твердых отходов химической промышленности
В промышленности неорганического синтеза наибольшее количество твердых

отходов дают производства минеральных удобрений и серной кислоты.
При производстве двойного суперфосфата, фосфорной кислоты и в ряде других химических производств образуется крупнотоннажный твердый отход фосфогипс, содержащий 80-90% гипса, 0,5-0,6%фосфорной кислоты, 5-6% глины.
Основная масса фосфогипса сбрасывается в отвалы, в которых содержатся десятки миллионов тонн этого отхода.
Возможна переработка фосфогипса в серную кислоту и известь, а также использование его в качестве химического мелиоранта для солонцовых почв.

Слайд 205При переработке и обогащении сырья в калийной промышленности ежегодно образуются миллионы

тонн твердых галитовых отходов и сотни тысяч тонн глинисто - солевых шлаков, занимающих большие площади под отвалы и шламохранилища.
Галитовые отходы могут быть использованы в качестве вторичного сырья для получения соды, хлора, поваренной соли, однако их переработка затруднена присутствием сульфатов, хлорида калия и других примесей.

Утилизация твердых отходов химической промышленности

Слайд 206В производстве серной кислоты основными отходами являются пиритный огарок и различные

шламы.
На 1 тонну кислоты приходится не менее 0,55 т огарка. В настоящее время огарок используют главным образом в цементной промышленности, однако, он может найти применение в производстве чугуна и для получения минеральных пигментов - железного сурика, охры.

Слайд 207Опасные отходы
Особо токсичные и радиоактивные отходы, которые по разным причинам не

подлежащие переработке, должны быть захоронены.
Для захоронения отходов их заключают в металлические капсулы, а затем в кубы из отвердевшего жидкого стекла, рассчитанные на неопределенно долгое время хранения, и помещают под землей, в геологических выработках (брошенные угольные шахты, соляные копи, иногда специально созданные полости). Иногда в контейнерах из материалов, стойких к действию морской воды, отходы опускают в глубокие впадины морского дна.
Захоронение особо опасных отходов - одна из наиболее трудноразрешимых проблем охраны окружающей среды, так как места для их абсолютно безопасного изолирования от биосферы пока не найдено.

Слайд 208Использование промышленных и коммунально-бытовых отходов в сельском хозяйстве
Весьма перспективным является использование

ряда промышленных и коммунально-бытовых отходов в сельском хозяйстве, где они могут найти применение в качестве мелиорантов или удобрений-мелиорантов.
В большинстве случаев мелиоративное использование промышленных отходов имеет высокую экономическую эффективность.
Для успешного использования промышленных отходов в сельском хозяйстве необходимо глубокое и всестороннее изучение их свойств и влияния на основные агрохимические характеристики почвы и качество сельскохозяйственной продукции.

Слайд 209Применение промышленных отходов для мелиорации кислых почв
Большинство пахотных земель в основных

экономических районах относится к кислым почвам: на Дальнем Востоке они составляют 94 % пашни, в Центрально-Нечерноземном районе - 83%, в Волго-Вятском - до 80%.
Неблагоприятные агрохимические свойства кислых почв могут быть устранены их известкованием. При этом происходит вытеснение катионов водорода из ППК, а образующаяся Н2СО3 распадается до Н20 и С02.

Слайд 210В качестве известковых мелиорантов
могут быть использованы кальций содержащие промышленные отходы:
отходы металлургической

промышленности (доменные, мартеновские, электроплавильные шлаки, шлак магниевого литья, шлак ванадиевого производства, отходы производства феррохромовых сплавов);
золы (зола горючих сланцев, золы уноса ТЭС, каменноугольные и буроугольные золы, торфяная зола);
отходы промышленности строительных материалов (карьерные отходы, отходы производства известнякового щебня, отходы цементных заводов, мраморная крошка);
отходы свеклосахарного производства (дефекационная и фильтр-прессная грязь);
крупнотоннажные отходы ряда других производств, в том числе отходы бумажной, кожевенной, содовой, асбестовой и других отраслей промышленности, а также флотационные отходы, получаемые при обогащении некоторых руд.

Похожие презентации

Структура и свойства экосистемы 825
Учение о биосфере 418
Общая классификация грунтов 639
Главная книга природы 456
Аттестационная работа. Благоустройство родника Живи родник 600
Экология как наука Кратная история экологии. Цели и задачи экологии. Основные методы экологии 403

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика