1. Fyzikálny proces prebieha pri čistení vody metódou fluoridácie, ozonizácie, chlórovania, sedimentácie 2. Väčšinu nečistôt obsahuje dažďová voda, morská voda a destilovaná riečna voda 3. Fyzikálne vlastnosti vody nezahŕňajú stav agregácia, farba, bod varu, schopnosť rozkladať sa elektrickým prúdom 4. Rozpustnosť látky vo vode nezávisí od teploty povahy látky povaha rozpúšťadla hmotnosť rozpúšťadla 5. Hlavná zásoba voda na Zemi je v: moriach a oceánoch; podzemné zdroje; atmosféra; ľadovce; jazerá, rieky; živé organizmy. 6. Pri príprave roztoku sa jeho objem: rovná objemu zmiešaných zložiek; rovný objemu rozpúšťadla; rovná sa objemu rozpustenej látky; sa nerovná objemu zmiešaných zložiek.
Obrázok 5 z prezentácie „Fyzikálne a chemické vlastnosti vody“ na hodiny chémie na tému „Vlastnosti vody“Rozmery: 960 x 720 pixelov, formát: jpg. Ak si chcete stiahnuť bezplatný obrázok na lekciu chémie, kliknite pravým tlačidlom myši na obrázok a kliknite na „Uložiť obrázok ako...“. Pre zobrazenie obrázkov na lekcii si môžete bezplatne stiahnuť aj prezentáciu „Fyzikálne a chemické vlastnosti vody.ppt“ v celom rozsahu so všetkými obrázkami v zip archíve. Veľkosť archívu je 591 kB.
Stiahnite si prezentáciuVlastnosti vody
„Vodná pamäť“ - Prejde pozdĺž celého reťazca. Dva typy pamäti: Základom všetkého je štvorsten (najjednoduchšia pyramída so štyrmi rohmi). Ikosahedrón od Martina Chaplina. Pojmy „mikroklaster a šesťuholníková“ voda sú široko používané, a to aj v Rusku. Primárna pamäť sa objaví po jednorazovom vystavení informáciám.
„Fyzikálne a chemické vlastnosti vody“ - Ocot, soľ, krieda, hrdza. Rozdeľte navrhované látky. Fyzikálne a chemické vlastnosti vody. Chemické vlastnosti vody. Reakcia rozkladu. Ciele lekcie. Väčšina nečistôt sa nachádza vo vode. Pri čistení vody dochádza k fyzikálnemu procesu. Vybavenie. Dokončite úlohy sami. Fyzikálne vlastnosti vody.
„Tvrdosť vody“ - Problémy vznikajú pri použití tvrdej vody. Prostriedky zabraňujúce tvorbe vodného kameňa (zmäkčovanie vody). Výrobky na odstraňovanie vodného kameňa. Norm. Všetko so všetkým súvisí (jeden zo štyroch Commonerových zákonov). Joule-Lenzov zákon. Metóda iónovej výmeny. Tvrdá voda je voda, ktorá obsahuje nadbytočné množstvo vápenatých iónov.
„Vlastnosti látok voda“ - V usporiadaných radoch. Fontána v Louvri, Francúzsko. Voda je veľmi nezvyčajná svojimi fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami. Voda odobratá z jazera Fujiwara pred modlitbou. Kryštál pramenitej vody. Slovo "Adolf Hitler". Život na Zemi vznikol vďaka VODE. Voda prijímala elektromagnetické žiarenie lásky a vďačnosti z televízora.
"Vlastnosti vody" - Kúsok lítia bol odobratý pomocou pinzety. Štúdium vlastností vody. Chemické vlastnosti vody. Hovorme o zložitých látkach. Interakcia vody s jednoduchými látkami. Pohľad z vesmíru. Napríklad si môžeme vziať uhlie. Od čoho ešte závisí rozpustnosť? 1. Reakcie vody so zásaditými oxidmi. 22. marec je podľa kalendára OSN Svetovým dňom vody, dňom vody.
„Fyzikálne vlastnosti vody“ - Pri akej teplote voda zamrzne? Voda je najznámejšia a najzáhadnejšia zo všetkých kvapalín na Zemi. bod varu akéhokoľvek hydridu, ako aj akejkoľvek inej zlúčeniny. Aristotelove štyri živly. Voda vrie pri 1000C. Závislosť hustoty vody od teploty. Závislosť teploty varu od tlaku.
V téme je spolu 13 prezentácií
- Prírodné vody sú vody hydrosféry Zeme, ktoré vznikli prirodzene. Delia sa na dve veľké triedy: povrchové a podzemné (možno rozlíšiť aj atmosférické vody, ale ich priame využitie je exotické). Povrchová voda sa nachádza v riekach, jazerách, nádržiach, močiaroch a moriach, ako aj v kanáloch. Podzemná voda je obsiahnutá v póroch pôd a hornín.
- Odpadové vody podľa pôvodu možno rozdeliť do štyroch tried: domáce (fekálne), dažďové, poľnohospodárske a priemyselné (priemyselné).
- Domáce odpadové vody vznikajú pri zmiešaní vody z vodovodu s domácim a fyziologickým odpadom v sanitárnych zariadeniach a obsahujú najmä organické nečistoty.
- Priemyselné odpadové vody sú rôznorodé, rovnako ako sektory výroby materiálov, ktoré využívajú vodu na rôzne potreby.
Búrkové odtoky Sú zmesou atmosférických zrážok s kontaminantmi odplavenými z povrchov zastavaných a nezastavaných plôch (suspenzie, ropné produkty a pod.).
TO poľnohospodárska odpadová voda Okrem odpadových vôd z hospodárskych zvierat, ktoré sú svojím zložením podobné odpadovým vodám z domácností, no len koncentrovanejšie, patria sem aj vratné a drenážne vody vznikajúce pri zavlažovaní a často obsahujúce pesticídy a minerálne hnojivá.
Nečistoty prírodných a odpadových vôd
Rozmanitosť nečistôt vo vode sťažuje ich klasifikáciu. Až donedávna boli nečistoty systematizované podľa nasledujúcich kritérií:- Vodné nečistoty sa svojou povahou delia na minerálne, organické a biologické. Medzi minerálne častice patria častice piesku, hliny, rúd, trosky, minerálnych olejov, solí, kyselín, zásad atď. Organické znečistenie môže byť rastlinného, živočíšneho a umelého pôvodu. Rastliny sú zvyšky rastlín, riasy, produkty ich rozkladu atď. Medzi kontaminanty živočíšneho pôvodu patria fyziologické sekréty ľudí a zvierat, zvyšky živočíšnych tkanív, lepidlá atď. Organické nečistoty sú umelého pôvodu, vznikajú napríklad z produktov podnikov organickej chémie, potravinárskeho priemyslu a mnohých iných druhov výroby. Biologické mikrobiálne nečistoty predstavujú mikroorganizmy, medzi ktoré patria mikroskopické riasy a huby, baktérie a vírusy, často nazývané mikroflóra. Mikrofauna zahŕňa nálevníky, bičíkovce, červy a kôrovce.
- Podľa stupňa rozpustnosti sa nečistoty delia na nerozpustné a rozpustné. Nerozpustné sa tiež nazývajú suspendované, medzi ktoré patria častice piesku, hliny a bahna. Rozpustné nečistoty môžu byť vo forme koloidov (zaberajúcich medzipolohu medzi suspendovanými a rozpustenými látkami) alebo skutočne rozpustných molekúl a iónov.
- Nečistoty môžu byť podľa fázového skupenstva pevné (napríklad častice ílu, riasy), kvapalné (emulzie, ropné produkty, tuky), plynné (plyny v nerozpustenom stave).
 |
Nečistoty vo vode môžete klasifikovať aj podľa ich pôvodu (prírodné a umelé), podľa hustoty vo vzťahu k vode (plávajúce, potápajúce sa a plávajúce) a iných charakteristík.
Špeciálnym druhom znečistenia je tepelné, charakterizované zvýšenou teplotou po odstránení vody z chladeného zariadenia. Prírodné termálne vody majú tiež zvýšenú teplotu (do 50°C a viac).
Klasifikácia nečistôt vo vode podľa ich fázovo rozptýleného stavu
Rozmanitosť nečistôt a charakteristík na ich klasifikáciu komplikuje holistické vnímanie a výber metód na odstraňovanie kontaminantov z vody.
Akademik L.A. Kulsky vytvoril svoju vlastnú klasifikačnú tabuľku nečistôt vo vode, pričom za rozmanitosťou videl poriadok a logiku. Vychádzal z dvoch hlavných faktorov: disperzie a ich fázového stavu.
Mierou disperzie (jemnosti) častíc nečistôt je ich veľkosť d alebo stupeň disperzity D = 1/d. Keď sú častice drvené, ich veľkosť sa zmenšuje, stupeň disperzity a špecifický povrch (celkový povrch častíc určitého objemu) sa zväčšujú, ako je možné vidieť z tabuľky nižšie.
Disperzné charakteristiky častíc nečistôt
| Charakteristický | Index | |||
| Veľkosť jednej častice, d, m | 0,01 | 0,001 | 0,0001 | 10 -7 |
| Stupeň rozptylu, D, m-1; | 100 | 1000 | 10 6 | 10 15 |
| Počet častíc v 1 cm³ | 1 | 1000 | 10 6 | 10 15 |
| Špecifický povrch častíc v 1 cm³, cm² | 6 | 60 | 600 | 6*10 5 |
Špecifický povrch častíc možno určiť podľa vzorca: S UD = KD, kde K je koeficient v závislosti od tvaru častíc.
Voda s nečistotami je fyzikálno-chemický systém (PCS). Disperzným médiom v ňom je voda a nečistoty tvoria dispergovanú fázu - samostatnú zložku FCS, oddelenú od ostatných častíc systému rozhraním. FCS pozostávajúce z dvoch alebo viacerých fáz sa nazývajú heterofázy (rôzne fázy). Ak sú médium a nečistota reprezentované jednou fázou, FCS sa nazýva homofáza (jednofázová, homogénna).
Heterofázové PCS na vodnej báze sa nazývajú suspenzie (ak je nečistotou pevná látka), emulzie (ak je nečistota tekutá) a peny (ak je nečistotou plyn).
L.A. Kulsky rozdelil všetky nečistoty vo vode do dvoch tried: heterogénne (zodpovedajúce heterofáze FCS) a homogénne (v homofáze FCS), pričom každá z nich je rozdelená do dvoch skupín v závislosti od veľkosti častíc. Klasifikácia nečistôt podľa L.A. Kulsky je uvedený v tabuľke nižšie:
Stôl L.A. Kulsky
Charakteristika nečistôt podľa skupín
Do skupiny I patria suspenzie (suspendované látky, hrubé nečistoty). Patria sem: jemný piesok, bahno, ílovité látky, popol, vodný kameň, zvyšky potravín, hydroxidy kovov a iné, t.j. také nečistoty, ktoré sú udržiavané v suspenzii dynamickými silami vodných tokov; v pokoji sa usadzujú (ak je hustota väčšia ako hustota vody) alebo plávajú (ak je hustota menšia ako jedna).
 |
Suspenzie sa dostávajú do prírodných vôd v dôsledku erózie horninových podloží a odplavovania pôdy prívalovými vodami. Suspenzie v odpadových vodách pochádzajú zo sanitárnych zariadení (zvyšky potravín, čiastočky zeminy) alebo v dôsledku technologických procesov (napríklad vodný kameň pri chladení valcov valcovacej stolice, čiastočky uhlia v banských vodách). Suspenzie antropogénneho pôvodu majú zvýšenú odolnosť voči osídleniu.
Suspendované látky môžu na svojom povrchu obsahovať baktérie, vírusy, pesticídy a rádionuklidy.
Skupina I nečistôt zahŕňa aj planktón a baktérie. Baktérie môžu byť pre ľudské telo neškodné a patogénne. Nezrážajú sa ani neplávajú v stojatej vode, ale sú buď vo voľnom stave, alebo na povrchu suspendovaných látok. Posledná možnosť je bežnejšia. Baktérie sa šíria vodou.
Planktón sa zvyčajne delí na zooplanktón (kôrovce, červy) a fytoplanktón (riasy). Prvý sa aktívne pohybuje vo vode. Riasy sa intenzívne rozvíjajú v teplom období v pomaly tečúcej vode (v nádržiach). Najbežnejšie v našej klíme sú modrozelené riasy.
Všeobecnejší názov pre skupinu II nečistôt (koloidov) je soly (s disperzným prostredím vo forme vody, hydrosóly). Keďže koloidné častice sú len rádovo väčšie ako molekuly, sóly sa tiež nazývajú mikroheterogénne systémy; zaujímajú medzipolohu medzi suspenziami a pravými roztokmi (hovoria aj o koloidných roztokoch). Existujú hydrofóbne a hydrofilné koloidy.
 |
Hydrofóbne koloidy sa nerozpúšťajú vo vode, neinteragujú s molekulami vody a sú typickými koloidnými systémami. Sú nestabilné a postupne sa zrútia, pričom sa uvoľní dispergovaná fáza, keď sa častice pod vplyvom intermolekulárnych kohéznych síl zväčšia a prejdú do nečistôt skupiny I.
Hydrofilné koloidy interagujú s dispergovaným médiom a sú schopné sa v ňom rozpustiť. V skutočnosti sú to stabilné roztoky zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou s molekulovou hmotnosťou 104-106 jednotiek.
Koloidné nečistoty prírodných vôd sú minerálne a organominerálne častice pôd a pôd, nedisociované a nerozpustné formy humusu. Humus sa vyplavuje z lesných, bažinatých a rašelinových pôd alebo sa tvorí v nádržiach v dôsledku životnej aktivity rastlín a rias. Koloidy sa nachádzajú aj vo väčšine odpadových vôd, najmä v odpadových vodách z petrochemického a celulózového a papierenského priemyslu.
Nečistoty koloidnej disperzie majú vysoký špecifický povrch a majú vysokú povrchovú energiu. So zvyšujúcim sa stupňom disperzie sa zvyšuje počet molekúl umiestnených na fázovom rozhraní. Nachádzajú sa v asymetrickom silovom poli a majú prebytok voľnej energie v dôsledku nekompenzovaných molekulárnych väzieb.
Kulsky tiež zahŕňa vírusy v skupine II nečistôt. Nie sú schopné existovať na živných médiách a rozmnožujú sa iba v bunkách hostiteľského organizmu.
III.skupinu nečistôt tvoria organické zlúčeniny biologického a antropogénneho pôvodu - tuky, bielkoviny, sacharidy, cukry, odpadové produkty baktérií, rias, ľudí a zvierat), fenoly, alkoholy, aldehydy a pod., odpadové vody z chemického priemyslu, rozp. formy humusu (fulvové kyseliny).
 |
Tieto zlúčeniny sú prakticky nedisociované a nie sú to elektrolyty. V dôsledku interakcie s vodou tvoria hydráty a pri vzájomnej interakcii vytvárajú asociáty. Tieto zlúčeniny sú termodynamicky stabilné a môžu existovať ľubovoľne dlho bez toho, aby sa uvoľnili z vody. Pri prekročení určitej koncentrácie (limit rozpustnosti) vytvárajú dvojfázové systémy (precipitát) a stávajú sa nečistotami prvej skupiny.
Do tejto skupiny patria aj minerálne zlúčeniny – rozpustené plyny. Prírodné vody zvyčajne obsahujú kyslík, dusík a oxid uhličitý. Podzemná voda môže obsahovať aj sírovodík. Tieto plyny sú prítomné aj vo vodách, kde prebiehajú procesy rozkladu (domáce fekálne vody, močiarne vody).
Nečistoty skupiny IV sú roztoky solí, kyselín a zásad a sú to elektrolyty. Vznikajú v dôsledku disociácie molekúl látok s iónovými alebo vysoko polárnymi väzbami pod vplyvom polárnej štruktúry molekúl vody.
Prevažná väčšina prírodných a odpadových vôd obsahuje katióny vápnika, horčíka, železa, sodíka, draslíka, mangánu, vodíkové ióny (hydroniové ióny H 3 O +), ako aj anióny: hydrogénuhličitany (HCO 3 -), uhličitany (CO 3 2-), sírany (SO 4 2-), chloridy (Cl), fluór (F -), fosforečnany (PO 4 3-), dusičnany (NO 3), dusitany (NO 2 -), hydrosilikáty (HSiO 2 -) hydroxylové skupiny OH-. Špecifické ióny sú obsiahnuté v odpadovej vode z galvanického, kožiarskeho a rádioelektronického priemyslu.
V dôsledku interakcie môžu ióny vytvárať mierne alebo nedisociované zlúčeniny (napríklad plynný CO 2, zrazenina Fe(OH) 3) a stať sa tak nečistotami iných skupín.
"článok, kde sa pokúsime odpovedať na otázku" Ako sa merajú nečistoty vo vode?". V čom - to znamená "aké merné jednotky", len aby to bolo kratšie a jasnejšie.
Ako sa merajú nečistoty vo vode Aby ste odpovedali na túto otázku, musíte vedieť, prečo merať, koľko ktorých látok je vo vode? Takže na niektoré účely budete potrebovať nejaké meracie jednotky, na iné účely - iné. Ale naše ciele sú veľmi jednoduché. Vodu analyzujeme, aby sme pochopili, čo z nej treba vyčistiť. A preto, aby ste správne vybrali zariadenie, určite, či je táto voda škodlivá alebo nie pre niektorú oblasť (na pitie, technické aplikácie, technologické zariadenia atď.), Predpovedajte vplyv vody na zariadenie v budúcnosti a oveľa viac.
Takže späť k našej otázke: ako sa meria obsah látok vo vode? Odpoveď je jednoduchá: v úplne iných jednotkách. Navyše, niektoré jednotky merania v rôznych krajinách si navzájom nezodpovedajú, aby sa mohli vyrovnať. Napríklad tvrdosť vody sa meria inak v USA, Nemecku, Francúzsku, Rusku a na Ukrajine. Ale o tom neskôr. Začnime s bežnejšie používanými jednotkami merania.
Aká je najbežnejšia jednotka merania zloženia vody?
Ide o pomer hmotnostného obsahu požadovanej látky k celkovému množstvu vody.
Gramy a miligramy sa označujú ako liter vody (niekedy sa pri predvádzaní liter nazýva decimeter kubický - dm 3). Alebo na tisíc litrov (kubický meter vody). Najčastejšie však do litra.
Podľa toho dostaneme mernú jednotku miligram na liter: mg/l. Alebo, čo je to isté, ale v zdrojoch v anglickom jazyku - ppm (parts per million).
A ak vidíte, že napríklad váš rozbor vody ukazuje celkový obsah soli 100 mg/l, tak ak z litra vody odstránite všetku vodu, zostane vám 100 miligramov solí. Tu sú príklady, ako sa opísaná jednotka merania používa v praxi:
- Celkový obsah soli Voda z rieky Dneper (všetky soli, ktoré sú v nej rozpustené) sa pohybuje od 200 do 1000 mg/l. To znamená, že ak odoberiete liter vody a odstránite z nej všetku vodu, organické látky, ropné produkty atď., zostanú soli v množstvách od 200 miligramov do 1 gramu (výkyvy v zložení v Dnepri závisia od toho, ako ďaleko miesto vypúšťania odpadových vôd sa nachádza v meste alebo podniku).
- Obsah dusičnanov v studničnej vode v regióne Nikolaev môže dosiahnuť 100 mg / l. To znamená, že ak vezmete liter vody zo studne v oblasti Nikolaev, odstránite všetku vodu, pesticídy, iné organické látky, všetky soli okrem dusičnanov, zostane 100 miligramov dusičnanov. Čo je o niečo viac ako dvojnásobok maximálneho povoleného obsahu dusičnanov vo vode.
- Maximálne prípustné koncentrácia (obsah) mangánu(ťažký kov) v akejkoľvek vode určenej na pitie by nemala presiahnuť 0,1 mg/l. To znamená, že v litri vody by nemala byť viac ako jedna desatina miligramu mangánu.
Ďalšia jednotka merania je určená na vyjadrenie obsahu solí tvrdosti vo vode.
V Rusku a na Ukrajine tvrdosť vody(obsah vápenatých a horečnatých solí) sa meria v miligramových ekvivalentoch na liter vody. Alebo gramy ekvivalentné 1000 litrom vody. Teda na tonu. Alebo v móloch na meter kubický vody. Alebo v milimoloch na liter. Všetko má rovnaký význam.
Aký je tu ekvivalent? Prečo nevyjadriť tvrdosť vody rovnakým spôsobom ako iné normálne látky, ako je celkový obsah soli a dusičnany? Ide o to, že tvrdosť vody určujú súčasne dve látky - ióny vápnika a horčíka. Aby sa rôzne látky spojili do jednej (tvrdosť), je potrebné ich vyrovnať. Ekvivalenty sú potrebné predovšetkým pre výber filtrov na čistenie vody a najmä pre.
Predpokladajme teda, že vo vode je 20 mg/l horčíka a 120 mg/l vápnika (už vieme, čo je mg/l). Tvrdosť vody bude v tomto prípade asi 7 mEq/l. Laboratóriá zvyčajne určujú tvrdosť vody a potom obsah vápnika vo vode. Potom sa pomocou odčítania určí obsah horčíka.
Iné krajiny, ako napríklad Nemecko, majú svoj vlastný spôsob vyjadrenia obsahu tvrdosti. Nazýva sa nemecký stupeň a označuje sa písmenom d a kruhom navrchu. Naša tvrdosť 7 mEq/l teda približne zodpovedá 20 nemeckým stupňom tvrdosti. Okrem toho existuje francúzsky stupeň tvrdosti, americký stupeň tvrdosti atď.
Aby ste sa neklamali prevodmi, môžete použiť malý program na prevod jednotiek tvrdosti z jednej na druhú. Môžete si ho stiahnuť z odkazu „Prevod jednotiek merania tvrdosti“.
Takže sme sa zaoberali tuhosťou. Je čas pohnúť sa. Menej častá, ale stále sa vyskytujúca, je jednotka mgO 2 /l (CHSK Mn: O 2, ppm). Ona meria oxidovateľnosť manganistanu. Oxidovateľnosť je komplexný parameter, ktorý ukazuje, koľko organických látok je vo vode. Nie žiadne špecifické organické látky, ale organické látky vo všeobecnosti.
Oxidácia manganistanu sa tak nazýva, pretože je to manganistan draselný, ktorý sa pridáva po kvapkách do testovanej vody a určuje sa, koľko manganistanu draselného (manganistanu draselného) sa použije na oxidáciu všetkých organických látok. Ak by sa pridalo ďalšie oxidačné činidlo (napríklad dvojchróman draselný), potom by sa oxidovateľnosť nazývala dvojchróman. Ale pre naše účely definované vyššie je potrebná oxidácia vody manganistanom. Podľa toho sa pomocou určitej konverzie určí, koľko miligramov čistého kyslíka O2 bolo potrebných na oxidáciu všetkej organickej hmoty vo vzorke vody. Jednotkou merania je teda mgO 2 /l.
Tento indikátor sa často nachádza v pokynoch pre pitnú vodu (napríklad vo vode by oxidácia manganistanu nemala byť vyššia ako 5 mgO 2 / l). To znamená, že ak je vo vode viac organickej hmoty, ako dokáže filter odstrániť, potom filter umožní prebytočnej organickej hmote prejsť.
Vo vode z vodovodu by oxidácia manganistanu nemala prekročiť 5 mgO 2 /l. Táto hodnota organickej hmoty na prvý pohľad zodpovedá jemne zelenkastožltej vode, ktorá zvyčajne tečie do vane. Voda v kúpeľni bude číra, ak je oxidácia manganistanu nižšia ako 1 mgO 2 /l.
Mimochodom, je dôležité si uvedomiť, že dm 3 je to isté ako liter. Teraz je nová móda nazývať liter decimetrom kubickým. Sú vlastne to isté.
- slané - 1 – 10 g/kg
- slané - viac ako 10 g/kg
Na základe prevládajúceho katiónu sa rozlišuje vápenatá voda (Ca);
horčík (Mg);
sodík (Na).
Skupiny sú zase rozdelené do typov, ktoré zohľadňujú vzťahy medzi iónmi, mEq/kg.
Nečistoty prírodných vôd sa delia podľa stupňa disperzie (veľkosti)
Skutočne rozpustené (iónovo alebo molekulárne dispergované), vo vode distribuované vo forme jednotlivých iónov molekúl, t.j. s veľkosťou častíc menšou ako 1 mmk
- koloidný dispergovaný s veľkosťou častíc od 1 do 100 mmk
- hrubé s veľkosťou častíc väčšou ako 100 mmk
Podľa chemického zloženia sa nečistoty v prírodných vodách delia na:
- minerál
- organický
Medzi minerálne plyny patria plyny N2, O2, CO2 rozpustené vo vode v atmosfére, vznikajúce v dôsledku oxidačných a biochemických procesov NH3, CH4, H2S, ako aj plyny zavádzané odpadovou vodou, ako aj rôzne soli, kyseliny, zásady, ktoré sú prevažne v disociovanej forme, to znamená vo forme katiónov a aniónov, ktoré ich tvoria.
Organické látky zahŕňajú humínové látky vyplavené z pôd a rašelinísk, ako aj rôzne druhy organických látok vstupujúcich do vôd spolu s poľnohospodárskymi splachmi a inými druhmi nedostatočne vyčistených odpadových vôd.
Ukazovatele kvality vody
Tvrdosť vody je celkový obsah iónov vápnika a horčíka v nej, vyjadrený počtom miligramových ekvivalentov v jednom litri (kilogram) (mg-ekv./l), mikrogramových ekvivalentov na liter (mcg-ekv./l) 1 mg-ekv. /l = 1000 mcg-ekv./l
Alkalita vody je určená prítomnosťou hydrátov solí niektorých slabých kyselín (uhličitá, kremík, fosforečná) a oxidov kovov. Hodnota alkality je vyjadrená v mg-ekv/l.
Alkalita vody je schopnosť vody neutralizovať kyseliny, pričom viaže vodíkové ióny.
Vodíkový indikátor pH - charakterizuje kyslosť alebo zásaditosť vody (stredná). Kyslé prostredie - Hodnota pH = 1, 2, 3 Mierne kyslé – pH = 4, 5, 6
Neutrálne Hodnota pH = 7
Mierne zásadité– Hodnota pH = 8, 9, 10. Alkalický – pH = 11, 12, 13
Priehľadnosť - charakterizuje prítomnosť suspendovaných látok vo vode, zvyčajne vyjadrená v centimetroch vodného stĺpca, cez ktorý je možné čítať tlačené písmo alebo pozorovať kríženie tvoriacich sa pruhov na dne valca.
Sušina (g/m3) je celkové množstvo neprchavých látok obsiahnutých vo vode.
Oxidovateľnosť je množstvo kyslíka v mg/l potrebné na oxidáciu všetkých organických látok obsiahnutých vo vode.
možnosť 1
Uveďte hlavné ukazovatele kvality vody pre kotolne a vykurovacie siete?
Akú hodnotu pH má mierne zásadité médium?
Aký typ prírodných vôd sú potoky, rieky, jazerá, rybníky, močiare?
1.4. Sú prírodné vody s obsahom slanosti do 1 g/kg sladké, brakické alebo slané?
Čo určuje kvantitatívne a kvalitatívne zloženie nečistôt v riekach a nádržiach?
Možnosť 2
Definujte zásaditosť vody?
Čo charakterizuje pH?
2.3. Aký je obsah slanosti vody v brakických sladkých prírodných vodách?
Aké nečistoty sú klasifikované ako organické?
Aké nečistoty vstupujú do vody počas cyklu počas zrážok?
Možnosť 3
Definujte tvrdosť vody?
Aká je hodnota pH alkalického prostredia?
3.3. Slané prírodné vody, aká je slanosť vody?
Aké plyny absorbuje atmosférická voda z okolitého vzduchu?
Je voda zlým alebo dobrým rozpúšťadlom pre širokú škálu pevných látok, kvapalín a plynov?
Možnosť 4
Aký ukazovateľ vody charakterizuje kyslosť alebo zásaditosť vody?
Aký druh prírodných vôd sú moria, oceány, jazerá so slanou vodou?
Aké nečistoty sa považujú za minerálne?
Stručne opíšte kolobeh vody v prírode?
Ako sa klasifikujú priemyselné a domáce odpadové vody podľa charakteru znečistenia (tri skupiny)?
Možnosť 5
Definujte oxidovateľnosť vody?
Akú hodnotu pH má neutrálne médium?
Ako sa delia prírodné vody podľa obsahu slanosti?
5.4. Ako sa delia prírodné vody podľa chemického zloženia nečistôt?:
Aké nečistoty vstupujú do vody počas cyklu pri presakovaní cez pôdu?
Možnosť 6
Definujte priehľadnosť vody?
Aká je hodnota pH v kyslom prostredí?
Podľa pôvodu možno prírodné vody rozdeliť do nasledujúcich kategórií:
Atmosférické vody, ktoré padajú vo forme dažďa a snehu. Obsahujú malé množstvo nečistôt, najmä vo forme rozpustených plynov: kyslík, oxid uhoľnatý, oxid dusíka, sírovodík, organické látky, prach. Atmosférická voda neobsahuje prakticky žiadne rozpustené soli. Voda, ktorá obsahuje menej ako 1 gram solí na liter, sa nazýva čerstvá. V tomto prípade sú atmosférické vody sladké vody.
Povrchové vody – rieky, jazerá a more – obsahujú okrem nečistôt, ktoré sa nachádzajú v atmosférickej vode, širokú škálu látok. Navyše od malých množstiev až po nasýtenie. Ide o hydrogénuhličitany vápnik, horčík, sodík, draslík, ako aj sírany a chloridy. V morskej vode sú prítomné takmer všetky prvky periodickej tabuľky, vrátane vzácnych a rádioaktívnych prvkov. Vo svetových oceánoch je rozpustených asi 5*1016 ton solí (ak je povrch zemegule pokrytý touto soľou, hrúbka vrstvy bude asi 45 m). Už teraz chemický priemysel ťaží z morskej vody 200 miliónov ton kuchynskej soli. Ťaží sa aj horčík, draslík a bróm.
Všetky povrchové vody obsahujú organické látky vrátane patogénnych baktérií.
V regióne Belgorod patria takmer všetky rieky do tretej triedy čistoty - mierne znečistené. Hlavnými spotrebiteľmi povrchovej vody v regióne Belgorod sú rybie farmy - 80 miliónov m3, priemysel - 25 miliónov m3, poľnohospodárstvo - 1,5 milióna m3.
Podzemná voda – voda z artézskych studní, studní, prameňov, gejzírov, ako aj povrchová voda, obsahuje rôzne minerálne soli, ktorých zloženie závisí od charakteru hornín, ktorými presakuje atmosférická a povrchová voda. Na rozdiel od povrchových vôd však podzemná voda vďaka vysokej filtračnej schopnosti pôd a hornín neobsahuje organické nečistoty ani bakteriálnu kontamináciu.
Zásobovanie Ruska pitnou vodou zabezpečuje najmä podzemná voda.
V regióne Belgorod sa ako zdroj zásobovania vodou používa najmä podzemná voda, ktorá je spravidla založená na turónsko-maastrichtských a albánsko-cenomanských zvodnených vrstvách. Malá časť vidieckych sídiel využíva vodu z kvartérnych a paleogénnych zvodnených vrstiev (banícke studne).
Podľa Výboru pre prírodné zdroje pre región Belgorod sú celkové predpokladané prevádzkové zdroje podzemnej vody približne 6 miliónov m3/deň.
V súčasnosti je v kraji preskúmaných 55 ložísk sladkej podzemnej vody s celkovými prevádzkovými zásobami 1373,7 tis. m3/deň pre zásobovanie vodou úžitkovou, pitnou, priemyselnou, technickou a poľnohospodárskou vodou. Z 55 preskúmaných ložísk sa v súčasnosti ťaží len 27.
Celková priemerná spotreba vody v domácnosti a pitnej vody na obyvateľa kraja je 267 l/deň, priemerná spotreba vody na obyvateľa mesta je 305 l/deň a u obyvateľov vidieka cca 210 l/deň.
Náš región má málo zdrojov povrchovej vody. Prevládajú malé rieky a potoky a len 14 riek má dĺžku 50 až 200 km.
V posledných rokoch sa intenzívne rozvíja prieskum, ťažba a plnenie minerálnych vôd (Mayskaya, Svätý prameň atď.). Vody s obsahom radónu sa využívajú na liečebné účely (okresy Borisov, Černyansky).
Všetky nečistoty obsiahnuté vo vode možno rozdeliť na základe ich fyzikálneho a chemického stavu vo vode, najmä ich disperzie. V tabuľke 2.1. Je uvedená klasifikačná schéma pre nečistoty vo vode.
Tabuľka 2.1. Klasifikácia nečistôt vo vode
charakteristický
Heterogénne systémy
Homogénne systémy
Skupina III
Fyzikálno-chemické vlastnosti
Suspenzie (suspenzie, emulzie)
Sóly a vysokomolekulárne zlúčeniny
Molekulárne rozpustné látky
Látky, ktoré sa disociujú na ióny
Veľkosti častíc, cm
Do prvej skupiny patria vo vode nerozpustné nečistoty s veľkosťou častíc väčšou ako 10-4 cm, tvoriace takzvané suspenzie. Sú to ílové látky, uhličitany, sadra, bahno, jemný piesok, hydroxidy kovov, niektoré organické látky, planktón. Môžu to byť baktérie, spórové mikroorganizmy a vírusy. Na povrchu suspendovaných častíc môžu byť rádioaktívne a toxické látky. Systémy prvej skupiny sú nestabilné.
Druhú skupinu nečistôt tvoria látky, ktoré sú v koloidnom dispergovanom stave (hydrofilné a hydrofóbne koloidy).
Ide o minerálne a organominerálne častice pôd a pôd, humínové látky (ktoré dodávajú vode farbu), vírusy, baktérie, vysokomolekulárne organické látky s veľkosťou častíc 10-5 - 10-6 cm.
Do tretej skupiny nečistôt vo vode patria rozpustné plyny a organické látky biologického a technologického pôvodu. Tieto látky môžu dať vode rôzne farby, chute a vône. Niektoré nečistoty sú vysoko toxické.
Do štvrtej skupiny nečistôt patria látky, ktoré pri disociácii vo vode tvoria ióny.
V závislosti od prítomnosti určitých nečistôt vo vode sa používajú rôzne spôsoby čistenia.
Kvalita vody
Kvalita vody sa hodnotí podľa týchto ukazovateľov: priehľadnosť, farba, vôňa, tvrdosť, oxidovateľnosť, reakcia vody, celkový obsah solí.
Priehľadnosť vody sa meria hrúbkou vodnej vrstvy, cez ktorú je možné vizuálne alebo pomocou fotobunky rozlíšiť obraz nitkového kríža alebo určitého písma. Priehľadnosť závisí od prítomnosti hrubých suspenzií a koloidných častíc vo vode. Tieto nečistoty upchávajú potrubia, tvoria zátky, koloidné častice upchávajú membrány prevodových zariadení, spôsobujú penenie vody a prenos vody v kotloch a prístrojoch.
Tvrdosť vody je klasifikovaná ako dočasná (v dôsledku prítomnosti hydrogénuhličitanov sodíka, horčíka, vápnika, ktoré sa varením menia na nerozpustné uhličitany, ktoré sa vyzrážajú vo forme hustého sedimentu - vodného kameňa). Konštantná tvrdosť je spôsobená prítomnosťou chloridov a síranov horčíka a vápnika vo vode, ktoré sa z vody neodstraňujú varom. Tvrdosť je vyjadrená v miligramových ekvivalentoch iónov vápnika alebo horčíka na 1 liter vody. Tvrdosť je 1 mEq, ak 1 liter obsahuje 20,04 mg iónov vápnika alebo 12,16 mg iónov horčíka.
Tvrdosť je veľmi dôležitá vlastnosť vody. Pri ohrievaní tvrdej vody sa tvorí vodný kameň. Z hľadiska chemického zloženia je vodný kameň zmesou rôznych látok: sadra, uhličitany, kremičitany vápenaté, fosfor, hliník atď. Má nízku tepelnú vodivosť. V dôsledku toho, čím vyššia vrstva vodného kameňa, tým nižšia je produktivita a účinnosť parných kotlov a výmenníkov tepla (v kotloch s 1 mm vodného kameňa sa spotreba paliva zvyšuje o 5%). Okrem toho v tomto prípade dochádza k oxidácii ocele, dochádza k vyhoreniu kotla, k nehodám a dokonca k výbuchom. Tvrdá voda je nevhodná pre elektrolýzu, textilný priemysel, potravinársky priemysel a pod.
Oxidovateľnosť vody je spôsobená prítomnosťou organických látok, ľahko oxidovateľných zlúčenín železa a sírovodíka, ktoré môžu byť oxidované rôznymi oxidačnými činidlami. Keďže zloženie týchto nečistôt je neisté, oxidovateľnosť vody sa vyjadruje v množstve manganistanu draselného alebo ekvivalentného množstva kyslíka vynaloženého na oxidáciu 1 litra vody, teda mg/l.
Stupeň kyslosti vody je určený indexom pH. Ak je pH = 6,5 – 7,5 voda je neutrálna; ak pH< 6,5 – вода считается кислой; если рН >7,5 - alkalické.
Prírodné vody sú podľa svojich charakteristík blízke neutrálnym. Prírodnú vodu však až na výnimky nemožno použiť bez predchádzajúcej prípravy. To je dôležité najmä pre pitnú vodu.
Pitná a priemyselná voda
Podľa účelu a použitia sa voda delí na pitnú a technickú; ich kvalitu určuje GOST.
Pitná voda – sú na ňu kladené špeciálne požiadavky – okrem farby, vône, chuti je dôležité bakteriálne znečistenie. V 1 mililitri vody by nemalo byť viac ako 100 baktérií a napríklad najviac 3 E. coli, soli by nemali presiahnuť 1000 mg/l.
Na pitné účely sa veľmi často využíva nielen podzemná, ale aj povrchová voda, preto obe podliehajú rôznemu stupňu čistenia v úpravniach alebo zariadeniach vôd. Na obr. 2.2. Poskytuje sa schéma čistenia povrchovej vody používanej ako pitná voda. Ak je odber vody realizovaný priamo zo zásobníka (1), potom sa voda do hrubej žumpy (2) dostáva samospádom cez bezpečnostnú sieť, ktorá bráni vstupu veľkých predmetov, rýb a pod.
Ryža. 2.2. Schéma zariadení na úpravu povrchových vôd:
1- jazierko; 2- hrubá usadzovacia nádrž; 3 – koagulátor; 4 – usadzovacia nádrž; 5 – otvorené filtre; 6- systém na dezinfekciu; 7 – rozvod vody.
Voda sa usadzuje v žumpe. Ľahká suspendovaná hmota sa však usadzuje pomaly a koloidné častice (íl, kyseliny kremičité, humínové) sa zrážacou metódou neoddeľujú, preto sa voda čerpá do koagulačnej miešačky (3), do ktorej sa pridáva roztok elektrolytu Al2SO4, FeSO4 alebo iné. súčasne sa dodávajú koagulanty.
Koagulácia je proces oddeľovania heterogénnych systémov.
V zjednodušenej forme to vyzerá takto: elektrolyt vo veľmi zriedenom stave hydrolyzuje za vzniku kladne nabitých častíc. Tie sú zasa adsorbované na povrchu záporne nabitých koloidných častíc a neutralizujú ich náboje. To spôsobí, že sa častice zlepia a zväčšia sa a sú náchylnejšie na sedimentáciu. Vločky pevných častíc vznikajúce pri procese koagulácie sa zlepia s ľahkou suspenziou, adsorbujú organické farbivá na povrchu a tým čistia vodu (spotreba koagulantu 120 g/m3 na jar, 70 v lete a 20 v zime). Na zintenzívnenie procesu koagulácie sa používajú ďalšie činidlá - flokulanty - kyselina kremičitá, karboxymetylcelulóza atď. Z miešačky voda prúdi do usadzovacej nádrže (4), kde sa dokončí koagulácia: vyzrážajú sa veľké častice. Dosadzovacia nádrž je veľká, nepretržite pracujúca betónová nádrž so systémom prepážok, ktoré zvyšujú čas zotrvania vody v usadzovacej nádrži. Potom sa voda privádza do otvorených filtrov (5), tu sa filtruje pod tlakom (výška vodného stĺpca 2 m, rýchlosť prechodu vody 1 m/hod., filtračným materiálom je kremenný piesok s vrstvou do 1 m, priemer častíc do 1 mm, štrk je na dne ). Hlavná časť nečistôt sa usadzuje na povrchu piesku a vytvára filtračný film. Stanice majú niekoľko filtrov, pretože... pravidelne sa čistia.
Vyčistená voda potom vstupuje do zariadenia (6) na dezinfekciu, kde sa vykonáva chlórovanie. Ak chcete odstrániť zápach chlóru, pridajte amoniak alebo síran sodný. Množstvo zvyškov chlóru je 0,2 – 0,4 mg/l. V poslednej dobe sa na dezinfekciu používa ozonizácia a iné metódy.
Po dezinfekcii sa voda dostáva do rozvodu vody (7) a následne k spotrebiteľovi.
Priemyselná voda môže byť výživná (používa sa na technologické účely) a recyklovaná (po použití sa ochladí a vráti do výrobného cyklu).
Množstvo nečistôt v priemyselnej vode by nemalo prekročiť určité normy, ktoré sú stanovené v závislosti od účelu vody. Napríklad voda pre parné kotly by nemala obsahovať oxid uhoľnatý, malo by byť málo kyslíka; Na výrobu polovodičov a fosforu musí byť vo všeobecnosti vysoký stupeň čistenia vody. Pre priemyselnú vodu bakteriálna kontaminácia nevadí (okrem potravinárskeho a farmaceutického priemyslu, niektorých chemických technológií).
Je teda zrejmé, že aj priemyselné vody musia byť podrobené náležitej úprave.
Medzi hlavné spôsoby čistenia priemyselnej vody patria: koagulácia, sedimentácia, filtrácia (rovnaká ako pri pitnej vode), ako aj zmäkčovanie, odsoľovanie, destilácia a odvzdušňovanie. Schéma úpravy priemyselnej vody je na obr. 2.3.
Čírenie vody sa dosiahne jej usadzovaním a následnou filtráciou cez zrnitý materiál rôznej disperzie. Na zrážanie koloidných nečistôt a absorpciu farebných látok obsiahnutých vo vode sa pridávajú elektrolyty - sírany hliníka a železa.
Odsoľovanie je odstránenie katiónov z vody, ktoré tvoria penu a vodný kameň Ca2+, Mg2+. K tomu voda prechádza cez špeciálne filtre s H-katiónovým výmenníkom a OH-aniónovým výmenníkom. Je možné použiť aj destiláciu alebo mrazenie.
Na zmäkčovanie vody sa používajú fyzikálne, chemické a fyzikálno-chemické metódy. Fyzikálne metódy zahŕňajú varenie, destiláciu a mrazenie. Chemické metódy sú použitie špeciálnych činidiel, ktoré viažu horčíkové a vápenaté ióny na nerozpustné alebo ľahko odstrániteľné zlúčeniny (hasené vápno, sóda, lúh sodný atď.).
Ryža. 2. 3. Schéma úpravy priemyselných vôd.
V súčasnosti je hlavnou metódou fyzikálno-chemická metóda, založená na schopnosti niektorých nerozpustných syntetických materiálov vymieňať svoje ióny za ióny prítomné vo vode (katiónomeniče, anexy). Výmena sa uskutočňuje v iónomeničoch (vysokorýchlostné filtre).
Zmäkčovanie vody prudko znižuje rýchlosť tvorby vodného kameňa, ale nezabráni jej, a preto sa do vody pridávajú prostriedky proti vodnému kameňu: hexametafosfát fosforečnan sodný Na2PO4, (NaPO3)6. Tvoria nečistoty nerozpustné vo vode a po vhodnej úprave pomocou trieslovín (napríklad škrobu) premieňajú vodný kameň na sypký sediment, ktorý sa ľahko odstraňuje. Aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa, používa sa aj magnetická metóda čistenia vody.
Odvzdušnenie (odplynenie). Odstránenie rozpustených plynov z vody sa môže uskutočniť fyzikálnymi metódami: varom, ktorý odstraňuje kyslík a oxid uhoľnatý; zahrievanie vo vákuu. Chemická metóda spočíva v pridávaní chemických činidiel do vody, ktoré viažu kyslík a oxid uhoľnatý (síran sodný, hydrazín (N2H4), alebo pomocou liatinových filtrov, v ktorých pri spájaní kyslíka so železom vzniká oxid železitý, ktorý sa odstraňuje tzv. umývanie filtra.
Treba si uvedomiť, že úprava vody ovplyvňuje výrobné náklady. Napríklad filtrovanie vody zvyšuje jej cenu 2,5-krát, čiastočné zmäkčenie 8-krát a odsoľovanie a zmäkčovanie 10 - 12-krát.
Odpadová voda. Metódy čistenia
Množstvo odpadových vôd rastie a ľudstvo čelí problému vyčerpania sladkej vody.
Hlavnými zdrojmi znečistenia riek regiónu Belgorod sú odpadové vody z osád, priemyselných podnikov, komplexov hospodárskych zvierat a poľnohospodárskych polí. Treba mať na pamäti, že väčšina odpadových vôd po ich čistení nespĺňa environmentálne normy pre množstvo ukazovateľov. Všetky rieky regiónu Belgorod sú do tej či onej miery náchylné na antropogénne znečistenie. Najčastejšími látkami znečisťujúcimi vodu sú ropné produkty, amoniakálny dusík, fenoly a organické látky. Pri niektorých z nich sú prekročené maximálne prípustné koncentrácie (MPC). V kraji prevláda 3. trieda kvality vody (stredne znečistená).
Preto je potrebný nový prístup k problému so sladkou vodou. Po prvé, sladkú vodu treba používať minimálne, najmä v chemických prevádzkach, a po druhé zaviesť bezodtokové a uzavreté systémy. Úloha zníženia spotreby vody sa v súčasnosti rieši v 3 smeroch:
Ø využívanie recyklovanej vody;
Ø nahradenie vodného chladenia vzduchovým;
Ø čistenie a opätovné použitie odpadových vôd.
Odpadová voda obsahuje organické a anorganické nečistoty a patogénne baktérie.
Chemické znečistenie je zmena prirodzených chemických vlastností vody v dôsledku zvýšenia obsahu škodlivých nečistôt v nej, a to anorganických (minerálne soli, kyseliny, zásady, častice ílu) a organických (ropa, ropné produkty, organické zvyšky, povrchovo aktívne látky). , pesticídy).
Okrem toho je potrebné mať na pamäti, že každá výroba má svoj vlastný súbor látok, z ktorých sa musí čistiť odpadová voda. Čistenie odpadových vôd je preto veľmi zložitý proces, ktorý často prebieha v niekoľkých fázach, prípadne sa využívajú rôzne spôsoby čistenia.
Existujúce metódy čistenia vody možno rozdeliť na:
1.fyzikálne (aj mechanické) spôsoby čistenia vody.
2. chemické spôsoby čistenia vody.
3. fyzikálne a chemické metódy čistenia vody.
4.biologické metódy čistenia vody.
Fyzikálne metódy zahŕňajú metódy založené na vplyve na vodný systém počas rôznych technologických procesov: magnetické, elektrické polia, ultrazvuk, radiačná záťaž atď. Medzi fyzikálnymi metódami vynikajú mechanické metódy.
Mechanické spôsoby čistenia vody odstránia až 60 % nerozpustných nečistôt z domácich vôd a 95 % z technických. Ide o metódy sedimentácie, odstreďovania a mechanického odstraňovania ropných produktov, ktoré vyplávajú na hladinu vody.
Na mechanické čistenie odpadových vôd sa používajú lapače piesku, usadzovacie nádrže, lapače olejov, odkalovacie jazierka rôznych prevedení.
Lapače piesku sú určené na separáciu mechanických nečistôt s veľkosťou častíc nad 250 mikrónov. Potreba predbežnej separácie mechanických nečistôt (piesok, vodný kameň atď.) je daná skutočnosťou, že pri absencii lapačov piesku sa tieto nečistoty uvoľňujú v iných zariadeniach na úpravu, čo komplikuje ich prevádzku.
Princíp činnosti lapača piesku je založený na zmene rýchlosti pohybu pevných ťažkých častíc v prúde kvapaliny.
Statické usadzovacie nádrže používajú podniky na prepravu ropy (ropné sklady, čerpacie stanice ropy). Na tento účel sa zvyčajne používajú štandardné oceľové alebo železobetónové nádrže, ktoré môžu pracovať v režime akumulačnej nádrže, usadzovacej nádrže alebo vyrovnávacej nádrže v závislosti od technologickej schémy čistenia odpadových vôd. V týchto nádržiach sa oddelí až 90-95% ľahko oddeliteľných zložiek. Na tento účel sú v okruhu čistiarne inštalované dve alebo viac vyrovnávacích nádrží, ktoré pracujú periodicky: plnenie, usadzovanie, čerpanie. K usadzovaniu vody vo vertikálnych nádržiach môže dochádzať v dynamickom a statickom režime.
Charakteristickým znakom dynamických sedimentačných nádrží je oddeľovanie nečistôt vo vode pri pohybe kvapaliny.
V dynamických usadzovacích nádržiach alebo kontinuálnych usadzovacích nádržiach sa kvapalina pohybuje v horizontálnom alebo vertikálnom smere, preto sa usadzovacie nádrže delia na vertikálne a horizontálne.
Horizontálna usadzovacia nádrž je obdĺžniková nádrž (v pôdoryse) vysoká 1,5 až 4 m, široká 3 až 6 m a dlhá až 50 m Sediment, ktorý spadol na dno, sa pomocou špeciálnych škrabiek presunie do prijímača a potom sa odstráni z usadzovacej nádrže pomocou hydraulického výťahu, čerpadiel alebo iných zariadení . Plávajúce nečistoty sa odstraňujú pomocou škrabiek a priečnych podnosov inštalovaných na určitej úrovni.
V závislosti od zachytávaného produktu sa horizontálne usadzovacie nádrže delia na lapače piesku, lapače oleja, lapače vykurovacieho oleja, lapače benzínu, lapače tukov atď.
Vertikálna usadzovacia nádrž je valcová alebo štvorcová (v pôdoryse) nádrž s kužeľovým dnom pre jednoduchý zber a čerpanie usadzovacieho sedimentu. Pohyb vody vo vertikálnej usadzovacej nádrži prebieha zdola nahor (na usadzovanie častíc).
V procese mechanického čistenia sa používajú rôzne typy filtrov. Filtrácia sa v súčasnosti využíva čoraz častejšie, keďže sa zvyšujú požiadavky na kvalitu čistenej vody. Filtrácia sa používa po čistení odpadových vôd v usadzovacích nádržiach a biologickom čistení. Proces je založený na priľnavosti hrubých častíc, najmä ropy a ropných produktov, na povrch filtračného materiálu. Filtre môžu byť látkové, sieťované, granulované. Filmové filtre čistia vodu na molekulárnej úrovni.
Pre mikrofiltre sa používa nylonová mikrosieťka alebo mikrosieťka zo sklenených vlákien, mosadze, niklu, nehrdzavejúcej ocele, fosforového bronzu a nylonu. Veľkosti buniek od 20 do 70 mikrónov.
V poslednej dobe sa široko používa separačný proces pomocou molekulových sít. Membránová metóda sa považuje za najsľubnejšiu na jemné čistenie. Táto metóda sa vyznačuje vysokou jasnosťou separácie zmesí látok.
Membrány majú vlastnosť polopriepustnosti - zadržiavajú nielen látky suspendované vo vode, ale aj rozpustené.
Membránová metóda sa používa na úpravu vody a vodných roztokov, čistenie odpadových vôd, čistenie a zahusťovanie roztokov. Tento spôsob je účinný najmä pri odsoľovaní vody (zadrží až 98 % soli).
Zásadným rozdielom medzi membránovou metódou a tradičnými filtračnými technikami je separácia produktov v prúde, t.j. separácia bez sedimentácie na filtračnom materiáli, ktorá postupne upcháva pracovný porézny povrch filtra.
Hlavné požiadavky na polopriepustné membrány sú: vysoká separačná schopnosť (selektivita); vysoká špecifická produktivita (permeabilita); chemická odolnosť voči prostrediu separovaného systému; konzistentnosť charakteristík počas prevádzky; dostatočná mechanická pevnosť na splnenie podmienok inštalácie, prepravy a skladovania membrán; nízke náklady.
Pre separáciu alebo čistenie niektorých produktov, ktoré nie sú tepelne odolné, je rozhodujúce použitie membránovej metódy, pretože táto metóda funguje pri teplote okolia.
Membránová metóda má zároveň nevýhodu - hromadenie separovaných produktov v blízkosti separačnej pracovnej plochy. Na boj proti tomuto javu sa uskutočňuje turbulizácia vrstvy kvapaliny priľahlej k povrchu membrány, aby sa urýchlil prenos rozpustenej látky.
Na membrány sa používajú rôzne materiály a rozdiel v technológii výroby membrán umožňuje získať membrány, ktoré sa líšia štruktúrou a dizajnom a používajú sa v rôznych typoch separačných procesov.
V závislosti od separovaného média a požiadaviek na kvalitu separácie a technologických prevádzkových podmienok sa používajú rôzne membrány. Môžu byť ploché (stuhy do šírky 1 m), rúrkové (priemer od 0,5 do 25 mm), rôzne v štruktúre - porézne, neporézne, anizotropné, izotropné, tesniace atď. Membrány sú vyrobené zo skla, kovovej fólie, polymérov - acetát celulózy, polyamidy, polyvinyly atď. Membrány z acetátu celulózy sú najlacnejšie. Na zvýšenie mechanickej pevnosti majú membrány látkový základ. V polovici 80. rokov boli k dispozícii vysokovýkonné kompozitné membrány, čím sa rozšírilo ich použitie.
Pri použití membrán by voda nemala byť kyslá nad pH ~ 4 a teplota by nemala presiahnuť 35 stupňov.
Medzi fyzikálne metódy patrí elektrolytická metóda. Pri tejto metóde sa cez priemyselnú odpadovú vodu vedie elektrický prúd, ktorý spôsobí, že sa väčšina znečisťujúcich látok vyzráža. Táto metóda je veľmi efektívna a vyžaduje relatívne nízke náklady na výstavbu čistiarní.
Magnetická metóda čistenia vody. Navrhol Vermaeren, aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa. Podstatou metódy je, že voda prechádzala magnetickými aktivátormi (magnety v tvare C, v ktorých pracovnej medzere je umiestnená iónomeničová kolóna). Magnetické pole zintenzívňuje výmenu iónov, t.j. upravuje metabolizmus soli a pomáha znižovať tvorbu vodného kameňa.
Magnetická úprava vodných systémov v prvom rade urýchľuje proces kryštalizácie nečistôt a tým znižuje množstvo vodného kameňa na stenách. Pri magnetickej úprave dochádza skôr k procesu čírenia vody.
Biologická úprava vody spočíva v mineralizácii organických polutantov v odpadových vodách pomocou aeróbnych biochemických procesov. V dôsledku biologického čistenia sa voda stáva priezračnou, nehnije, obsahuje rozpustený kyslík a dusičnany.
Biologické čistenie odpadových vôd v prírodných podmienkach sa často vykonáva na špeciálne upravených plochách pôdy - zavlažovacích poliach alebo filtračných poliach. Na zavlažovacích poliach sa súčasne s čistením vody pestujú plodiny alebo bylinky. Filtračné polia sú určené len na biologické čistenie odpadových kvapalín. Na pozemkoch určených na závlahové a filtračné polia je plánovaná závlahová sieť hlavných a rozvodných kanálov, cez ktoré sa odvádza odpadová voda. Odstraňovanie kontaminantov prebieha procesom filtrácie vody cez pôdu. Vrstva pôdy 80 cm poskytuje pomerne spoľahlivé čistenie.
Biologické jazierka slúžia na biologické čistenie odpadových vôd v prírodných podmienkach. Sú to plytké zemné nádrže hlboké od 0,5 do 1 m, v ktorých prebiehajú rovnaké procesy ako pri samočistení nádrží. Biologické jazierka fungujú pri teplote najmenej 60°C a nie vyššej ako 200°C a kyslosti vody v rozmedzí pH od 6,5 do 8,2. Sú usporiadané stupňovito tak, aby voda z horného jazierka prúdila samospádom do toho pod ním.
Biologické čistenie odpadových vôd v umelých podmienkach sa vykonáva v špeciálnych štruktúrach - biofiltroch alebo prevzdušňovacích nádržiach.
Biofiltre sú štruktúry, v ktorých sa biologické čistenie odpadových vôd vykonáva filtrovaním cez vrstvu hrubého materiálu. Povrch zŕn je pokrytý biologickým filmom osídleným aeróbnymi mikroorganizmami. Podstata biologického čistenia odpadových vôd v biofiltroch sa nelíši od procesu čistenia v závlahových poliach alebo filtračných poliach, avšak k biochemickej oxidácii dochádza oveľa intenzívnejšie.
Aerotanky sú železobetónové nádrže, ktorými pomaly preteká prevzdušnená odpadová voda zmiešaná s aktivovaným kalom.
Aktivovaný kal vyzerá ako hnedé vločky. Skladá sa hlavne z bakteriálnych buniek. Na povrchu vločiek, medzi nimi alebo v nich sa zvyčajne nachádzajú rôzne organizmy prvokov.
Zdrojom výživy pre organizmy aktivovaného kalu je znečistenie odpadových vôd. Látky obsiahnuté v odpadovej kvapaline sú sorbované povrchom aktivovaného kalu. Po kontakte kalu s odpadovou vodou sa koncentrácia organických látok v ňom zníži o viac ako polovicu. Rozpustené organické látky sú transportované enzýmami - permeázami vo vnútri bakteriálnych buniek, kde prechádzajú deštrukciou a reštrukturalizáciou.
Suspendované látky vstupujúce do prevzdušňovacej nádrže sú tiež sorbované povrchom aktivovaného kalu. Čiastočne spolu s baktériami slúžia ako potrava pre prvoky a čiastočne sa vplyvom bakteriálnych enzýmov premieňajú na rozpustené látky a sú absorbované mikroflórou.
Aerotanky poskytujú vysoký stupeň čistenia odpadových vôd, môžu byť použité v akýchkoľvek klimatických podmienkach a nevyžadujú veľké plochy. Čistiarne v Belgorode využívajú na čistenie odpadových vôd prevzdušňovacie nádrže.
Novou úpravou prevzdušňovacej nádrže je bionádrž. Jeho zvláštnosťou sú filmové dosky inštalované vo vnútri prevzdušňovacej nádrže, ktorá sa tiež podieľa na procese čistenia.
Procesom biologického čistenia sa nedosiahne úplné odstránenie všetkých baktérií, vrátane patogénnych, z odpadových vôd. Po biologickej úprave vody sa preto odpadová voda pred vypustením do nádrže dezinfikuje. To sa vykonáva chloráciou, ultrafialovým žiarením, elektrolýzou, ozonizáciou alebo ultrazvukom.
Na úpravu a neutralizáciu kalov vznikajúcich v čistiarňach odpadových vôd sa používajú špeciálne metódy a konštrukcie: hnilobné nádrže (septiky), dvojposchodové usadzovacie nádrže a metánové nádrže.
Na dehydratáciu vyhnitého kalu sa posiela do kalových lôžok, kde sa podrobí prirodzenému sušeniu. Potom sa môže zlikvidovať ako organické hnojivo. Dehydratáciu kalu je možné vykonávať aj umelo pomocou vákuových filtrov, vákuových lisov, odstrediviek a tiež tepelným sušením.
Treba poznamenať, že nie všetky odpadové vody by mali byť podrobené biologickému čisteniu. Ak v nich nie sú žiadne organické látky alebo ich množstvo je malé, tak sa biologické čistenie nevykonáva.
Chemické a fyzikálno-chemické metódy čistenia vôd. Podstatou chemickej metódy je, že na čistiarňach odpadových vôd sa do odpadových vôd zavádzajú činidlá - koagulanty. Reagujú s rozpustenými a nerozpustenými škodlivinami a prispievajú k ich vyzrážaniu, odkiaľ sú mechanicky odstraňované. Chemická metóda sa osvedčila najmä pri čistení vody pri povodniach.
Táto metóda je však nevhodná na čistenie odpadových vôd obsahujúcich veľké množstvo rôznych kontaminantov. Keďže takmer každý priemysel má svoje vlastné odpadové vody, čistenie sa vykonáva pomocou určitých koagulantov. Napríklad oxidácia chlórom sa používa na čistenie vody z galvanických dielní (hlavne kyanid). Ale potom je takmer vždy potrebné ďalšie čistenie vody.
Chemická metóda spočíva v pridávaní koagulantov do upravovanej vody – hydrolýznych solí s hydrolyzujúcimi katiónmi, anodické rozpúšťanie kovov, alebo jednoduchou zmenou kyslosti vody (zníženie pH), ak upravená voda už obsahuje dostatočné množstvo katiónov, ktoré môžu tvoriť zle rozpustné zlúčeniny počas hydrolýzy.
V súčasnosti sa ako koagulanty používajú soli hliníka a železa alebo ich zmesi (síran hlinitý, hlinitan sodný, polychlorid hlinitý, kamenec draselný alebo amónny, kyselina kremičitá).
Na urýchlenie koagulačného procesu a zintenzívnenie prevádzky spracovateľských zariadení sa široko používajú flokulanty: polyakrylamid (PAA), aniónová aktivovaná kyselina kremičitá, íl, popol, ferochrómová troska atď.
Úprava vody pomocou koagulantov je známa už dlho, ale táto metóda sa začala aktívne používať pomerne nedávno. Je to spôsobené tým, že po prvé, kritériom hodnotenia sanitárnej spoľahlivosti boli biologické ukazovatele. Po druhé, táto metóda vyžaduje veľkú dávku koagulantov, potrebu každého prípadu čistiť vlastnú dávku a vlastný koagulant, vysoké náklady na koagulanty, ako aj zlé podmienky na separáciu koagulačných sedimentov atď.
V súčasnosti sa však výpočty dávkovania vykonávajú automaticky na základe ukazovateľov kvality odpadovej vody. Vysoká spotreba koagulantov môže byť v súčasnosti kompenzovaná použitím lacného priemyselného odpadu a vysokomolekulárnych koagulantov.
V prípade odpadových vôd obsahujúcich ropu a ropu po lapačoch oleja použitie koagulantov znižuje koncentráciu ropných nečistôt 2-3 krát. FeSO4 a Ca(OH)2 sú považované za najlepšie koagulanty.
V prípade, že voda obsahuje farbivá a triesloviny, použitie koagulantov ako FeSO4, Al2 (SO4)3 prečistí vodu o 80 - 90%.
Výhodou čistiacich metód s použitím koagulantov v porovnaní s biologickými je skrátenie času čistenia; menšia plocha zariadení na úpravu, takmer úplné odstránenie fosfátov a stopových prvkov; mierna zmena pH; nezávislosť od toxických látok; Veľké možnosti pre automatizáciu výroby.
Zároveň je však významnou nevýhodou zvýšenie objemu sedimentu (bez koagulantov tvorí sediment 0,4 - 0,6 % objemu upravovanej kvapaliny a spolu s ním až 2,5 %).
Treba tiež poznamenať, že chemická metóda je menej účinná pri čistení domácich a odpadových vôd obsahujúcich organické zlúčeniny.
Progresívnejšia je elektrokoagulačná metóda - metóda čistenia vody pomocou elektrolýzy s rozpustnými elektródami.
Pri čistení vody pomocou koagulantov sa často používa ultrazvuk. Ničí veľké častice a zároveň ničí niektoré baktérie, zooplanktón a riasy.
Proces čistenia je možné zintenzívniť pomocou beta-, gama-röntgenového žiarenia, elektrických a magnetických polí - to tiež zlepšuje kvalitu vody, znižuje náklady na koagulanty a následne znižuje náklady na čistenú vodu.
Chemické metódy zahŕňajú extrakciu, odstránenie kontaminantov z vody pomocou inej kvapaliny. Na extrakciu sa volí kvapalina, ktorá sa nezmiešava s vodou, v ktorej sa látka znečisťujúca vodu rozpúšťa lepšie ako vo vode.
Ako extrakčné činidlá sa používajú organické kvapaliny: benzén, minerálne oleje, tetrachlórmetán, sírouhlík atď. Samotný proces sa vykonáva v zariadeniach nazývaných extraktory. Nevýhody tohto spôsobu zahŕňajú rozpustnosť extrakčného činidla vo vode a neúplnú deštrukciu emulzie.
Čistenie odpadových vôd adsorpčnou metódou je založené na tom, že látky v nich rozpustené sa adsorbujú na povrchu adsorbenta. Adsorpcia sa vzťahuje na fyzikálne a chemické metódy čistenia. Ako sorbenty sa používajú popol, rašelina, kaolín, koksový vánok, aktívne uhlie atď.
V niektorých prípadoch je možné z vody odstrániť takmer všetky nečistoty. Ak má adsorpčná látka nízku hodnotu a náklady na adsorbent sú nízke (piliny, rašelina, troska atď.), potom sa po vyčistení adsorbent vyhodí spolu s adsorbovanou látkou. Ak má znečisťujúca látka a adsorbent určitú hodnotu, potom sa adsorbent regeneruje priamou destiláciou adsorbovanej látky alebo jej extrakciou nejakým rozpúšťadlom. Často nie je možné úplne regenerovať adsorbent, pretože vstupuje do chemických reakcií s adsorbovanou látkou.
Je potrebné poznamenať, že pravidlá vypúšťania odpadových vôd do vodných útvarov neumožňujú vypúšťanie kyslých a zásaditých odpadových vôd, pretože ničia mikroflóru vodných útvarov. Takúto odpadovú vodu je potrebné pred vypustením do nádrže neutralizovať. Pri výpočte neutralizačných jednotiek sa berie do úvahy iba koncentrácia voľných kyselín a zásad.
Pri neutralizácii kyslých vôd sa používa vápno, vápenec, mramor, dolomit a pálený dolomit; alkalické vody sa neutralizujú technickou kyselinou sírovou. Pri neutralizácii odpadových vôd by sa mala brať do úvahy prirodzená neutralizačná kapacita nádrže. Iba to množstvo kyseliny, ktoré sa v ňom nedá neutralizovať, by malo byť podrobené umelej neutralizácii.
Na neutralizáciu odpadovej vody sa uchyľujú k mutačnej filtrácii cez kriedu, mramor, dolomit alebo pálený dolomit, známy ako „magnomasa“.
Zo všetkých uvedených materiálov je najvhodnejší horčík a jeho najdôležitejšou súčasťou je oxid horečnatý, ktorý má oproti uhličitanom a oxidu vápenatému množstvo výhod: a) oxid horečnatý je nerozpustný vo vode, a preto neprechádza do roztoku absencia kyselín; b) keď neutralizuje silné kyseliny, nedochádza k tvorbe oxidu uhličitého, a preto sa v neutralizovanej vode nezvyšuje uhličitanová tvrdosť; c) rýchlosť neutralizácie oxidom horečnatým je väčšia ako pri uhličitanoch.
Na neutralizáciu treba využiť aj vzájomnú neutralizáciu odpadových vôd. Keď sú vo výrobe kyslé a alkalické odpadové vody, je racionálne ich neutralizovať zmiešaním. Množstvo voľnej zásaditosti a kyslosti v odpadovej vode sa stanoví analýzou.
V prípadoch, keď je potrebné extrahovať cenné látky z odpadových vôd, sa používa metóda flotácie, čo je fyzikálna a chemická metóda.
Je založená na rozdielnej zmáčavosti častíc zmesi hydrofóbnych (nezmáčateľných) a hydrofilných (zmáčateľných) látok. V praxi sa používa proces flotácie peny, ktorý spočíva vo vháňaní vzduchu zospodu cez kvapalinu s látkou, ktorá sa má nadnášať. Vzduchové bubliny adsorbujú častice extrahovanej (hydrofóbnej) látky na svojom povrchu a vynášajú ich na hladinu vody.
Na zvýšenie flotačného účinku sa do vody pridávajú povrchovo aktívne látky (olej, vykurovací olej, živice, petrolej, vysokomolekulárne mastné kyseliny, merkaptány, xantáty atď.), ktoré znižujú povrchové napätie kvapaliny a oslabujú väzbu vody s vodou. pevná látka.
Flotačný proces je umocnený aj zavedením penotvorných činidiel do kvapaliny (ťažký pyridín, kreosol, fenoly, syntetické detergenty atď.), ktoré tiež znižujú povrchové napätie kvapaliny a zvyšujú rozptyl bublín a ich stabilitu.
Po vyčistení sa voda podrobí dodatočnej úprave pomocou chlóru, aktívneho uhlia, manganistanu draselného, amoniaku atď.
Dezinfekcia vody je nevyhnutnou súčasťou procesu prípravy pitnej a niekedy aj priemyselnej vody. Po čistení odpadovej vody je často potrebné ju pred opätovným použitím dezinfikovať.
Na dezinfekciu sa používa chlór, ozón, jód, manganistan draselný, peroxid vodíka, chlórnan sodný a vápenatý.
Jednou z metód dezinfekcie je metóda využívajúca chemické oxidačné činidlá. Ide o chlóramíny alebo kombinovaný chlór a molekulárny chlór, kyselina chlórna je voľný chlór. Baktericídny účinok voľného chlóru je 20–25-krát silnejší. Pri chlórovaní je potrebné miešať a potom aspoň 30 minút (s kombinovanou chlóráciou a amoniakom 60 minút) kontakt s vodou, kým sa voda dostane k spotrebiteľovi.
Chlorácia sa vykonáva pomocou zariadení - chlorátorov. Keďže baktericídna aktivita chlóru klesá so zvyšujúcim sa pH, pred zavedením niektorých činidiel do vody sa vykonáva dezinfekcia. Baktérie vo vode odumierajú pod vplyvom chlóru a jeho derivátov. Chlór sa používa aj na odfarbovanie vody. Na odstránenie zápachu chlóru sa do vody pridáva amoniak.
Prvú úpravu veľkého množstva vody chlórom použil v Nemecku v roku 1894 A. Traube, ktorý ako činidlo použil bielidlo.
Chlórovanie veľkého množstva vody v Rusku sa prvýkrát uskutočnilo v roku 1910 ako povinné opatrenie počas epidémie cholery v Kronštadte a brušného týfusu vo vodovodnom systéme Nižného Novgorodu. Najprv bola voda chlórovaná roztokom bielidla. Prvé pokusy o použití plynného chlóru sa uskutočnili v roku 1917 vo vodnom diele v Petrohrade. Široké používanie plynného chlóru na dezinfekciu vody sa však začalo v rokoch 1928-1930, keď sa objavil prvý chlorátor skonštruovaný v domácom prostredí.
Chlórovanie vody je trvalé opatrenie vykonávané na verejných vodovodoch a staniciach na čistenie technických a odpadových vôd.
Ak je vo vode fenol, nemožno použiť chlór, v tomto prípade sa používa amoniak alebo síran amónny.
Čistiarne využívajú aj kombinované metódy dezinfekcie: chlórovanie a manganizáciu. Baktericídny účinok chlóru sa trochu zvýši, keď sa do upravenej vody pridá manganistan draselný; toto činidlo sa odporúča použiť v prítomnosti nepríjemných pachov a chutí spôsobených prítomnosťou organických látok, rias, aktinomycét atď.
Kombinované metódy dezinfekcie vody chlór-striebro a chlór-meď zahŕňajú súčasné pridávanie aktívneho chlóru a iónov striebra alebo medi. Baktericídny účinok iónov striebra a chlóru v studenej vode je v medziach celkového účinku dávok chlóru a striebra. Keďže baktericídna aktivita iónov striebra so zvyšujúcou sa teplotou výrazne narastá, v teplej vode sa zvyšuje dezinfekčný účinok striebornej chlórovej metódy. To prispieva k úspešnému použitiu tejto metódy na dezinfekciu vody v bazénoch, kde je veľmi dôležité znížiť dávku chlóru zavádzaného do vody. Potrebné dávky striebra sa zvyčajne podávajú vo forme „striebornej vody“.
Dezinfekcia vody jódom. Táto metóda sa používa na dezinfekciu vody v bazénoch. Na tento účel sa používa nasýtený roztok jódu vo vode, ktorého koncentrácia stúpa so zvyšujúcou sa teplotou.
Účinnou metódou dezinfekcie je ozonizácia. Ozonizáciou sa chuťové vlastnosti vody a chemické vlastnosti nemenia, rýchlejšie nastáva baktericídny účinok a nie je potrebné, ako v prípade chlóru, vodu upravovať.
Ozón vzniká pôsobením elektrického náboja na vzduch obohatený kyslíkom. Pri úprave vody sa ozón rozkladá a uvoľňuje atómový kyslík.
Ozonizácia vody má v porovnaní s chlórovaním množstvo výhod: ozón zlepšuje organoleptické vlastnosti vody a navyše ju neznečisťuje chemikáliami; ozonizácia nevyžaduje ďalšie operácie na odstránenie prebytočného baktericídu z čistenej vody, ako je dechlorácia chlórom; to vám umožňuje používať zvýšené dávky ozónu; ozón vzniká lokálne; Na jeho získanie je medzi chemickými činidlami potrebná iba elektrina, ako adsorbent vlhkosti (na sušenie vzduchu) sa používa iba silikagél.
Širokému používaniu metódy ozonizácie bránia ťažkosti pri získavaní ozónu, ktoré sú spojené so spotrebou veľkého množstva vysokofrekvenčnej elektriny a používaním vysokého napätia.
Na dezinfekciu sa používa aj ultrafialové svetlo, ultrazvuk a fluoridácia a niekedy sa do vody špeciálne pridáva fluorid, aby sa zabránilo vzniku zubného kazu. Po dezinfekcii voda vstupuje do vodárenskej veže, ktorá udržiava konštantný tlak vo vodovodnom potrubí.
Úpravu vody ozónom komplikuje aj jeho korozívna aktivita. Ozón a jeho vodné roztoky ničia oceľ, liatinu, meď, gumu a tvrdú gumu. Preto všetky prvky ozonizačných zariadení a potrubí, cez ktoré sa prepravujú jeho vodné roztoky, musia byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele alebo hliníka. Za týchto podmienok je životnosť inštalácií a potrubí z ocele 15 - 20 rokov a hliníka 5 - 7 rokov.
Pachy a chute spôsobené prítomnosťou mikroorganizmov vo vode je možné eliminovať použitím aktívneho uhlia, granulovaného aj práškového.
Existuje aj metóda tepelnej dezinfekcie, ktorá sa používa na dezinfekciu malého množstva vody (nemocnice, sanatóriá, lode, vlaky). Smrť baktérií nastáva počas 5-10 minút počas procesu varu. Metóda je drahá a nie je široko používaná.
Niektoré odvetvia vyžadujú okrem dezinfekcie aj sterilizáciu – zničenie všetkých živých organizmov vo vode.
Technologický pokrok, starostlivé zohľadnenie miestnych hydrologických pomerov pri plánovaní výrobných komplexov, umožní v budúcnosti zabezpečiť kvalitný kolobeh sladkej vody a navyše doplniť zásoby sladkej vody napríklad odsoľovaním morská voda. Technicky je tento problém vyriešený, ale je veľmi drahý, keďže si vyžaduje veľkú spotrebu energie.
Kontrolné otázky
1. Vymenujte hlavné charakteristiky vody, hlavné nečistoty obsiahnuté vo vode.
2. Popíšte prírodné vody a ich kategórie. Definujte kvalitu vody. Uveďte hlavné oblasti využitia vody vo výrobe. Uveďte príklady.
3. Vymenujte hlavné charakteristiky pitnej vody. Aké sú požiadavky na pitnú vodu? Vysvetlite schému čistenia povrchovej vody pri jej použití ako pitnej vody.
4. Vymenujte hlavné charakteristiky priemyselnej alebo technickej vody. Aké sú požiadavky na technologickú vodu? Čo je úprava vody?
5. Uveďte hlavné operácie prípravy procesnej vody. Popíšte ich.
6. Aké je racionálne využívanie vodných zdrojov v priemysle?
7. Popíšte hlavné spôsoby čistenia odpadových vôd.
8. Popíšte hlavné spôsoby dezinfekcie vody: chlórovanie, ozonizácia, ultrazvuk, ultrafialová, tepelná dezinfekcia.
Energetické zdroje
Energetické zdroje
Energia je najdôležitejšou oblasťou ľudskej činnosti, ktorá určuje úroveň rozvoja krajiny, jej ekonomiky a v konečnom dôsledku blahobytu ľudí. Znižovanie nákladov na potraviny, oblečenie, obuv, energie, domácnosť a iné služby spotrebované ľuďmi je tak či onak spojené s potrebou znižovania energetických nákladov výroby, inými slovami jej energetickej náročnosti. Výrobný pokrok je preto najsľubnejší, ak je sprevádzaný znížením mernej spotreby energie.
energie. Druhy energie
Energia je jedinou mierou rôznych foriem pohybu hmoty. Z tejto definície vyplýva, že energia sa prejavuje len vtedy, keď sa mení stav (poloha) rôznych objektov vo svete okolo nás a je schopná prechádzať z jednej formy do druhej; a čo je najdôležitejšie, energia sa vyznačuje schopnosťou produkovať prácu užitočnú pre človeka.
Ľudstvo využíva rôzne druhy energie – mechanickú, elektrickú, tepelnú, chemickú, jadrovú a iné, ktoré sa získavajú pomocou rôznych zariadení.
Mechanická energia – prejavuje sa pri interakcii a pohybe jednotlivých telies alebo častíc. Zahŕňa energiu pohybu alebo rotácie telesa, energiu deformácie pri ohýbaní, naťahovaní, krútení a stláčaní pružných telies (pružín). Táto energia sa najviac využíva v rôznych strojoch – dopravných a technologických.
Mechanická energia sa využíva na fyzikálne operácie mletia, odstreďovania, presúvania materiálov počas prevádzky, na prevádzku kompresorov, čerpadiel, ventilátorov a pod.
Tepelná energia je energia neusporiadaného (chaotického) pohybu a interakcie molekúl látok (energia je úmerná teplote).
Tepelná energia, najčastejšie získavaná spaľovaním rôznych druhov palív, sa široko využíva na výrobu tepla (vykurovanie) a uskutočňovanie mnohých technologických procesov (ohrievanie, sušenie, odparovanie, destilácia atď.).
Tepelná energia sa využíva pri všetkých procesoch tavenia kovov, žíhaní karbonátových a silikátových surovín, sušení, destilácii a pri niektorých chemických procesoch (asi 50 % z celkovej produkcie).
Elektrická energia je energia elektrónov (elektrický prúd), ktoré sa pohybujú po elektrickom obvode. Elektrická energia sa používa na získavanie mechanickej energie pomocou elektromotorov a uskutočňovanie mechanických procesov na spracovanie materiálov: drvenie, mletie, miešanie; na uskutočňovanie elektrochemických reakcií; získavanie tepelnej energie v elektrických vykurovacích zariadeniach a peciach; na priame spracovanie materiálov (elektrické erózne obrábanie).
Elektrickú energiu zabezpečujú najmä tepelné elektrárne (KVET) asi 75 %, jadrové elektrárne (JE) 13 %, vodné elektrárne 12 %. Vynakladá sa na elektrolýzu, elektrotermické a iné procesy, na pohyb a pohon rôznych strojov a mechanizmov asi 40 % všetkej výroby elektriny sa podieľa na chemickom priemysle. Elektrina je univerzálna vďaka svojej lacnosti a spôsobu dopravy.
Magnetická energia je energia permanentných magnetov, ktoré majú veľkú zásobu energie, no „rozdávajú“ ju veľmi neochotne. Elektrický prúd však okolo seba vytvára rozšírené silné magnetické polia, a preto ľudia najčastejšie hovoria o elektromagnetickej energii.
Elektrické a magnetické energie sú navzájom úzko prepojené, každú z nich možno považovať za „odvrátenú“ stranu tej druhej.
Elektromagnetická energia je energia elektromagnetických vĺn, t.j. pohybujúce sa elektrické a magnetické polia. Zahŕňa viditeľné svetlo, infračervené, ultrafialové, röntgenové a rádiové vlny.
Elektromagnetická energia je teda energia žiarenia. Žiarenie nesie energiu vo forme energie elektromagnetických vĺn. Pri pohlcovaní žiarenia sa jeho energia mení na iné formy, najčastejšie na teplo.
Svetelná energia (ultrafialové žiarenie, infračervené žiarenie, laser) sa využíva v chemickom priemysle: syntéza chlorovodíka, izomerizácia, dezinfekcia vody. Okrem toho sa vo výrobe využívajú fotometrické zariadenia, ktoré premieňajú svetelnú energiu na elektrickú energiu, využívajú sa na automatické riadenie a napájanie vesmírnej techniky, vyvíjajú sa fotochemické metódy využitia slnečnej energie.
Chemická energia je energia „uložená“ v atómoch látok, ktorá sa uvoľňuje alebo absorbuje počas chemických reakcií medzi látkami. Chemická energia sa buď uvoľňuje vo forme tepla – pri exotermických reakciách (napríklad spaľovanie paliva), alebo sa premieňa na elektrickú energiu v galvanických článkoch a batériách. Tieto zdroje energie sa vyznačujú vysokou účinnosťou (až 98%), ale nízkou kapacitou.
Z veľkej časti chemických procesov sa uvoľňuje teplo, ktoré je možné využiť vo výrobe. Môže sa použiť na ohrev surovín, výrobu horúcej vody, pary a dokonca aj na premenu na elektrinu. Jeho použitie poskytuje veľký ekonomický efekt vo veľkovýrobe chemickej výroby (napríklad pri výrobe kyseliny sírovej, čpavku), v ktorej sú vlastné energetické potreby plne pokryté využitím energie chemických reakcií a prebytok sa predáva do iných spotrebiteľov vo forme pary alebo elektriny. Chemická energia v galvanických článkoch a batériách sa premieňa na elektrickú energiu.
Jadrová energia je energia lokalizovaná v jadrách atómov takzvaných rádioaktívnych látok. Uvoľňuje sa pri štiepení ťažkých jadier (jadrová reakcia) alebo pri fúzii ľahkých jadier (termonukleárna reakcia).
Jadrová energia sa využíva pri výrobe elektriny (jadrové elektrárne) a nachádza aj priame uplatnenie v radiačno-chemických procesoch.
Gravitačná energia je energia spôsobená interakciou (gravitáciou) masívnych telies, je viditeľná najmä vo vesmíre. V pozemských podmienkach je to napríklad energia „uložená“ telesom zdvihnutým do určitej výšky nad povrchom Zeme – energia gravitácie.
Pre energiu platí univerzálny zákon zachovania: energia nezaniká a nevzniká z ničoho, ale iba prechádza z jednej formy do druhej.
Jednotkou energie je 1 J (Joule).
Výroba rôznych druhov energie
Jednou z podmienok existencie ľudskej spoločnosti je neustála výmena energie s okolím. Preto je energetická dostupnosť spoločnosti podmienkou pokroku ľudstva. A úroveň materiálneho blahobytu spoločnosti je určená množstvom vyrobenej energie na obyvateľa. Existuje tiež súvislosť medzi spotrebou energie a dĺžkou života (Švédsko - 7 * 103 kW hodina - dĺžka života - 80 rokov; Rusko 4,1 * 103 kW hodina - - 67 rokov).
Spotreba energie na planéte neustále rastie: ak v roku 1975 to bolo asi 0,6 * 1014 kW za hodinu, v roku 2000 asi 3 * 1014 kW za hodinu av roku 2050 - očakáva sa - viac ako 14 * 1014 kW za hodinu.
Energeticky najvybavenejším sektorom je priemyselná výroba a najmenej poľnohospodárstvo. V Rusku sa veľa energie vynakladá na verejné služby, čo je spôsobené zvláštnosťami klimatických podmienok.
Zo všetkých odvetví je energeticky najnáročnejší chemický priemysel. Energetická náročnosť výroby je množstvo energie vynaloženej na výrobu jednotky produkcie. Vyjadruje sa v kWh alebo tonách štandardného paliva (CF) na tonu produktu. 1 UT = 29*103 kWh. Napríklad výroba 1 tony hliníka vyžaduje 2 x 104 kWh a na 1 tonu kyseliny sírovej len 60 - 100 kWh.
Hlavnými zdrojmi spotrebovanej energie sú fosílne palivá a ich produkty, vodná energia, biomasa a jadrové palivo. Veterná, slnečná, prílivová a geotermálna energia sa využíva v oveľa menšej miere. Svetové zásoby hlavných druhov palív sa odhadujú na približne 1,28 * 1013 ton uhlíkového paliva. Vrátane fosílneho uhlia 1,12 * 1013 ton vykurovacieho oleja, ropy 7,4 * 1011 ton vykurovacieho oleja, zemného plynu 6,3 * 1011 ton vykurovacieho oleja.
Všetky zdroje energie sú rozdelené na primárne a sekundárne, obnoviteľné a neobnoviteľné, palivové a nepalivové.
Medzi energetické zdroje paliva patrí uhlie, ropa, zemný plyn, bridlica, bitúmenové piesky, rašelina, biomasa a jadrové palivo. Nepalivová energia zahŕňa vodnú energiu, veternú energiu, energiu žiarenia zo slnka a hlboké teplo Zeme.
Medzi neobnoviteľné zdroje patrí jadrové palivo, fosílne uhlie, ropa, plyn, bridlica atď. Obnoviteľná energia zahŕňa slnečnú energiu, vodnú energiu, biomasu, veternú a vlnovú energiu a geotermálnu energiu.
Tepelné a vodné elektrárne
Najväčší príspevok do ruského energetického sektora majú tepelné elektrárne (CHP).
V Ruskej federácii je možné rozlíšiť niekoľko najväčších tepelných elektrární s kapacitou viac ako 2 * 106 kW: Kostromskaya, Konakovskaya (Tverskaya), Kirishskaya (Leningradskaya), Berezovskaya.
V tepelných elektrárňach sa chemická energia spaľovaného paliva premieňa v parnom kotli na energiu vodnej pary. Táto energia poháňa parnú turbínu spojenú s generátorom. Mechanickú energiu otáčania turbíny generátor premieňa na elektrickú energiu (obr. 2.4.).
Tepelná energia sa získava spaľovaním tuhých palív – uhlia, bridlice, rašeliny, kvapalných palív – ropy, vykurovacieho oleja, zemného plynu alebo jadrového paliva. Najznámejšie tepelné elektrárne pracujú na uhlí, dokonca aj na hnedom uhlí, ktoré je inde takmer nevhodné. Aj keď v tomto prípade je potrebné aspoň malé obohatenie.
Spaľovanie uhlia je typický chemický proces. Energetické využitie uhlia je však spojené s množstvom nežiaducich následkov. Faktom je, že okrem hlavných prvkov (uhlík a kyslík) sa uvoľňujú dusík a síra, zlúčeniny fluóru a rôzne kovy, ako aj organické látky. Vďaka moderným chemickým technológiám je v súčasnosti najperspektívnejším spôsobom spaľovania uhlia použitie fluidných pecí (fluidných). Plyn sa dodáva cez porézny povrch, na ktorý sa naleje uhlie. Postupne sa zdá, že plyn nasýti uhlie a vrstva sa stáva hrubšou a nakoniec sa všetky častice začnú chaoticky pohybovať a uhlie začne vrieť. Teplota v médiu sa vyrovná a proces prebieha bez prehriatia alebo podhriatia látky. Zariadenia tohto typu pracujú pri atmosférickom alebo zvýšenom tlaku. Jednou z najdôležitejších výhod tejto metódy je zníženie emisií škodlivých látok, ako aj absencia priľnavosti častíc k teplovýmenným povrchom. To umožňuje použiť popolové uhlie a zavádzať do fluidného lôžka chemické absorbéry oxidov síry.
Transformáciu energie sprevádzajú jej nevyhnutné neproduktívne straty - odvod tepla do okolitého priestoru, tepelné straty popolčekom a spalinami, straty trením v mechanických prevodoch a uspokojovanie vlastných energetických potrieb výroby.
Vo všetkých prípadoch je kvalitatívnym a kvantitatívnym meradlom dokonalosti spôsobu výroby a spotreby jeho faktor efektívnosti (efektívnosť). Pre účinnosť tepelných elektrární asi 40 - 42 %.
Najväčším problémom tepelnej elektrárne je znečistenie životného prostredia – splodiny horenia: síra, oxid uhoľnatý, sadze, oxidy dusíka. Plyn je považovaný za najlepšie palivo, horí takmer úplne. Pri použití kvapalných a plynných palív nie je potrebné používať mlyny a zberače popola.
Výstavba tepelných elektrární je ekonomicky výhodná, ak sa nachádzajú v blízkosti zdrojov paliva.
Obr.2.4. Dispozičné riešenie hlavných prvkov tepelnej elektrárne: 1 – sklad paliva; 2 – platforma dodávky paliva; 3 – prípravná galéria; 4 – kotlová pec; 5 – priehradka na popol; 6 – komín; 7 – parná turbína; 8 – turbogenerátor; 9 – strojovňa; 10 – kondenzátor; 11 – staničný rozvádzač.
Vodné elektrárne (VVE) tiež významne prispievajú k ruskému energetickému sektoru.
Vodné elektrárne sú komplexom stavieb a zariadení, pomocou ktorých sa vodná energia premieňa na elektrickú energiu.
Elektrina sa vyrába vo vodných elektrárňach pomocou energie padajúcej vody. Výška pádu vody sa nazýva tlak. Vzniká inštaláciou priehrady cez rieku. Rozdiel medzi hornou hladinou pred priehradou a dolnou hladinou za priehradou vytvára tlak. Pomocou výsledného rozdielu hladín poháňajú vo vodných elektrárňach obežné koleso hydroturbíny a generátor namontovaný na tom istom hriadeli, ktorý generuje elektrický prúd (obr. 2.5.).
Vo vodných elektrárňach sa nie všetka energia premieňa na prácu. Až 30% sa vynakladá na mechanickú odolnosť, straty v hydraulických konštrukciách a generátoroch.
Na rozdiel od iných typov elektrární sa vodné elektrárne dajú jednoducho zapnúť alebo vypnúť zo siete reguláciou prietoku vody privádzanej do turbín. Táto okolnosť umožňuje využívať vodné elektrárne na vyrovnávanie denných a sezónnych výkyvov v spotrebe elektriny.
Obr.2.5. Schéma priehradnej elektrárne: 1, 7 – horná a dolná vodná hladina; 2 – zemná hrádza; 3 – prívod vody do turbíny; 4 – hydrogenerátor; 5 – hydraulická turbína; 6 – zariadenie na zdvíhanie panelov.
Výhody vodných elektrární sú zrejmé - dodávka energie neustále obnovovaná samotnou prírodou, jednoduchosť prevádzky a nedostatok znečistenia životného prostredia.
Začiatkom 20. storočia bolo vybudovaných niekoľko vodných elektrární. neďaleko Pjatigorska, na severnom Kaukaze na horskej rieke Podkumok. Historický plán GOELRO počítal s výstavbou veľkých vodných elektrární. V roku 1926 bola uvedená do prevádzky vodná elektráreň Volchov a v nasledujúcom roku sa začala výstavba slávnej vodnej elektrárne Dneper.
Prezieravá energetická politika v našej krajine viedla k tomu, že sme vyvinuli systém výkonných vodných elektrární - to je uzol Volga-Kama s výkonom viac ako 14 * 106 kW, toto je Angara-Yeniseisy kaskáda s výkonom 6 * 106 kW atď.
Negatívami vodných elektrární sú záplavy poľnohospodárskych a lesných pozemkov, zmeny prirodzeného režimu toku riek a narušenie klímy priľahlých území a škody na rybnom hospodárstve. Okrem toho si výstavba vodnej elektrárne vyžaduje obrovské kapitálové investície z dôvodu veľkého objemu stavebných a inštalačných prác.
Jadrová energia
Hlavným smerom jadrovej energetiky je výroba elektriny v jadrových elektrárňach, ktoré však uvoľňujú aj teplo. V súčasnosti je v Rusku v prevádzke 30 energetických blokov v 9 jadrových elektrárňach s celkovou kapacitou 21,24 GW. Ide o Smolensk, Tver, Kursk, Novo-Voronež, Petrohrad (Lomonosovo, Sosnovy Bor), Balakovo (horná Volga), Kostroma, Kola, Dmitrovgrad (stredná Volga), Belojarsk a Bilibinsk, ktoré majú 1 pohonnú jednotku Rostov ( 1 pohonná jednotka uvedená do prevádzky).
Ročne tieto elektrárne vyrobia 100 - 110 miliárd kWh elektrickej energie, čo je asi 13 % celkovej produkcie v krajine a 27 % v európskej časti krajiny. Miera využitia zariadení je 55 - 56 % a zodpovedá celkovej potrebe elektriny v krajine. Tarify za elektrinu vyrobenú v jadrových elektrárňach sú nižšie ako tarify za energiu vyrobenú v tepelných elektrárňach vrátane plynu.
Prvá jadrová elektráreň bola postavená v roku 1954 v Obninsku (5000 kW).
Moderná jadrová energia je založená na reakciách prebiehajúcich vo vnútri atómových jadier.
Jadrová energia je energia silnej interakcie atómového jadra s elementárnou časticou alebo s iným jadrom, ktorá vedie k premene jadra (alebo jadier).
K interakcii reagujúcich častíc dochádza, keď sa k sebe priblížia na vzdialenosť 10-13 cm v dôsledku pôsobenia jadrových síl.
Súvisiace informácie.
