4. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов. Очистка от соединений ртути. Очистка от свинца. Очистка от соединений Cr (VI). Очистка от соединений цинка. Очистка от соединений меди. Очистка от соединений никеля, мышьяка, кобальта и кадмия
5. Переработка твердых отходов. Источники и классификация твердых отходов. Методы механической переработки (придание формы и размера)
6. Биохимические методы очистки сточных вод. Основные показатели (БПК. ХПК)
7. Методы биохимической очистки. Анаэробные методы биохимической очистки
Описание лабораторных работ
1. Оценка вариантов повышения экологической безопасности эксплуатации автомобильного транспорта
Задание
1. Оценить суммарную токсичность выбросов за год автомобилями с бензиновыми и дизельными двигателями по двум вариантам природоохранных мероприятий.
2. Определить вклад основных компонентов отработавших газов в суммарную токсичность выбросов.
3. По результатам расчетов построить гистограммы, проанализировать экологическую эффективность предлагаемых мероприятий.
4. Сопоставить экономичность предлагаемых вариантов природоохранных мероприятий, сделать вывод о большей целесообразности одного из них.
Исходные данные
Средний пробег автомобиля за год, L ……………………………10 000 км
Средний расход топлива на 100 км:
- для бензиновых двигателей ………………………………………….10 л
- для дизельных двигателей……………………………………………30 л
Средняя стоимость используемых топлив:
- бензинов……………………………………………………………15 руб/л
- дизельных топлив………………………………………………….15 руб/л
Стоимость одного каталитического нейтрализатора для автомобиля с бензиновым двигателем……………………………………….руб.
Стоимость комбинированной системы фильтр-нейтрализатор для автомобиля
с дизельным двигателем …………………………………………12 000 руб.
Срок службы каталитического нейтрализатора …………………….3 года
Срок службы комбинированной системы фильтр-нейтрализатор…………………………………………………3 года
Стоимость многофункциональной присадки:
- для бензинов…………………………………………………………2 коп/л
- для дизельных топлив……………………………………………….6 коп/л
Методические указания
Загрязнение воздуха городов токсичными веществами, выбрасываемыми автотранспортом, обусловливает во многих случаях концентрации токсичных веществ в воздухе в зоне дыхания, во много раз превышающие безвредные для здоровья человека.
Выбросы токсичных веществ автомобилями зависят как от технического совершенства автомобилей и их двигателей, так и от экологических свойств моторных топлив.
При сгорании моторных топлив в бензиновых и дизельных двигателях при стехиометрическом (α=1) или сверхстехиометрическом (α>1) соотношении кислород воздуха/топливо помимо основных продуктов полного окисления – воды и диоксида углерода – образуются и выбрасываются с отработавшими газами в воздух токсичные вещества: оксиды углерода, азота, органические кислородосодержащие соединения, несгоревшие углеводороды, сажа, а при использовании свинцовых антидетонаторов (этилированных бензинов) − свинец (в виде бромидов и хлоридов). Образование токсичных веществ в бензиновых и дизельных двигателях имеет свои особенности и отличия, виду этого и состав отработавших газов отличается. Основные токсичные продукты отработавших газов бензиновых двигателей (в современных бензиновых двигателях соотношение воздух/топливо автоматически поддерживается в пределах 1,00 ÷ 1,02 относительно стехиометрического) – продукты неполного горения топлива: оксид углерода (CO) и недогоревшие углеводороды (CmHn).
Дизельный двигатель работает со значительным избытком воздуха, и микродиффузионный режим сгорания топлива создает условия образования токсичных веществ, значительно отличающиеся от условий в бензиновых двигателях.
2. Оценка загрязнения водных ресурсов промышленными объектами. Моделирование системы очистки сточных вод на предприятии
Цель работы: формирование представлений о структуре и составе сточных вод промышленных предприятий, знакомство с некоторыми принципами очистки сточных вод, системами очистки, примерами их конструктивной реализации.
Сточные воды предприятия
В результате производственной деятельности промышленные предприятия и другие хозяйственные объекты сбрасывают сточные воды, различные по структуре, составу и объему.
Сточные воды предприятия в зависимости от условий образования делятся на бытовые (хозяйственно-бытовые, хозяйственно-фекальные), атмосферные и производственные (промышленные).
Бытовые сточные воды – это стоки душевых, бань, прачечных, столовых, туалетов, от мытья полов и т. д.
Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков, таяния снега и льда и стекания с территории предприятия.
Производственные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке сырья. В технологических процессах источниками сточных вод являются воды, образующиеся при протекании химических реакций; воды, находящиеся в виде свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах; промывные воды после промывки сырья; маточные водные растворы; водные экстракты и абсорбенты; воды охлаждения; другие сточные воды. В свою очередь производственные сточные воды делятся на условно-чистые (из холодильников, теплообменников и др., не соприкасавшиеся с сырьем и продуктами) и загрязненные (те, которые непосредственно участвовали в технологических процессах).
Наиболее распространенными загрязняющими веществами, входящими в состав сточных вод являются нефтепродукты, фенолы, легкоокисляемые органические вещества, соединения меди, цинка, аммонийный и нитратный азот, лигнин, ксантогенаты, анилин, метилмеркаптан, формальдегид и др.
Сточные воды любого промышленного предприятия содержат вещества, которые должны удаляться до смешения со стоками другого производства или населенного пункта. Приоритетные загрязняющие вещества можно определить по величине отношений концентрации отдельных загрязнителей в сточных водах к соответствующим значениям предельнодопустимых концентрации Сi/ПДКi.
Задание
1.Приведите в работе следующие сведения:
а) виды, на которые делятся сточные воды в зависимости от условий образования;
б) источники производственных сточных вод;
в) наиболее распространенные загрязняющие вещества, входящие в состав сточных вод.
3. Очистка промышленных газов от пыли
В качестве пылеулавливающих аппаратов используются сухие и мокрые пылеуловители, а также фильтры.
К сухим пылеуловителям относятся:
1) пылеосадительные камеры, механизм осаждения частиц – гравитационный.
2) жалюзийные аппараты, механизм осаждения частиц – инерционный.
3) циклоны, вихревые пылеуловители, динамические пылеуловители, механизм осаждения частиц – центробежный.
К мокрым пылеуловителям (газопромывателям) относятся: полые, насадочные, с подвижной насадкой, тарельчатые (барботажные, пенные), ударно-инерционного действия, центробежного действия, скрубберы Вентури.
Для очистки газов в фильтрах применяются тканевые, волокнистые, зернистые фильтры и электрофильтры.
Основными показателями аппарата пылеулавливания являются степень очистки и его гидравлическое сопротивление.
Степень очистки выражают отношением количества уловленного материала к количеству материала, поступившего в аппарат очистки в единицу времени:
h = × 100 = × 100 = × 100
Gвх, Gвых – массовый расход частиц пыли в поступивших и выходящих газах (кг/с),
Gу – количество уловленной пыли (кг/с),
Vвх, Vвых – объемный расход газов на входе и на выходе из аппарата (м3/с) при температуре 0°С и давлении 101,3 кПа,
Хвх, Хвых – концентрация частиц пыли в газах на входе и на выходе из аппарата.
Степень очистки от частиц пыли разных размеров выражают через фракционную эффективность hф – степени очистки от частиц определенного размера:
h = hф1×f(d1) + hф2×f(d2) + ... + hфn×f(dn)
f(d) – содержание частиц данной фракции пыли в долях единицы.
Если пылеочистка производится с помощью n последовательно установленных пылеуловителей со степенью очистки h1, h2, ... , h1n, то общую степень очистки определяют по формуле:
(вывести)
h = 1 – (1 – h1)× (1 – h2)× ... ×(1 – hn)
Гидравлическое сопротивление определяет энергетические затраты на транспортировку газа через аппарат и находится по формуле
DP = x rг
x – коэффициент гидравлического сопротивления аппарата,
wг – скорость газа в аппарате, м/с
rг – плотность газового потока при рабочей температуре на входе в аппарат, кг/м3.
Пылеосадительные камеры
Пылеосадительная камера представляет собой металлический бункер впускным и выхлопным отверстиями для запыленного и очищенного газа.
Расчет камеры сводится к определению площади осаждения. Скорость газового потока в общем случае не должна превышать 3 м/с. Дольше всего осаждаются частицы, находящиеся под потолком камеры. Частицы движутся вдоль камеры со скоростью, равной скорости газа wг и опускаются вниз со скоростью витания wв. Для осаждения частица должна достигнуть дна камеры раньше, чем газовый поток вынесет ее из камеры. Поэтому время ее осаждения должно быть меньше времени ее пребывания в камере.
Определим минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены. По закону Стокса скорость осаждения частицы связана с ее диаметром следующим уравнением:
wв =
g – ускорение силы тяжести, м/с2,
d – диаметр частиц, м,
m – динамическая вязкость газа при рабочих условиях, Па×с
rч – плотность частиц, кг/м3.
Выразив скорость газа через расход газа (wг×H×B = V) и приняв во внимание, что = , получим минимальный размер частиц, которые будут полностью осаждены в камере:
, м.
Центробежные пылеуловители
Работа циклонов основана на использовании центробежных сил, возникающих при вращении газопылевого потока внутри корпуса аппарата.
Запыленный газ с определенной скоростью поступает в верхнюю часть аппарата, после чего происходит завихрение. Частицы пыли, взвешенные в потоке, отбрасываются на стенки корпуса и выпадают из потока. Очищенный газ продолжает вращаться и выходит через выхлопную трубу, расположенную по оси аппарата.
Коэффициент гидравлического сопротивления циклона определяется по следующей формуле:
x = 0,0513×K×a×b/D2
a и b – размеры входного патрубка,
D – диаметр выхлопной трубы,
К – коэфф. пропорциональности в зависимости от типа циклона.
Задача 1
Рассчитать пылеосадительную камеру для очистки воздуха от асбестовой пыли.
Дано:
объемный расход V = 5 м3/с,
динамическая вязкость воздуха (при t = 20°С) m = 1,81×10-5 Па×с,
средний диаметр частиц асбестовой пыли d = 261 мкм,
плотность частиц асбестовой пыли rч = 2200 кг/м3,
скорость газового потока wг = 3 м/с,
H = B.
Ответ:
H = 1,29 м, B = 1,29 м, L = 0,86 м.
Задача 2
Рассчитать диаметр выхлопной трубы циклона.
Дано:
гидравлическое сопротивление циклона DP = 500 Па,
скорость газового потока wг = 3 м/с,
плотность газового потока rг = 600 кг/м3,
размеры входного отверстия 0,3´0,5м,
K = 7,5.
Ответ:
D = 0,54 м.
4. Очистка выхлопных газов автотранспорта
Состав выхлопных газов в зависимости от типа двигателя и режима его работы
В процессе сжигания топлива бензиновыми и дизельными двигателями в атмосферу выбрасываются следующие вредные вещества (ВВ): монооксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, сернистый ангидрид, сероводород, бензопирен, твердые частицы (сажа) и в случае применения этилированного бензина – соединения свинца.
Таблица 1
Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (в % об.)
Компоненты выхлопных газов | Состав газа, % об. | |
Бензиновые двигатели | Дизельные двигатели | |
Азот | 74-77 | 76-78 |
Кислород | 0,3-8,0 | 2-18 |
Пары воды | 3,0-5,5 | 0,5-4,0 |
Диоксид углерода | 5,0-12,0 | 1,0-10,0 |
Оксид углерода | 5,0-10,0 | 0,01-0,5 |
Оксиды азота | 0,0-0,8 | 0,0002-0,5 |
Углеводороды | 0,2-3,0 | 0,009-0,5 |
Альдегиды | 0,0-0,2 | 0,001-0,009 |
Сажа (в г/м3) | 0,0-0,4 | 0,12-1,1 |
Токсичность выхлопных газов карбюраторных двигателей определяется режимом движения, зависящим от соотношения воздух-топливо (α). В отработанных газах бензиновых двигателей, работающих на обогащенных смесях (α <1) из токсичных компонентов превалирует оксид углерода. Его содержание может достигать 95%. Максимальное выделение СО и углеводородов приходится на режим холостого хода (α = 0,7-0,8) и при полной нагрузке на двигатель (α = 0,7-0,8). Минимально СО и углеводороды образуются при использовании обедненной смеси, соответствующей наиболее экономичной работе двигателя (α = 1,0-1,2). Однако при этом выделяется большое количество оксидов азота (максимум при α = 1,05-1,1). При дальнейшем обеднении смеси концентрация оксидов азота снижается, но при этом происходит уменьшение мощности двигателя. К тому же переход двигателя на работу при α = 1,3 невозможен для двигателей с искровым зажиганием.
Основным токсическим компонентом выбросов дизельных двигателей является сажа вследствие высокого содержания в ней канцерогенных веществ. Однако, сажа бензиновых двигателей на 2 порядка богаче бензопиреном, чем сажа дизелей. Увеличение нагрузки дизеля приводит к увеличению количества образующегося бензопирена.
При определении степени токсичности выхлопных газов следует учитывать вторичную токсичность, появляющуюся в результате фотохимических реакций в атмосфере между отработанным газом и воздухом. В этом плане наиболее опасны оксиды азота и олефины, продукты взаимодействия которых являются основной частью смога в крупных городах.
Методы снижения количества ВВ в выхлопных газах
1. Организация безостановочного движения с высокой скоростью (“зеленая волна” – светофоры, подземные переходы, грамотные разводки).
2. Применение газового топлива (Н2, метан, этан, пропан, Н2+бензин). За счет полного сгорания и обеднения горючей смеси происходит значительное снижение выбросов СО (до 10 раз) и углеводородов (в 2 раза) и повышение экономичности двигателя. Содержание оксидов азота снижается незначительно.
Наиболее действенный и актуальный метод 3.
3. Каталитическая нейтрализация выхлопных газов.
При использовании катализаторов для нейтрализации выхлопных газов прежде всего необходимо нормирование содержания свинца, отравляющего катализаторы. В США и Японии норма по свинцу 0,03 г/л. В России бензин марки А-76 содержит 0,15 г/л свинца, А-93 – 0,033 г/л. Неэтилированный бензин используется только в крупных городах из-за малого объема его выпуска.
Основные требования предъявляемые к катализаторам газоочистки:
1. Катализатор должен обеспечивать высокие степени превращения токсичных соединений (90-100 %), начиная с Т=150°С, при высокой производительности процесса (100-200×103 ч-1), широком варьировании состава газовой смеси и температуры без образования нежелательных продуктов неполного окисления (альдегидов, кетонов и др.).
2. Каталитические системы очистки газов должны выдерживать локальные и общие перегревы до Т=1000°С, не изменяя при этом существенно свой состав, структуру и активность.
3. Повышение сопротивления катализатором газовому потоку в газоочистителях автомобилей вызывает перерасход топлива. Необходимость снижения сопротивления газовому потоку выдвигает требования к форме и размеру частиц катализатора. Этот вопрос решается применением гранул шарообразной формы с диаметром не менее 3 мм и слоя катализатора толщиной не более 2 см, либо использованием пористых монолитных носителей в виде сот, тканых материалов, сеток.
4. Предъявляются высокие требования к механической прочности катализаторов на раздавливание (до 70 кг/см2) и на истирание (не менее 92 %).
5. В связи с наличием в выхлопных газах каталитических ядов и воды катализаторы должны быть малочувствительны к действию паров воды, сажи и стабильны при длительной эксплуатации на протяжении 50-100 тыс. км. пробега автомобиля.
6. Каталитические процессы полного сгорания при больших объемных скоростях протекают, в основном, в диффузионной области, в связи с чем возникают определенные требования к пористой структуре катализаторов, которая должна содержать транспортные поры (100 нм) и минимум микропор с диаметром менее 10 нм.
7. Дешевизна катализатора, простота и безотходность технологии, возможность регенерации отработанных катализаторов.
Катализаторы для нейтрализации выхлопных газов
Существуют два основных типы катализаторов для нейтрализации выхлопных газов – на основе металлов платиновой группы (наиболее эффективные) и на базе оксидов Сu, Ni, Mn, Fe, Cr, V, Mo, Co.
В платиновых катализаторах применяются комбинации Pt/Pd, Pt/Pd/Rh и Pt/Rh. Количество благородных металлов в катализаторе обычно не превышает 1 г/л при соотношении Pt/Rh=10/1. Ядом для этих катализаторов является свинец. Отравление катализатора связано с отложением на нем сульфида свинца и изолировании от реагирующих веществ внутренних пор катализатора. В большей степени отравлению свинцом подвержен палладий.
В качестве носителей для благородных металлов применяют: оксид алюминия, керамические носители, металлическая фольга, цеолитные носители.
На бифункциональных катализаторах происходят следующие превращения:
СnНm + (n+m/4) О2 = nСО2 + m/2Н2О
2СО + О2 = 2СО2
CO + H2O = CO2 + H2
2H2 + O2 = 2H2O
2NO + 2CO = N2 + 2CO2
СnНm + 2(n+m/4) NО = (n+m/4) N2 + m/2 H2O + n СО2
2NO + 2H2 = N2 + 2H2O
Оксид углерода и углеводороды могут окисляться и оксидами азота, однако кислород более реакционноспособный окислитель. Поэтому для нейтрализации оксидов азота требуется точная регулировка количества кислорода в выхлопных газах. В противном случае процессы восстановления оксидов азота и окисления СО и углеводородов необходимо разделить. В этом способе в нейтрализатор подают газы, не содержащие кислород, или содержащие его в небольшом количестве. В первом слое катализатора происходит восстановление оксидов азота за счет СО и углеводородов. После прохождения первого слоя смесь разбавляют необходимым количеством воздуха и на втором слое катализатора происходит полное окисление СО и углеводородов.
Для усиления каталитического действия в бифункциональные системы кроме благородных металлов вводят оксиды вышеперечисленных металлов, а также редкоземельных элементов.
Расчет количества вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом
Количество вредных веществ при сжигании единицы (1 кг) топлива определяется по формуле:
М = k×G
М – количество ВВ, кг,
G – количество расходуемого топлива, кг,
k – коэфициент, зависящий от природы топлива и вредного вещества.
Для бензиновых двигателей
kСО = 0,6,
kуглеводородов = 0,1,
kNO2 = 0,04.
Для дизельных двигателей
kСО = 0,1,
kуглеводородов = 0,03,
kNO2 = 0,04,
Из приведенных данных по k следует, что дизельные двигатели выбрасывают меньше вредных веществ на единицу сжигаемого топлива, чем бензиновые, но надо учитывать, что дизельные двигатели имеют значительно большую мощность и затрачивают на единицу пути больше топлива.
Определим количество вредных веществ, выделяемых автотранспортом, двигающемся по автомагистрали длиной l за 1 с. Среднее число машин, находящихся на этой магистрали определяется по формуле:
N =
Δl – пространственный интервал между машинами. Его можно определить исходя из средней скорости машин (м/с) и временного интервала между ними Δt (с):
Δl = Δt×
Временной интервал между машинами определяется из количества машин, проходящих участок в обе стороны за 1 мин.:
Δt =
Тогда N =
Считая, что в среднем легковые и грузовые автомобили с бензиновыми двигателями тратят 100 г топлива на 1 км пути, найдем расход горючего одной машины за сек.:
g = = 0,1×
откуда расход топлива всеми машинами на участке длиной l
G =
Зная общее количество сжигаемого всем машинами топлива на заданном участке автомагистрали можно определить суммарный выброс вредных веществ по всем веществам.
Задача
На участке автомагистрали длиной 1 км с четырехрядным движением движутся автомобили с бензиновыми двигателями. Среднее число проходящих машин в обе стороны n = 250 мин-1. Определить количество выделяемых вредных веществ (СО, углеводородов, NO2) на данном участке автомагистрали.
Ответ
МСО = 250 г/с
Муглеводородов = 25 г/с
МNO2 = 16,7 г/с
5. Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов
К тяжелым металлам относят: Pb, Cu, Cd, Zn, Cr, Ni, Co, Mn, Hg. Тяжелыми металлами как правило загрязнены сточные воды металлургических производств, горно-обогатительных, стекольных, лакокрасочных, аккумуляторных предприятий и других предприятий химической, тяжелой и легкой промышленности.
Важной особенностью ионов тяжелых металлов является их способность вступать во взаимодействие со многими органическими веществами с образованием достаточно устойчивых комплексных соединений, в особенности с белками. В основе токсического действия тяжелых металлов лежит блокирование ферментных систем, содержащих сульфгидрильные группы, нарушая тем самым белковый, жировой и углеродный обмен.
Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в водоемах, мг/л
Co 0,1
Mn 1
Cu 1
Ni 0,1
Hg 0,0005
Pb 0,03
Cr 0,1
Zn 1
Методы очистки: осаждение, адсорбция, электрохимические.
Наиболее распространенным методом очистки сточных вод от тяжелых металлов является реагентный метод сущность которого заключается в переводе растворимых в воде солей тяжелых металлов в нерастворимые при добавлении реагентов с последующим отделением их от воды в виде осадков.
Сточную воду обрабатывают известковым молоком, приготовленным из извести 3 сорта, содержащей недожженный CaCO3. При этом катионы тяжелых металлов осаждаются в виде гидроксисолей, гидроксидов и карбонатов. Такая обработка сточных вод позволяет снизить содержание тяжелых металлов до величин, сопоставимых с ПДК для водоемов санитарно-бытового пользования. Для более глубокой очистки проводится обработка сульфидом натрия в кислой среде.
Для интенсификации осаждения необходимо вводить коагулянты и флокулянты. В качестве коагулянтов для ускоренного осаждения сульфидов применяют сульфаты алюминия или железа (III). В качестве флокулянта используют полиакриламид.
Схема реагентного метода очистки:
Недостатком такой очистки является:
1. Образование большого количества трудно обезвоживаемого шлама.
2. Сложность рекуперации тяжелых металлов.
3. Очищенная вода содержит большое количество солей кальция и нуждается в умягчении.
4. Кислотность среды, в которой наблюдается полное осаждение металла, зависит от его природы, поэтому полное совместное осаждение нескольких металлов недостижимо.
5. Метод осаждения не гарантирует отделение всех форм содержания металлов в сточной воде. Например, соли хрома (VI) перед осаждением необходимо восстановить до хрома (III), ртуть в сточной воде может содержаться в виде органических соединений.
Если сточная вода содержит только один тяжелый металл, применяют индивидуальные методы очистки.
Очистка от соединений ртути
Сточные воды, загрязненные ртутью и ее соединениями образуются при производстве хлора и едкого натра, в процессах электролиза с использованием ртутных электродов, на ртутных заводах, некоторых гальванических производствах, при изготовлении красителей, при использовании ртути как катализатора.
Металлическую ртуть отделяют отстаиванием или фильтрованием. В случае примесей органических соединений ртути их необходимо разрушить окислением.
Осаждение ртути в виде сульфида. Осаждение проводят сульфидом натрия, гидросульфидом натрия или сероводородом. Затем воду обрабатывают хлоридом щелочного или щелочноземельного металла. В этих условиях сульфид ртути осаждается в виде гранул. Тонкодисперсный осадок удаляют коагулированием. Осадок сульфида ртути отделяют фильтрованием на вакуумных или угольных фильтрах или флотацией, после чего отправляют на рекуперацию.
Сорбционные методы. В качестве сорбента используют активированный уголь или сильноосновные ионообменные смолы на основе сополимеров полистирола, модифицированных функциональными группами четвертичных аммониевых оснований. Сорбция на ионитах проходит при 0-40°С, десорбция при 40-60°С. Перед сорбцией нерастворимые соединения ртути переводят в раствор хлорированием и отделяют грубодисперсные примеси фильтрованием.
Для демеркуризации сточных вод используют такое характерное свойство ртути, как способность образовывать амальгамы. В этом способе сточная вода фильтруется через слой стеклянных шаров, покрытых медью или цинком. Шары являются катодом, корпус аппарата – анодом. При регенерации фильтрующей загрузки приводят переполюсовку электродов.
Очистка от свинца
Свинцовое отравление занимает первое место среди профессиональных интоксикаций. Ведущими отраслями по числу случаев хронических отравлений свинцом являются электротехническая промышленность, приборостроение, полиграфия, цветная металлургия. Из нестационарных источников загрязнений большая роль принадлежит автотранспорту и авиации.
Токсичность свинца зависит от формы его поступления в организм. Так, соли неорганических кислот малотоксичны, тогда как алкилированные соединения обладают выраженным нейротоксическим действием. Большую роль в интоксикации свинцом также играет его способность накапливаться в организме.
Реагентное осаждение. В качестве осадителей применяют известь,
Pb2+ + Ca(OH)2 ® Pb(OH)2 + Ca2+
каустическую соду
Pb2+ + 2NaOH ® Pb(OH)2 + 2Na+
и сульфиды
Pb2+ + S2- ® PbS
Наибольшая степень очистки при рН = 9,5.
Адсорбция. Для обезвреживания свинец содержащих стоков применяют комбинированные фильтры-сорбенты на основе катионообменных смол и активированного угля. Метод применяется для доочистки после осаждения или индивидуально при небольшой концентрации металла.
Очистка от соединений Cr (VI)
Обработка сточных вод осуществляется в 2 ступени:
1) восстановление Cr (VI) до Cr(III);
2) осаждение Cr(III) в виде гидрооксида.
В качестве реагентов-восстановителей применяют сульфит натрия, сульфат железа (II) и железную стружку. Восстановление проводят в кислой среде (рН = 2...2,5) при подкислении серной или другими минеральными кислотами:
Cr2O72- + 3SO32- + 8H+ ® 2Cr3+ + 3SO42- + 4H2O
В случае применения солей железа (II) реакция также идет в нейтральной и щелочной средах:
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ ® 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
CrO42- + 3Fe(OH)2 + 4H2O ® Cr(OH)3¯ + 3Fe(OH)3 + 2OH-
Восстановление можно вести электрохимическим путем. Сточные воды, содержащие хроматы, фильтруют через пористые катоды из активированного угля:
Cr2O72- + 14H+ + 6e ® Cr3+ + 7H2O
Осаждение Cr(OH)3 протекает в нейтральной среде, поэтому после восстановления кислый сток нейтрализуют известковым молоком, содой, едким натром или щелочным стоком.
Очистка от соединений цинка
При обработке стоков, содержащих соли цинка, оксидом кальция и гидрооксидом натрия необходим контроль рН во избежание растворения гидрооксида цинка. Осаждение гидрооксида цинка начинается с рН = 5,4. При рН = 10,5 начинается его растворение, а при рН = 12 образуется комплекс [Zn(OH)4]2-. Исходя из этого очистку проводят при рН = 8-9.
При действии соды образуются гидроксокарбонаты:
2ZnCl2 + 2Na2CO3 + H2O ® 4NaCl + CO2 + (ZnOH)2CO3¯
При рН = 7-9,5 образуется основной карбонат состава 2ZnCO3×3Zn(OH)2, начиная с рН = 10 доля гидрооксида возрастает.
Очистка от соединений меди
Очистка сточных вод от меди связана с осаждением ее в виде гидрооксида или гидрооксид-карбоната. Осаждение происходит при рН = 5,3 с помощью извести 3 сорта.
Для удаления из сточных вод меди и кадмия используют диоксид серы или сульфиты и порошок металла, например, железа. Металл восстанавливает сульфиты до сульфидов, которые с тяжелыми металлами образуют трудно растворимые сульфиды. Высокая степень очистки достигается при 50°С и рН = 2.
Очистка от соединений никеля
Ионы никеля высаживают из сточных вод в виде гидроксидов и гидроксокарбонатов при рН = 6,7.
Очистка от соединений мышьяка
Осаждение известковым молоком и доочистка ионообменными смолами.
Очистка от соединений кобальта и кадмия
Концентрация ионов кобальта и кадмия в стоках обычно очень малы и поэтому стоки могут быть максимально очищены при обработке известковым молоком.
6. переработка твердых отходов
Источники и классификация твердых отходов
Строгого и однозначного определения понятия «отходы производства» не сформулировано.
В отвалы и шламохранилища ежегодно поступают огромные массы отходов обогащения и переработки минерального сырья. По имеющимся оценкам, в них накоплены десятки миллиардов тонн различных горных пород, отходов ТЭС, металлургических шлаков, галита, фосфогипса и значительные количества других материалов.
Значительная часть твердых отходов может быть эффективно использована. Строительная индустрия ежегодно добывает и потребляет около 3,5 млрд. т нерудного сырья, большая часть которого может быть заменена промышленными отходами.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 |
