Диплом Изучение влияния рН ливневых сточных вод на образования в них дисперсных систем ГБОУ Гимназия № 000 «Московская городская педагогическая гимназия - лаборатория» (стр. 1 )

ДИПЛОМ

Изучение влияния рН ливневых сточных вод на образования в них дисперсных систем

автор: Кравченко Анна 10 «Б»

руководитель: к. х.н., доц. Гордова Анна  Фирсовна

Москва

2014

Оглавление

Введение…………………………………………………………………………...3

Глава I. Обзор литературы…………………………………………………..........4

1.1. Ливневые сточные воды. Образование и классификация…………………4

1.2. Дисперсные системы. Основные признаки, классификация,

  устойчивость………………………………………………………………….6

1.3. Очистные сооружения стока с автодорог, площадок

промышленных предприятий и селитебных территорий………………………8

1.3.1. Формирование стока с автодорог…………………………………………9

1.3.2. Состав сточных вод с автомобильной дороги…………………………..10

1.3.3.Очистка сточных водсавтомагистралей………………………………….10

1.3.4.Ливневая канализация……………………………………………………..13

Глава II. Экспериментальная часть……………………………………………..15

2.1. Реактивы и материалы……………………………………………………...15

2.2. Методики экспериментов…………………………………………………..17

2.2.1. Приготовление дисперсной системы «дизельное топливо/вода»……...17

2.2.2.Приготовление дисперсной системы «дизельное топливо/глина/вода».20

2.3. Обсуждение результатов …………………………………………………..21

Выводы…………………………………………………………………………...25

Заключение……………………………………………………………………….26

Список  литературы……………………………………………………………...27

Приложения……………………………………………………………………...28

Приложение 1……………………………………………………………………28

Приложение 2…………………………………………………………………….31

Введение

В настоящее время экология города Москвы находится в сложном  состоянии. Город стремительно растет, сливается с городами-спутниками. Средняя плотность населения Москвы на данный момент составляет 8.9 тыс. чел. на 1 кв. км. Сотни тысяч источников выбрасывают в воздух огромное количество вредных веществ. Промышленные предприятия дают очень много пыли, железа, кальция, магния, кремния. В год на одного москвича приходится около 46 кг тяжелых металлов и вредных веществ.

Больший вред наносится автомобилями: выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, износ шин – цинк, дизельные моторы – кадмий. Эти тяжелые металлы относятся к сильным токсинам. Эти вещества способствуютзагрязнению воздуха, а так же поверхностных вод города Москвы.

Водные объекты города в процессе хозяйственной деятельности испытывают мощные техногенные и антропогенные нагрузки, при этом они обеспечивают регулирование и отвод поверхностного и грунтового стока, несут рекреационные нагрузки, используются для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения. Для очистки сточных вод необходим определенный затрат энергии и времени и процесс очистки проходит в несколько этапов. В результате воздействия факторов загрязнения внешней среды возможно изменение кислотности ливневых сточных вод Москвы (ливневые сточные воды могут иметь кислотную, нейтральную или щелочную среду в зависимости от показателя рН).  Однако влияет ли это на образование в них дисперсных систем, способствует ли это ускорению процесса очистки или же затрудняет его?

Цель проекта: изучить влияние рН ливневых сточных вод на образование в них дисперсных систем.

Задачи работы:

изучить источники формирования ливневых сточных вод в Москве; изучить характерные признаки дисперсных систем; на модельных системах изучить влияние рН на устойчивость дисперсных систем: «дизельное топливо – вода», «дизельное топливо – глина – вода»; изучив работу очистных сооружений стока с автодорог, площадок  промышленных предприятий и селитебных территорий, оценить, как образование дисперсных систем в ливневых сточных водах может влиять на работу очистных сооружений ливневого стока.

Глава I. Обзор литературы

Ливневые сточные воды. Образование и классификация

«Ливневые сточные воды – это любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека».[4]

Сточные воды могут быть классифицированы по различным признакам.

Одним из таких признаков является источник происхождения. По данному признаку ливневые сточные воды могут подразделяться на:

производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах производств), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации; бытовые (хозяйственно-бытовые) сточные воды (образующиеся в результате бытовой жизнедеятельности человека), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации; поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые-образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся, как правило, через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки».[4].

Ливневые стоки в городах и населенных пунктах являются предметом особого внимания. В природе осадки необходимы для роста и развития всего живого. В городе и на производствах те же дожди являются помехой в работе и создают определенную опасность для окружающей природы. Это связано с тем, что ливни вымывают из территорий промышленных и бытовых объектов большое количество различных загрязнений из мест хранения отходов, транспортировки и хранения всевозможных материалов и веществ.

В отличие от атмосферных сточных вод, производственные сточные воды не имеют постоянного состава. Это дает нам еще один признак для классификации ливневых сточных вод:

Ливневые сточные воды можно разделить:

по составу загрязнителей на:

загрязнённые по преимуществу минеральными примесями; загрязнённые по преимуществу органическими примесями; загрязнённые как минеральными, так и органическими

примесями.

по концентрации загрязняющих веществ:

с содержанием примесей 1—500 мг/л; с содержанием примесей 500—5000 мг/л; с содержанием примесей 5000—30000 мг/л; с содержанием примесей более 30000 мг/л.

по свойствам загрязнителей по кислотности:

неагрессивные (pH 6,5—8); слабоагрессивные (слабощелочные — pH 8—9 и слабокислые —

pH 6—6,5);

сильноагрессивные (сильнощелочные — pH>9 и сильнокислые —

pH<6).

по токсическому действию и действию загрязнителей на водные

объекты:

содержащие вещества, влияющие на общесанитарное состояние

водоёма (напр., на скорость процессов самоочищения);

содержащие вещества, изменяющие органолептические свойства

(вкус, запах и др.);

содержащие вещества, токсичные для человека и обитающих в

водоёмах животных и растений. [2].

Ливневые сточные воды могут оказывать влияние на формирование химического состава природных вод. «Формирование химического состава природных вод определяют в основном две группы факторов:

прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворенными соединениями или, наоборот, выделять их из воды): состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека; косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия и пр.»[2]

Факторы, воздействующие на формирования химического состава природных вод совершенно различны по характеру. Они могут быть геологическими(состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия), физико-химическими (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров), биологическими (деятельность растений и живых организмов) и антропогенными(все факторы, связанные с деятельностью человека).

Загрязнение ливневых сточных вод относится к последней группе факторов.[2]

В условиях городских территорий все воды, формирующие сток закрытой ливневой канализации и открытых водотоков (речек, ручьев, прудов), входящих в водосточную сеть,  представляют собой поверхностные воды.  Наиболее динамичной частью поверхностных вод являются, безусловно, атмосферные осадки. Среднемноголетнее количество осадков в Москве составляет 640 мм с разделением на норму теплового (420 мм) и холодного периода (220мм). «На настоящее время установлено для г. Москвы, что 40%  от годового количества осадков обращается непосредственно в поверхностный сток и  30% инфильтруется в грунты. В целом, поверхностный сток складывается из 70% осадков холодного и 25 % осадков теплого периода». [3]

Дисперсные системы. Основные признаки,

  классификации, устойчивость

«Дисперсная система (ДС) – система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии». Два характерных признака дисперсной системы: гетерогенность и дисперсность. Гетерогенность означает, что в состав системы входит минимум две фазы. [1]

Коллоидная химия – наука, изучающая дисперсные системы.

       Основная особенность дисперсной системы в том, что одна из фаз обязательно должна быть раздробленной, ее называют дисперсной фазой.  Существует ряд  признаков определения дисперсной фазы:

вещество раздроблено только по высоте, следовательно, образуются пленки  (ткани, пластины ит. д.); вещество раздроблено и по ширине, и по высоте, образуются волокна, нити, капилляры; вещество раздроблено по всем трем направлениям, дисперсная фаза состоит из дискретных частиц.

Характерным свойством дисперсной системы является наличие большой межфазовой поверхности, а характерные для дисперсной системы процессы те, что протекают на поверхности, а не внутри  фазы.

       Для характеристики дисперсной системы используют три величины:

- поперечный размер ([d] –см, диаметр сферы для кубических частиц),

-дисперсность ( [D] – величина, обратная поперечному размеру частиц)

D = 1/d        [D] = см-1

- удельная поверхность Sуд(межфазовая поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы (V) и ее массы (m)).