"članak u kojem ćemo pokušati odgovoriti na pitanje" Kako se mjere nečistoće u vodi?". U čemu - ovo znači "koje jedinice mjere", samo da bude kraće i jasnije.
Kako se mjere nečistoće u vodi Da biste odgovorili na ovo pitanje, morate znati zašto mjeriti koliko se tvari nalazi u vodi. Dakle, za neke svrhe će vam trebati neke mjerne jedinice, za druge - druge. Ali naši ciljevi su vrlo jednostavni. Analiziramo vodu kako bismo shvatili šta iz nje treba prečistiti. I, stoga, da biste pravilno odabrali opremu, utvrdite da li je ova voda štetna ili ne za bilo koju oblast (za piće, tehničku primenu, procesnu opremu itd.), predvidite uticaj vode na opremu u budućnosti, i mnogo više.
Dakle, da se vratimo na naše pitanje: kako se mjeri sadržaj tvari u vodi? Odgovor je jednostavan: u potpuno različitim jedinicama. Štaviše, neke mjerne jedinice u različitim zemljama ne odgovaraju jedna drugoj, za njihovo izjednačavanje potrebni su faktori konverzije. Na primjer, tvrdoća vode se različito mjeri u SAD-u, Njemačkoj, Francuskoj, Rusiji i Ukrajini. Ali više o tome kasnije. Počnimo s češće korištenim mjernim jedinicama.
Koja je najčešća mjerna jedinica za sastav vode?
Ovo je omjer masenog sadržaja željene tvari i ukupne količine vode.
Grami i miligrami se odnose na litru vode (ponekad, za razmetanje, litra se naziva kubni decimetar - dm 3). Ili do hiljadu litara (kubnih metara vode). Ali najčešće do litre.
Shodno tome, dobijamo mjernu jedinicu miligrama po litru: mg/l. Ili, što je ista stvar, ali u izvorima na engleskom jeziku - ppm (parts per million).
A ako vidite da, na primjer, vaša analiza vode pokazuje ukupan sadržaj soli od 100 mg/l, onda ako uklonite svu vodu iz litre vode, ostat će vam 100 miligrama soli. Evo primjera kako se opisana mjerna jedinica koristi u praksi:
- Ukupan sadržaj soli Voda rijeke Dnjepar (sve soli koje su u njoj otopljene) kreće se od 200 do 1000 mg/l. Odnosno, ako uzmete litar vode i iz nje uklonite svu vodu, organske tvari, naftne derivate itd., soli će ostati u količini od 200 miligrama do 1 grama (fluktuacije u sastavu u Dnjepru ovise o tome koliko daleko udaljeno mjesto ispuštanja otpadnih voda nalazi se grad ili preduzeće).
- Sadržaj nitrata u bunarskoj vodi u regiji Nikolaev može doseći 100 mg/l. Odnosno, ako uzmete litar vode iz bunara u Nikolajevskoj oblasti, uklonite svu vodu, pesticide, druge organske materije, sve soli osim nitrata, tada će ostati 100 miligrama nitrata. Što je nešto više od duplo više od maksimalno dozvoljenog sadržaja nitrata u vodi.
- Maksimalno dozvoljeno koncentracija (sadržaj) mangana(teški metal) u vodi koja je namijenjena za piće ne smije prelaziti 0,1 mg/l. Odnosno, u litri vode ne bi trebalo biti više od jedne desetine miligrama mangana.
Druga mjerna jedinica je namijenjena da odražava sadržaj soli tvrdoće u vodi.
U Rusiji i Ukrajini tvrdoća vode(sadržaj soli kalcijuma i magnezijuma) se meri u miligramskim ekvivalentima po litru vode. Ili grama ekvivalentno 1000 litara vode. Odnosno po toni. Ili u molovima po kubnom metru vode. Ili u milimolima po litru. Sve je to isto značenje.
Šta je ovde ekvivalent? Zašto ne izrazite tvrdoću vode na isti način kao i druge normalne supstance kao što su ukupni sadržaj soli i nitrati? Stvar je u tome što tvrdoću vode istovremeno određuju dvije tvari - joni kalcija i magnezija. Da bi se različite tvari spojile u jednu (tvrdoću), potrebno ih je izjednačiti. Ekvivalenti su potrebni prvenstveno za izbor filtera za prečišćavanje vode, a posebno za.
Dakle, pretpostavimo da u vodi ima 20 mg/l magnezijuma i 120 mg/l kalcijuma (već znamo šta je mg/l). Tvrdoća vode u ovom slučaju će biti oko 7 mEq/l. Obično laboratorije određuju tvrdoću vode, zatim sadržaj kalcija u vodi. A zatim se pomoću oduzimanja određuje sadržaj magnezija.
Druge zemlje, poput Njemačke, imaju svoj način izražavanja sadržaja grubosti. Zove se nemački stepen i označava se sa d i krugom na vrhu. Dakle, naša tvrdoća od 7 mEq/l otprilike odgovara 20 njemačkih stupnjeva tvrdoće. Pored toga, postoji francuski stepen tvrdoće, američki stepen tvrdoće, itd.
Kako se ne biste zavaravali konverzijama, možete koristiti mali program za pretvaranje jedinica mjerenja tvrdoće iz jedne u drugu. Možete ga preuzeti sa linka “Pretvaranje mjernih jedinica tvrdoće”.
Dakle, pozabavili smo se rigidnošću. Vrijeme je da krenemo dalje. Manje uobičajena, ali ipak pronađena, je jedinica mgO 2 /l (COD Mn: O 2, ppm). Ona meri oksidabilnost permanganata. Oksidabilnost je složen parametar koji pokazuje koliko je u vodi organska materija. Ne bilo kakve specifične organske tvari, već organske tvari općenito.
Oksidacija permanganata je tako nazvana jer se u vodu koja se ispituje dodaje u kapima kalijev permanganat i određuje se koliko se kalijum permanganata (kalijev permanganata) koristi za oksidaciju svih organskih tvari. Ako bi se dodalo još jedno oksidacijsko sredstvo (na primjer, kalijev dikromat), tada bi se oksidabilnost nazvala dikromat. Ali za naše gore definirane svrhe, potrebna je permanganatna oksidacija vode. U skladu s tim, uz pomoć određene konverzije utvrđuje se koliko je miligrama čistog kisika O2 bilo potrebno za oksidaciju svih organskih tvari u uzorku vode. Stoga je mjerna jedinica mgO 2 /l.
Ovaj indikator se često nalazi u uputama za vodu za piće (na primjer, u vodi, oksidacija permanganata ne smije biti veća od 5 mgO 2 /l). Odnosno, ako u vodi ima više organske tvari nego što filter može ukloniti, tada će filter omogućiti da višak organske tvari prođe.
U vodi iz slavine, oksidacija permanganata ne bi trebala prelaziti 5 mgO 2 /l. Na prvi pogled, ova vrijednost organske tvari odgovara blago zelenkasto-žutoj vodi koja obično teče u kadu. Voda u kupatilu će biti bistra ako je oksidacija permanganata manja od 1 mgO 2 /l.
Usput, važno je zapamtiti da je dm 3 isto što i litra. Sada postoji nova moda da se litar naziva kubnim decimetrom. Oni su zapravo ista stvar.
Na osnovu porijekla, prirodne vode se mogu podijeliti u sljedeće kategorije:
Atmosferske vode koje padaju u obliku kiše i snijega. Sadrže malu količinu nečistoća, uglavnom u obliku otopljenih plinova: kisik, ugljični monoksid, dušikov oksid, vodonik sulfid, organske tvari, prašina. Atmosferska voda praktički ne sadrži otopljene soli. Voda koja sadrži manje od 1 grama soli po litri naziva se svježom. U ovom slučaju, atmosferske vode su slatke vode.
Površinske vode – rijeke, jezera, mora, sadrže, pored nečistoća koje se nalaze u atmosferskim vodama, i širok spektar tvari. Štaviše, od malih količina do zasićenja. To su kalcijum, magnezijum, natrijum, kalijum bikarbonati, kao i sulfati i hloridi. Gotovo svi elementi periodnog sistema prisutni su u morskoj vodi, uključujući dragocjene i radioaktivne elemente. U svjetskim oceanima otopljeno je oko 5*1016 tona soli (ako je površina globusa prekrivena ovom solju, debljina sloja će biti oko 45 m). Hemijska industrija već vadi 200 miliona tona kuhinjske soli iz morske vode. Takođe se kopaju magnezijum, kalijum i brom.
Sve površinske vode sadrže organske tvari, uključujući i patogene bakterije.
U Belgorodskoj regiji gotovo sve rijeke pripadaju trećoj klasi čistoće - umjereno zagađene. Glavni potrošači površinskih voda u Belgorodskoj oblasti su ribnjaci - 80 miliona m3, industrija - 25 miliona m3, poljoprivreda - 1,5 miliona m3.
Podzemne vode - vode iz arteških bunara, bunara, izvora, gejzira, kao i površinske vode, sadrže razne mineralne soli čiji sastav zavisi od prirode stijena kroz koje prodiru atmosferske i površinske vode. Ali, za razliku od površinskih voda, zbog visokog kapaciteta filtriranja tla i stijena, podzemne vode ne sadrže organske nečistoće ili bakterijsku kontaminaciju.
Snabdijevanje pitkom vodom u Rusiji se uglavnom obezbjeđuje podzemnim vodama.
U Belgorodskoj regiji, uglavnom se podzemne vode koriste kao izvor vodosnabdijevanja, po pravilu, na turonsko-mastriktskim i albsko-cenomanskim vodonosnicima. Mali dio ruralnog naselja koristi vodu iz kvartarnih i paleogenskih akvifera (rudnički bunari).
Prema Komitetu za prirodne resurse za oblast Belgorod, ukupni predviđeni operativni resursi podzemnih voda iznose oko 6 miliona m3/dan.
Trenutno je u regionu istraženo 55 ležišta slatke podzemne vode sa ukupnim operativnim rezervama od 1373,7 hiljada m3/dan za snabdevanje domaćinstvom, pićem, industrijskom, tehničkom i poljoprivrednom vodom. Od 55 istraženih nalazišta, samo 27 je trenutno u eksploataciji.
Ukupna prosječna potrošnja vode za piće po stanovniku regije je 267 l/dan, prosječna potrošnja vode po urbanom stanovniku je 305 l/dan, a ruralnom oko 210 l/dan.
Naš region ima malo resursa površinskih voda. Uglavnom preovlađuju male rijeke i potoci, a samo 14 rijeka ima dužinu od 50 do 200 km.
IN poslednjih godina Istraživanje, proizvodnja i razvoj punjenja su u toku mineralne vode(Mayskaya, Holy Spring, itd.). Vode koje sadrže radon koriste se u medicinske svrhe (okruzi Borisov, Černjanski).
Sve nečistoće koje se nalaze u vodi mogu se podijeliti na osnovu njihovog fizičkog i kemijskog stanja u vodi, posebno njihove disperznosti. U tabeli 2.1. Data je klasifikaciona šema za nečistoće u vodi.
Tabela 2.1. Klasifikacija nečistoća u vodi
karakteristika
Heterogeni sistemi
Homogeni sistemi
Grupa III
Fizičko-hemijske karakteristike
Suspenzije (suspenzije, emulzije)
Solovi i visokomolekularna jedinjenja
Molekularno rastvorljive supstance
Supstance koje se disociraju u jone
Veličine čestica, cm
U prvu grupu spadaju nečistoće nerastvorljive u vodi sa veličinom čestica većih od 10-4 cm, formirajući takozvane suspenzije. To su glinene tvari, karbonati, gips, mulj, sitni pijesak, metalni hidroksidi, neke organske tvari, plankton. To mogu uključivati bakterije, spore mikroorganizme i viruse. Na površini suspendiranih čestica mogu biti radioaktivne i toksične tvari. Sistemi prve grupe su nestabilni.
Drugu grupu nečistoća čine supstance koje su u koloidnom dispergovanom stanju (hidrofilni i hidrofobni koloidi).
To su mineralne i organomineralne čestice tla i tla, humusne tvari (koje daju boju vodi), virusi, bakterije, visokomolekularne organske tvari veličine čestica 10-5 - 10-6 cm.
U treću grupu nečistoća u vodi spadaju rastvorljivi gasovi i organske materije biološkog i tehnološkog porekla. Ove tvari mogu dati vodi različite boje, okus i mirise. Neke nečistoće su vrlo toksične.
Četvrta grupa nečistoća uključuje tvari koje formiraju ione kada se disociraju u vodi.
U zavisnosti od prisustva određenih nečistoća u vodi, koriste se različite metode prečišćavanja.
Kvalitet vode
Kvalitet vode se ocjenjuje prema sljedećim pokazateljima: prozirnost, boja, miris, tvrdoća, oksidacija, reakcija vode, ukupni sadržaj soli.
Prozirnost vode mjeri se debljinom sloja vode kroz koji se vizualno ili pomoću fotoćelije može razlikovati slika križa ili određenog fonta. Prozirnost zavisi od prisustva grubih suspenzija i koloidnih čestica u vodi. Ove nečistoće začepljuju cevovode, formiraju čepove, koloidne čestice začepljuju dijafragme prenosnih uređaja, izazivaju pjenjenje vode i prenos vode u kotlovima i aparatima.
Tvrdoća vode je klasifikovana kao privremena (zbog prisustva natrijuma, magnezijuma, kalcijum bikarbonata, koji se prokuvavanjem pretvaraju u nerastvorljive karbonate koji se talože u obliku gustog taloga – kamenca). Konstantna tvrdoća je rezultat prisustva magnezijum i kalcijum hlorida i sulfata u vodi, koji se iz vode ne uklanjaju ključanjem. Tvrdoća se izražava u miligramskim ekvivalentima jona kalcijuma ili magnezijuma po 1 litru vode. Tvrdoća je 1 mEq ako 1 litra sadrži 20,04 mg jona kalcijuma ili 12,16 mg jona magnezijuma.
Tvrdoća je veoma važna karakteristika vode. Kada se tvrda voda zagrije, stvara se kamenac. Po svom hemijskom sastavu, kamenac je mešavina različitih materija: gipsa, karbonata, kalcijum silikata, fosfora, aluminijuma itd. Ima nisku toplotnu provodljivost. Posljedično, što je veći sloj kamenca, to je niža produktivnost i učinkovitost parnih kotlova i izmjenjivača topline (kod kotlova s 1 mm kamenca, potrošnja goriva se povećava za 5%). Osim toga, u ovom slučaju dolazi do oksidacije čelika, bojlera izgara, dolazi do nesreća, pa čak i eksplozija. Tvrda voda nije pogodna za elektrolizu, tekstilnu industriju, prehrambenu industriju itd.
Oksidabilnost vode je posljedica prisustva u njoj organskih tvari, lako oksidiranih spojeva željeza i sumporovodika, koji se mogu oksidirati raznim oksidantima. Budući da je sastav ovih nečistoća neizvjestan, oksidabilnost vode se izražava u količini kalijevog permanganata ili ekvivalentne količine kisika utrošenog na oksidaciju 1 litre vode, odnosno mg/l.
Stepen kiselosti vode određuje se pH indeksom. Ako je pH = 6,5 - 7,5 voda je neutralna; ako pH< 6,5 – вода считается кислой; если рН >7,5 - alkalna.
Prirodne vode su po svojim karakteristikama bliske neutralnim. Međutim, uz neke izuzetke, prirodna voda se ne može koristiti bez prethodne pripreme. Ovo je posebno važno za vodu za piće.
Pitka i industrijska voda
Voda se prema namjeni i upotrebi dijeli na pitku i tehničku; njihov kvalitet određuje GOST.
Voda za piće - prema njoj se postavljaju posebni zahtjevi - osim boje, mirisa, okusa bitna je i bakterijska kontaminacija. U 1 mililitru vode ne smije biti više od 100 bakterija, a na primjer ne više od 3 E. coli, soli ne smiju prelaziti 1000 mg/l.
Vrlo često se za piće koriste ne samo podzemne, već i površinske vode, pa su obje podvrgnute različitim stupnjevima prečišćavanja na postrojenjima ili objektima za prečišćavanje vode. Na slici 2.2. Predviđena je šema za prečišćavanje površinske vode koja se koristi kao voda za piće. Ako se dovod vode vrši direktno iz rezervoara (1), tada voda ulazi u grubu jamu (2) gravitacijom kroz zaštitnu mrežu, koja sprečava ulazak velikih predmeta, ribe i sl.
Rice. 2.2. Šema postrojenja za tretman površinskih voda:
1- ribnjak; 2- grubi taložnik; 3 – koagulator; 4 – taložnik; 5 – otvoreni filteri; 6- sistem za dezinfekciju; 7 – vodovod.
Voda se taloži u jamu. Međutim, lagana suspendirana tvar se sporo taloži, a koloidne čestice (glina, silicijumske kiseline, huminske kiseline) se ne odvajaju metodom taloženja, pa se voda upumpava u koagulatorski mikser (3), u koji se dodaje rastvor elektrolita Al2SO4, FeSO4 ili dr. istovremeno se isporučuju i koagulanti.
Koagulacija je proces razdvajanja heterogenih sistema.
U pojednostavljenom obliku, to izgleda ovako: elektrolit u vrlo razrijeđenom stanju hidrolizira da formira pozitivno nabijene čestice. Oni se, pak, adsorbiraju na površini negativno nabijenih koloidnih čestica i neutraliziraju njihov naboj. To uzrokuje da se čestice drže zajedno i postaju veće i podložnije taloženju. Pahuljice čvrstih čestica koje nastaju tokom procesa koagulacije se slažu sa laganom suspenzijom, adsorbuju organske boje na površini i na taj način bistre vodu (potrošnja koagulansa 120 g/m3 u proleće, 70 ljeti, 20 zimi). Za intenziviranje procesa koagulacije koriste se dodatni reagensi - flokulanti - silicijumska kiselina, karboksimetilceluloza itd. Iz miksera voda teče u taložnik (4), gdje se završava koagulacija: velike čestice se talože. Taložnik je veliki betonski rezervoar koji neprekidno radi sa sistemom pregrada koji povećava vreme zadržavanja vode u taložnici. Zatim se voda dovodi u otvorene filtere (5), ovdje se filtrira pod pritiskom (visina vodenog stuba je 2 m, brzina prolaska vode je 1 m/sat, materijal za filter je kvarcni pijesak sa slojem do 1 m, prečnik čestica je do 1 mm, šljunak je na dnu). Glavni dio zagađivača taloži se na površini pijeska, stvarajući filterski film. Stanice imaju nekoliko filtera, jer... periodično se čiste.
Pročišćena voda zatim ulazi u aparat (6) za dezinfekciju, gdje se vrši hlorisanje. Da biste uklonili miris hlora, dodajte amonijak ili natrijum sulfat. Stopa ostatka hlora je 0,2 – 0,4 mg/l. Nedavno se za dezinfekciju koristi ozoniranje i druge metode.
Nakon dezinfekcije voda ulazi u distributivni sistem vode (7), a zatim do potrošača.
Industrijska voda može biti hranljiva (koristi se u tehnološke svrhe) i reciklirana (nakon upotrebe se hladi i vraća u proizvodni ciklus).
Količina nečistoća u industrijskoj vodi ne smije prelaziti određene standarde, koji se utvrđuju ovisno o namjeni vode. Na primjer, voda za parne kotlove ne smije sadržavati ugljični monoksid, treba biti malo kisika; Za proizvodnju poluprovodnika i fosfora generalno mora postojati visok stepen prečišćavanja vode. Za industrijsku vodu, bakterijska kontaminacija nije bitna (osim za prehrambenu i farmaceutsku industriju, neke hemijske tehnologije).
Dakle, očigledno je da i industrijske vode moraju biti podvrgnute odgovarajućem tretmanu.
Glavne metode prečišćavanja industrijske vode uključuju: koagulaciju, sedimentaciju, filtraciju (ovo je isto kao i za vodu za piće), kao i omekšavanje, odsoljavanje, destilaciju i deaeraciju. Dijagram obrade industrijske vode prikazan je na sl. 2.3.
Bistrenje vode se postiže taloženjem, a zatim filtriranjem kroz granularni materijal različite disperzije. Za koagulaciju koloidnih nečistoća i apsorpciju obojenih tvari sadržanih u vodi, dodaju se elektroliti - aluminij i željezni sulfati.
Odsoljavanje je uklanjanje kationa iz vode koji stvaraju pjenu i kamenac Ca2+, Mg2+. Da bi se to postiglo, voda se propušta kroz posebne filtere sa H-katjonskim izmenjivačem i OH-anionskim izmenjivačem. Također je moguće koristiti destilaciju ili zamrzavanje.
Za omekšavanje vode koriste se fizikalne, hemijske i fizičko-hemijske metode. Fizičke metode uključuju ključanje, destilaciju i zamrzavanje. Hemijske metode su korištenje posebnih reagenasa koji vežu ione magnezija i kalcija u netopive ili lako uklonjive spojeve (gašeno vapno, soda, kaustična soda itd.).
Rice. 2. 3. Shema tretmana industrijskih voda.
Trenutno je glavna fizikalno-hemijska metoda, zasnovana na sposobnosti nekih nerastvorljivih sintetičkih materijala da razmjenjuju svoje jone za jone prisutne u vodi (katjonski izmjenjivači, anjonski izmjenjivači). Izmjena se vrši u jonskim izmjenjivačima (brzi filteri).
Omekšavanje vode naglo smanjuje brzinu stvaranja kamenca, ali ga ne sprječava, pa se u vodu dodaju sredstva protiv kamenca: natrijum fosfat heksametafosfat Na2PO4, (NaPO3)6. Oni formiraju nečistoće netopive u vodi i, nakon odgovarajućeg tretmana upotrebom tanina (na primjer, škroba), pretvaraju kamenac u labav talog koji se lako uklanja. Da bi se spriječilo stvaranje kamenca, koristi se i magnetska metoda pročišćavanja vode.
Odzračivanje (degaziranje). Uklanjanje otopljenih plinova iz vode može se izvesti fizičkim metodama: ključanjem, kojim se uklanjaju kisik i ugljični monoksid; zagrevanje u vakuumu. Hemijska metoda se sastoji od dodavanja u vodu hemijskih reagensa koji vežu kiseonik i ugljični monoksid (natrijum sulfat, hidrazin (N2H4) ili korištenje filtera od livenog gvožđa, u kojima se, kada se kiseonik spoji sa gvožđem, formira gvožđev oksid koji se uklanja pranje filtera.
Treba napomenuti da tretman vode utječe na cijenu proizvodnje. Na primjer, filtriranje vode povećava njenu cijenu za 2,5 puta, djelomično omekšavanje za 8 puta, a odsoljavanje i omekšavanje za 10 - 12 puta.
Otpadne vode. Metode čišćenja
Količina otpadnih voda raste i čovječanstvo se suočava s problemom nestanka slatke vode.
Glavni izvori zagađenja rijeka Belgorodske regije su otpadne vode iz naselja, industrijskih preduzeća, stočarskih kompleksa i poljoprivrednih polja. Mora se imati na umu da većina otpadnih voda nakon tretmana ne zadovoljava ekološke standarde za niz pokazatelja. Sve rijeke Belgorodske regije su u jednom ili drugom stepenu podložne antropogenom zagađenju. Najčešći zagađivači vode su naftni derivati, amonijačni dušik, fenoli i organske tvari. Za neke od njih postoje prekoračenja maksimuma dozvoljene koncentracije(MPC). Klasa kvaliteta vode 3 (umjereno zagađena) dominira u regiji.
Stoga je potreban novi pristup problemu slatke vode. Prvo, potrebno je minimalno koristiti slatku vodu, posebno u hemijskim postrojenjima, a kao drugo, uvesti bezodvodne i zatvorene sisteme. Zadatak smanjenja potrošnje vode trenutno se rješava u 3 smjera:
Ø korištenje reciklirane vode;
Ø zamjena vodenog hlađenja vazdušnim;
Ø tretman otpadnih voda i ponovna upotreba.
Otpadne vode sadrže organske i anorganske nečistoće i patogene bakterije.
Hemijsko zagađenje je promjena prirodnih hemijskih svojstava vode zbog povećanja sadržaja štetnih nečistoća u njoj, kako anorganskih (mineralne soli, kiseline, alkalije, čestice gline) tako i organskih (nafta, naftni derivati, organski ostaci, surfaktanti , pesticidi).
Štoviše, treba imati na umu da svaka proizvodnja ima svoj skup tvari od kojih se otpadne vode moraju pročistiti. Stoga je prečišćavanje otpadnih voda vrlo složen proces, koji se često odvija u nekoliko faza ili se koriste različite metode prečišćavanja.
Postojeće metode prečišćavanja vode mogu se podijeliti na sljedeće:
1.fizičke (uključujući mehaničke) metode prečišćavanja vode.
2. hemijske metode prečišćavanja vode.
3. fizičko-hemijske metode prečišćavanja vode.
4.biološke metode prečišćavanja vode.
Fizičke metode obuhvataju metode koje se zasnivaju na uticaju na vodni sistem tokom različitih tehnoloških procesa: magnetnim, električnim poljima, ultrazvukom, izlaganjem zračenju itd. Među fizičkim metodama ističu se mehaničke metode.
Mehaničkim metodama prečišćavanja vode uklanja se do 60% nerastvorljivih nečistoća iz domaćih voda i 95% iz tehničkih. To su metode sedimentacije, centrifugiranja i mehaničkog uklanjanja naftnih proizvoda koji isplivaju na površinu vode.
Za mehaničko prečišćavanje otpadnih voda koriste se pjeskolovci, taložnici, uljne zamke i taložnici različitih izvedbi.
Zamci za pijesak su dizajnirani da odvajaju mehaničke nečistoće s veličinom čestica većom od 250 mikrona. Potreba za preliminarnim odvajanjem mehaničkih nečistoća (pijesak, kamenac, itd.) je zbog činjenice da se u nedostatku pjeskolovaca te nečistoće oslobađaju u drugim postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, što otežava rad potonjeg.
Princip rada pjeskolova temelji se na promjeni brzine kretanja čvrstih teških čestica u tečnom toku.
Statičke taložnike koriste preduzeća za transport nafte (skladišta nafte, pumpne stanice). U tu svrhu obično se koriste standardni čelični ili armirano-betonski rezervoari, koji mogu raditi kao rezervoar, taložnik ili tampon, zavisno od tehnološka šema tretman otpadnih voda. U ovim rezervoarima se odvaja do 90-95% lako odvojivih komponenti. Da bi se to postiglo, u krug postrojenja za pročišćavanje ugrađuju se dva ili više međuspremnika, koji periodično rade: punjenje, taloženje, pumpanje. Taloženje vode u vertikalnim rezervoarima može se desiti u dinamičkom i statičnom režimu.
Karakteristična karakteristika dinamičkih taložnika je odvajanje nečistoća u vodi dok se tečnost kreće.
U dinamičkim taložnicima ili kontinualnim taložnicima, tekućina se kreće u horizontalnom ili vertikalnom smjeru, stoga se taložnici dijele na vertikalne i horizontalne.
Horizontalni taložnik je pravougaona cisterna (u tlocrtu) visine 1,5-4 m, širine 3-6 m i dužine do 50 m. Talog koji je pao na dno se posebnim strugačima pomiče do prijemnika, a zatim uklanja iz taložnika pomoću hidrauličnog dizala, pumpi ili drugih uređaja. Plutajuće nečistoće se uklanjaju pomoću strugača i poprečnih tacni postavljenih na određenom nivou.
Ovisno o proizvodu koji se hvata, horizontalni taložnici se dijele na pjeskolovače, uljne hvatače, zamke za lož ulje, hvatače benzina, hvatače masti itd.
Vertikalni taložnik je cilindrični ili kvadratni (u tlocrtu) rezervoar sa konusnim dnom za jednostavno sakupljanje i pumpanje taložnog taloga. Kretanje vode u vertikalnom taložniku odvija se odozdo prema gore (za taloženje čestica).
U procesu mehaničkog čišćenja se koriste razne vrste filteri. Filtracija se sada koristi sve češće, jer su zahtjevi za kvalitetom pročišćene vode sve veći. Filtracija se koristi nakon tretmana otpadnih voda u taložnicima i biološkog tretmana. Proces se zasniva na adheziji grubih čestica, posebno ulja i naftnih derivata, na površinu filterskog materijala. Filteri mogu biti platneni, mrežasti, granulirani. Filmski filteri pročišćavaju vodu na molekularnom nivou.
Za mikrofiltere se koriste najlonska mikromreža ili mikromreža od staklenih vlakana, mesinga, nikla, nerđajućeg čelika, fosforne bronce i najlona. Veličina ćelija se kreće od 20 do 70 mikrona.
Nedavno je naširoko koristio proces odvajanja pomoću molekularnih sita. Membranska metoda smatra se najperspektivnijom za fino čišćenje. Ovu metodu karakterizira visoka jasnoća odvajanja mješavina tvari.
Membrane imaju svojstvo polupropusnosti - zadržavaju ne samo tvari suspendirane u vodi, već i otopljene.
Membranska metoda se koristi za tretman vode i vodenih otopina, tretman otpadnih voda, pročišćavanje i koncentriranje otopina. Ova metoda je posebno efikasna za odslađivanje vode (zadržava se do 98% soli).
Osnovna razlika između membranske metode i tradicionalnih tehnika filtracije je odvajanje proizvoda u toku, tj. odvajanje bez taloženja taloga na materijal filtera, koji postepeno začepljuje radnu poroznu površinu filtera.
Glavni zahtjevi za polupropusne membrane su: visoka sposobnost razdvajanja (selektivnost); visoka specifična produktivnost (propusnost); hemijska otpornost na okolinu odvojenog sistema; konzistentnost karakteristika tokom rada; dovoljna mehanička čvrstoća za ispunjavanje uslova ugradnje, transporta i skladištenja membrana; jeftino.
Za odvajanje ili prečišćavanje nekih proizvoda koji nisu otporni na toplinu, odlučujuća je upotreba membranske metode, jer ova metoda radi na temperaturi okruženje.
Istovremeno, membranska metoda ima nedostatak - nakupljanje odvojenih proizvoda u blizini radne površine za odvajanje. Da bi se suzbio ovaj fenomen, provodi se turbulizacija sloja tekućine uz površinu membrane kako bi se ubrzao prijenos otopljene tvari.
Za membrane se koriste različiti materijali, a razlika u tehnologiji proizvodnje membrana omogućava da se dobiju membrane različite strukture i dizajna, koje se koriste u različitim vrstama procesa separacije.
U zavisnosti od odvojenog medija i zahteva za kvalitetom separacije i tehnološkim uslovima rada, koriste se različite membrane. Mogu biti ravne (trake širine do 1 m), cevaste (prečnika od 0,5 do 25 mm), različite strukture - porozne, neporozne, anizotropne, izotropne, brtvene itd. Membrane se izrađuju od stakla, metalne folije, polimera - acetata celuloze, poliamida, polivinila itd. Celuloza acetatne membrane su najjeftinije. Za povećanje mehaničke čvrstoće, membrane imaju podlogu od tkanine. Sredinom 1980-ih, kompozitne membrane visokih performansi postale su dostupne, što je proširilo njihovu upotrebu.
Kada koristite membrane, voda ne smije biti kisela iznad pH~4, a temperatura ne smije prelaziti 35 stepeni.
Fizičke metode uključuju elektrolitičku metodu. Ovom metodom struja prolazi kroz industrijske otpadne vode, što dovodi do taloženja većine zagađivača. Ova metoda je vrlo efikasna i zahtijeva relativno niske troškove za izgradnju postrojenja za prečišćavanje.
Magnetna metoda prečišćavanja vode. Predlaže Vermaeren da spriječi kamenac. Suština metode je da je voda propuštena kroz magnetne aktivatore (magneti u obliku slova C, u čiji radni prorez je postavljen stup za ionsku izmjenu). Magnetno polje pojačava razmjenu jona, tj. korigira metabolizam soli i pomaže u smanjenju stvaranja kamenca.
Magnetna obrada vodenih sistema, prije svega, ubrzava proces kristalizacije nečistoća i time smanjuje količinu kamenca na zidovima. Kod magnetne obrade dolazi do procesa bistrenja vode.
Biološki tretman vode sastoji se od mineralizacije organskih zagađivača u otpadnoj vodi pomoću aerobnih biohemijskih procesa. Kao rezultat biološkog tretmana, voda postaje bistra, ne truli i sadrži otopljeni kisik i nitrate.
Biološki tretman otpadnih voda u prirodnim uslovima često se izvodi na posebno pripremljenim površinama zemljišta – poljima za navodnjavanje ili filtracionim poljima. U poljima za navodnjavanje usjevi ili začinsko bilje se uzgajaju istovremeno sa prečišćavanjem vode. Filtraciona polja su namenjena samo za biološki tretman otpadne tečnosti. Na parcelama predviđenim za polja za navodnjavanje i filtraciju predviđena je mreža za navodnjavanje magistralnih i razvodnih kanala kroz koje se distribuiraju otpadne vode. Uklanjanje zagađivača odvija se kroz proces filtracije vode kroz tlo. Sloj zemlje od 80 cm osigurava prilično pouzdano čišćenje.
Biološki ribnjaci se koriste za biološki tretman otpadnih voda u prirodnim uslovima. To su plitke zemljane akumulacije dubine od 0,5 do 1 m, u kojima se dešavaju isti procesi kao i prilikom samoprečišćavanja rezervoara. Biološki ribnjaci rade na temperaturi od najmanje 60°C i ne višoj od 200°C i kiselosti vode u rasponu pH od 6,5 do 8,2. Obično se ribnjaci raspoređuju u obliku 4-5 sekcija na nagnutoj površini. Postavljeni su stepenasto tako da voda iz gornjeg ribnjaka gravitacijom teče u donji.
Biološki tretman otpadnih voda u vještačkim uvjetima provodi se u posebnim strukturama - biofilterima ili aeracionim rezervoarima.
Biofilteri su strukture u kojima se biološki tretman otpadnih voda vrši filtriranjem kroz sloj grubog materijala. Površina zrna prekrivena je biološkim filmom naseljenim aerobnim mikroorganizmima. Suština biološkog tretmana otpadnih voda u biofilterima se ne razlikuje od procesa prečišćavanja u poljima za navodnjavanje ili filtracionim poljima, ali se biohemijska oksidacija odvija mnogo intenzivnije.
Aerotankovi su armiranobetonski rezervoari kroz koje polako teče gazirana otpadna voda pomiješana s aktivnim muljem.
Aktivni mulj ima izgled smeđih pahuljica. Sastoji se uglavnom od bakterijskih ćelija. Različiti protozojski organizmi se obično nalaze na površini pahuljica, između njih ili unutar njih.
Izvor ishrane organizama aktivnog mulja je zagađenje otpadnih voda. Supstance sadržane u otpadnoj tečnosti se sorbuju na površini aktivnog mulja. Već nakon kontakta mulja s otpadnom vodom, koncentracija organskih tvari u njemu se smanjuje za više od pola. Otopljene organske tvari prenose se enzimima - permeazama unutar bakterijskih stanica, gdje se razaraju i restrukturiraju.
Suspendirane tvari koje ulaze u rezervoar za aeraciju također se sorbiraju na površini aktivnog mulja. Djelomično, zajedno s bakterijama, služe kao hrana za protozoe, a dijelom se pod utjecajem bakterijskih enzima pretvaraju u otopljene tvari i apsorbiraju ih mikroflora.
Aero rezervoari obezbeđuju visok stepen tretman otpadnih voda, može se koristiti u svim klimatskim uvjetima i ne zahtijeva velike površine. Postrojenja za tretman u Belgorodu koriste rezervoare za aeraciju za prečišćavanje otpadnih voda.
Nova modifikacija rezervoara za aeraciju je biotank. Njegova posebnost su filmske ploče postavljene unutar rezervoara za aeraciju, koji također sudjeluje u procesu čišćenja.
Proces biološkog tretmana ne postiže potpuno uklanjanje svih bakterija, uključujući i patogene, iz otpadnih voda. Stoga se nakon biološkog tretmana vode, otpadne vode dezinficiraju prije ispuštanja u rezervoar. To se provodi kloriranjem, ultraljubičastim zracima, elektrolizom, ozoniranjem ili ultrazvukom.
Za tretman i neutralizaciju mulja nastalog u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda koriste se posebne metode i konstrukcije: truleži (septičke jame), dvoslojni taložnici i rezervoari za metan.
Da bi se dehidrirao digestirani mulj, on se šalje u ležišta mulja, gdje se podvrgava prirodnom sušenju. Nakon toga se može odložiti kao organsko đubrivo. Dehidracija mulja se može vršiti i veštačkim putem vakuum filtera, vakum presa, centrifuga, a takođe i termičkim sušenjem.
Treba napomenuti da se sve otpadne vode ne smiju podvrgnuti biološkom tretmanu. Ako u njima nema organskih materija ili je njihova količina mala, onda se biološki tretman ne vrši.
Hemijske i fizičko-hemijske metode prečišćavanja vode. Suština hemijske metode je da se reagensi – koagulansi – unose u otpadne vode na postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda. Reaguju sa otopljenim i neotopljenim zagađivačima i doprinose njihovom taloženju, odakle se uklanjaju. mehanički. Hemijska metoda se posebno dobro pokazala u prečišćavanju vode tokom poplava.
Ali ova metoda nije prikladna za pročišćavanje otpadnih voda koje sadrže veliki broj različitih zagađivača. Budući da gotovo svaka industrija ima svoje otpadne vode, tretman se provodi korištenjem određenih koagulansa. Na primjer, oksidacija hlorom se koristi za pročišćavanje vode iz galvanskih radionica (uglavnom cijanida). Ali nakon toga je gotovo uvijek potrebno dodatno pročišćavanje vode.
Hemijska metoda se sastoji od dodavanja koagulanata u tretiranu vodu - hidroliznih soli sa hidrolizirajućim kationima, anodnog rastvaranja metala ili jednostavnog mijenjanja kiselosti vode (smanjenje pH), ako pročišćena voda već sadrži dovoljne količine kationa koji mogu formirati slabo rastvorljiva jedinjenja tokom hidrolize.
Trenutno se kao koagulansi koriste soli aluminijuma i gvožđa ili njihove mešavine (aluminijum sulfat, natrijum aluminat, aluminijum polihlorid, kalijum alum ili amonijačna stipsa, silicijumska kiselina).
Za ubrzanje procesa koagulacije i intenziviranje rada postrojenja za pročišćavanje široko se koriste flokulanti: poliakrilamid (PAA), anionski aktivirana silicijumska kiselina, glina, pepeo, ferohrom troska itd.
Obrada vode pomoću koagulansa poznata je dugo vremena, ali se ova metoda počela aktivno koristiti relativno nedavno. To je zbog činjenice da su, prvo, kriterij za procjenu sanitarne pouzdanosti bili biološki pokazatelji. Drugo, ova metoda zahtijeva veliku dozu koagulanata, potrebu da svaki slučaj pročisti svoju dozu i svoj koagulant, visoku cijenu koagulanata, kao i loše uslove za odvajanje sedimenata koagulanata itd.
Ali trenutno se proračuni doziranja provode automatski na osnovu pokazatelja kvaliteta otpadnih voda. Visoka potrošnja koagulanata trenutno se može nadoknaditi upotrebom jeftinog industrijskog otpada i visokomolekularnih koagulanata.
U slučaju otpadnih voda koje sadrže ulje i ulje nakon hvatača ulja, upotreba koagulanata smanjuje koncentraciju uljnih nečistoća za 2 - 3 puta. FeSO4 i Ca(OH)2 smatraju se najboljim koagulansima.
U slučaju kada voda sadrži boje i tanine, upotreba koagulansa kao što su FeSO4, Al2 (SO4)3 pročišćava vodu za 80 - 90%.
Prednost metoda čišćenja pomoću koagulansa u odnosu na biološke je smanjenje vremena čišćenja; manja površina objekata za tretman, gotovo potpuno uklanjanje fosfata i elemenata u tragovima; mala promjena pH vrijednosti; nezavisnost od toksičnih supstanci; Velike mogućnosti za automatizaciju proizvodnje.
Ali u isto vrijeme, značajan nedostatak je povećanje zapremine sedimenta (bez koagulanata, sediment je 0,4 - 0,6% zapremine tečnosti koja se tretira, a sa njim je prisutna i do 2,5%).
Takođe treba napomenuti da je hemijska metoda manje efikasna u tretmanu kućnih i otpadnih voda koje sadrže organska jedinjenja.
Progresivnija je metoda elektrokoagulacije - metoda pročišćavanja vode pomoću elektrolize sa rastvorljivim elektrodama.
Prilikom pročišćavanja vode koagulansima često se koristi ultrazvuk. Uništava velike čestice, a uništava i neke bakterije, zooplankton i alge.
Proces čišćenja se može intenzivirati upotrebom beta, gama rendgenskih zraka, električnih i magnetna polja- također poboljšava kvalitetu vode, smanjuje troškove koagulanata i, posljedično, smanjuje cijenu prečišćene vode.
Hemijske metode uključuju ekstrakciju, uklanjanje zagađivača iz vode korištenjem druge tekućine. Za ekstrakciju se bira tekućina koja se ne miješa s vodom, u kojoj se tvar koja zagađuje vodu otapa bolje nego u vodi.
Kao ekstrakti koriste se organske tekućine: benzol, mineralna ulja, ugljični tetrahlorid, ugljični disulfid itd. Sam proces se odvija u uređajima koji se nazivaju ekstraktorima. Nedostaci ove metode uključuju topljivost ekstrakta u vodi i nepotpuno uništavanje emulzije.
Pročišćavanje otpadnih voda metodom adsorpcije temelji se na činjenici da se tvari otopljene u njima adsorbiraju na površini adsorbenta. Adsorpcija se odnosi na fizičke i hemijske metode čišćenja. Kao sorbenti koriste se pepeo, treset, kaolin, koksa, aktivni ugljen itd.
U nekim slučajevima moguće je ukloniti gotovo sav zagađivač iz vode. Ako je adsorbentska tvar male vrijednosti, a cijena adsorbenta niska (piljevina, treset, šljaka, itd.), tada se nakon čišćenja adsorbent baca zajedno sa adsorbiranom tvari. Ako su zagađivač i adsorbent određene vrijednosti, tada se adsorbent regenerira direktnom destilacijom adsorbirane tvari ili ekstrahiranjem nekim rastvaračem. Često nije moguće potpuno regenerirati adsorbens, jer on ulazi u hemijske reakcije sa adsorbovanom supstancom.
Treba napomenuti da pravila za ispuštanje otpadnih voda u vodna tijela ne dopuštaju ispuštanje kiselih i alkalnih otpadnih voda, jer uništavaju mikrofloru vodnih tijela. Takvu otpadnu vodu potrebno je neutralizirati prije ispuštanja u rezervoar. Prilikom izračunavanja jedinica neutralizacije uzima se u obzir samo koncentracija slobodnih kiselina i baza.
Pri neutralizaciji kiselih voda koriste se kreč, krečnjak, mermer, dolomit i spaljeni dolomit; alkalne vode neutraliziraju se tehničkom sumpornom kiselinom. Prilikom neutralizacije otpadnih voda treba uzeti u obzir prirodni neutralizacijski kapacitet rezervoara. Veštačkoj neutralizaciji treba podvrgnuti samo onu količinu kiseline koja se u njoj ne može neutralisati.
Kako bi neutralizirali otpadne vode, pribjegavaju mutacijskoj filtraciji kroz kredu, mramor, dolomit ili spaljeni dolomit, poznat kao “magnomasa”.
Od svih navedenih materijala, najpogodniji je magnezijum, a njegov najvažniji dio je magnezijev oksid, koji ima niz prednosti u odnosu na karbonate i kalcijev oksid: a) magnezijev oksid je nerastvorljiv u vodi i stoga se ne rastvara u odsustvo kiselina; b) kada neutrališe jake kiseline, ne dolazi do stvaranja ugljičnog dioksida i stoga se karbonatna tvrdoća ne povećava u neutraliziranoj vodi; c) brzina neutralizacije sa magnezijum oksidom je veća nego kod karbonata.
Za neutralizaciju treba koristiti i međusobnu neutralizaciju otpadnih voda. Kada se u proizvodnji nalaze kisele i alkalne otpadne vode, racionalno ih je neutralizirati miješanjem. Količina slobodne alkalnosti i kiselosti u efluentu određuje se analizom.
U slučajevima kada je potrebno izdvojiti vrijedne tvari iz otpadnih voda, koristi se metoda flotacije, koja je fizičko-hemijska metoda.
Zasnovan je na različitoj kvašljivosti čestica mješavine hidrofobnih (nekvačivih) i hidrofilnih (kvačivih) tvari. U praksi se koristi pjenasto-flotacijski proces koji se sastoji u upuhivanju zraka odozdo kroz tekućinu sa supstancom koja se pluta. Mjehurići zraka adsorbiraju čestice ekstrahirane (hidrofobne) tvari na svojoj površini i nose ih na površinu vode.
Da bi se pojačao efekat flotacije, vodi se dodaju tenzidi (ulje, lož ulje, smole, kerozin, visokomolekularne masne kiseline, merkaptani, ksantati itd.), koji snižavaju površinski napon tečnosti, slabeći vezu vode sa čvrsta.
Proces flotacije je pojačan i uvođenjem sredstava za pjenjenje u tekućinu (teški piridin, kreosol, fenoli, sintetički deterdženti itd.), koji također smanjuju površinski napon tekućine i povećavaju disperziju mjehurića i njihovu stabilnost.
Nakon pročišćavanja, voda se podvrgava dodatnom tretmanu hlorom, aktivnim ugljenom, kalijum permanganatom, amonijakom itd.
Dezinfekcija vode bitan je dio procesa pripreme vode za piće, a ponekad i industrijske vode. Nakon tretmana otpadnih voda, često je potrebno dezinficirati ih prije ponovne upotrebe.
Za dezinfekciju se koriste hlor, ozon, jod, kalijum permanganat, vodikov peroksid, natrijum i kalcijum hipohlorid.
Jedna od metoda dezinfekcije je metoda korištenjem kemijskih oksidirajućih sredstava. To su hloramini ili kombinovani hlor i molekularni hlor, hipohlorična kiselina je slobodni hlor. Baktericidno dejstvo slobodnog hlora je 20-25 puta jače. Prilikom hlorisanja neophodno je mešanje, a zatim najmanje 30 minuta (sa kombinovanim hlorisanjem i amonijom 60 minuta) kontakt sa vodom pre nego što voda dođe do potrošača.
Kloriranje se vrši pomoću uređaja - hloratora. Budući da se baktericidna aktivnost hlora smanjuje s povećanjem pH, dezinfekcija se provodi prije unošenja nekih reagensa u vodu. Bakterije u vodi umiru pod uticajem hlora i njegovih derivata. Hlor se takođe koristi za obezbojavanje vode. Da bi se uklonio miris hlora, vodi se dodaje amonijak.
Prvi tretman velikih količina vode hlorom je u Nemačkoj 1894. godine primenio A. Traube, koji je koristio izbeljivač kao reagens.
Hlorisanje velikih količina vode u Rusiji je prvi put sprovedeno 1910. godine kao obavezna mera tokom epidemije kolere u Kronštatu i trbušnog tifusa u sistemu vodosnabdevanja Nižnjeg Novgoroda. Prvo je voda hlorisana rastvorom izbeljivača. Prvi eksperimenti upotrebe gasovitog hlora izvedeni su 1917. godine u Petrogradskom vodovodu. Međutim, široka upotreba plinovitog klora za dezinfekciju vode počela je 1928-1930, kada se pojavio prvi domaći hlorinatorski aparat.
Kloriranje vode je trajna mjera koja se provodi na javnim vodovodima i stanicama za prečišćavanje tehničkih i otpadnih voda.
Ako u vodi ima fenola, klor se ne može koristiti; u ovom slučaju se koristi amonijak ili amonijev sulfat.
Postrojenja za tretman koriste i kombinovane metode dezinfekcije: hlorisanje i manganizaciju. Baktericidno dejstvo hlora je donekle pojačano dodavanjem kalijum permanganata u tretiranu vodu; ovaj reagens je preporučljivo koristiti u prisustvu neprijatnih mirisa i ukusa uzrokovanih prisustvom organskih materija, algi, aktinomiceta itd.
Kombinirane metode dezinfekcije vode hlor-srebro i hlor-bakar uključuju istovremeno dodavanje aktivnog hlora i jona srebra ili bakra. Baktericidno dejstvo srebra i jona hlora u hladnoj vodi je u granicama ukupnog dejstva doza hlora i srebra. Budući da se baktericidna aktivnost srebrnih jona značajno povećava s povećanjem temperature, dezinfekcijski učinak metode srebrnog klorida povećava se za toplu vodu. To doprinosi uspješnoj upotrebi ove metode za dezinfekciju vode u bazeni, pri čemu je veoma važno smanjiti dozu hlora koji se unosi u vodu. Potrebne doze srebra se obično daju u obliku “srebrne vode”.
Dezinfekcija vode jodom. Ova metoda koristi se za dezinfekciju vode u bazenima. U tu svrhu koristi se zasićena otopina joda u vodi, čija koncentracija raste s povećanjem temperature.
Efikasna metoda dezinfekcije je ozoniranje. Ozoniranjem se okus vode i hemijska svojstva ne mijenjaju, baktericidni učinak se javlja brže i nema potrebe, kao u slučaju hlora, kondicionirati vodu.
Ozon nastaje djelovanjem električnog naboja na zrak obogaćen kisikom. Prilikom obrade vode, ozon se razgrađuje, oslobađajući atomski kisik.
Ozoniranje vode ima niz prednosti u odnosu na hlorisanje: ozon poboljšava organoleptička svojstva vode i ne zagađuje je dodatno hemikalijama; ozoniranje ne zahtijeva dodatne operacije za uklanjanje viška baktericida iz pročišćene vode, poput dehloriranja hlorom; ovo vam omogućava da koristite povećane doze ozona; ozon se stvara lokalno; Za njegovo dobivanje potrebna je samo električna energija; među kemijskim reagensima samo se silika gel koristi kao adsorbent vlage (za isušivanje zraka).
Široku primjenu metode ozoniranja otežavaju teškoće u dobivanju ozona, povezane s potrošnjom velikih količina visokofrekventne električne energije i korištenjem visokog napona.
Ultraljubičasto svjetlo, ultrazvuk i fluorizacija se također koriste za dezinfekciju, a ponekad se vodi posebno dodaje fluor da bi se spriječio karijes. Nakon dezinfekcije, voda ulazi u vodotoranj, koji održava konstantan pritisak u vodovodu.
Tretman vode ozonom je također komplikovan zbog njene korozivne aktivnosti. Ozon i njegove vodene otopine uništavaju čelik, liveno gvožđe, bakar, gumu i tvrdu gumu. Stoga svi elementi instalacija za ozoniranje i cjevovoda kroz koje se transportuju njeni vodeni rastvori moraju biti izrađeni od nerđajućeg čelika ili aluminijuma. U ovim uslovima životni vek instalacija i cevovoda od čelika je 15 - 20 godina, a aluminijuma 5 - 7 godina.
Mirisi i okusi uzrokovani prisustvom mikroorganizama u vodi mogu se eliminirati korištenjem aktivnog ugljena, kako u granulama tako i u prahu.
Postoji i metoda termičke dezinfekcije, koja se koristi za dezinfekciju malih količina vode (bolnice, sanatorije, brodovi, vozovi). Smrt bakterija nastaje za 5-10 minuta tokom procesa ključanja. Metoda je skupa i nije u širokoj upotrebi.
Osim dezinfekcije, neke industrije zahtijevaju sterilizaciju - uništavanje svih živih organizama u vodi.
Napredak tehnologije, pažljivo uzimanje u obzir lokalnih hidroloških uslova pri planiranju proizvodnih kompleksa, omogućit će u budućnosti osigurati kvalitetan ciklus slatke vode i, osim toga, popuniti resurse slatke vode, na primjer, desalinizacijom vode. morska voda. Tehnički, ovaj problem je riješen, ali je vrlo skup, jer zahtijeva veliku potrošnju energije.
1. Navedite glavne karakteristike vode, glavne nečistoće sadržane u vodi.
2. Opišite prirodne vode i njihove kategorije. Definirajte kvalitet vode. Navedite glavne oblasti upotrebe vode u proizvodnji. Navedite primjere.
3. Navedite glavne karakteristike vode za piće. Za šta su zahtjevi pije vodu. Objasnite shemu za prečišćavanje površinske vode kada se ona koristi kao voda za piće.
4. Navedite glavne karakteristike industrijske ili tehničke vode. Koji su zahtjevi za procesnu vodu? Šta je tretman vode?
5. Navedite glavne radnje za pripremu procesne vode. Opišite ih.
6. Šta je to? racionalno korišćenje vodni resursi u industriji?
7. Opišite glavne metode tretmana otpadnih voda.
8. Opišite glavne metode dezinfekcije vode: hlorisanje, ozoniranje, ultrazvuk, ultraljubičasto, termička dezinfekcija.
Energetski resursi
Energetski resursi
Energija je kritična oblast ljudska aktivnost, koji određuje nivo razvoja zemlje, njene ekonomije i, na kraju, blagostanje ljudi. Smanjenje troškova hrane, odjeće, obuće, komunalnih, kućanskih i drugih usluga koje ljudi troše na ovaj ili onaj način povezano je s potrebom smanjenja energetskih troškova proizvodnje, drugim riječima, njenog energetskog intenziteta. Zbog toga je napredak proizvodnje najperspektivniji ako ga prati smanjenje specifične potrošnje energije.
Energija. Vrste energije
Energija je jedinstvena mjera raznih oblika kretanja materije. Iz ove definicije proizilazi da se energija manifestuje samo kada se stanje (položaj) različitih objekata u svetu oko nas promeni, i kada je sposobna da prelazi iz jednog oblika u drugi; i što je najvažnije, energiju karakteriše sposobnost da proizvede rad koristan za ljude.
Čovječanstvo koristi različite vrste energije – mehaničku, električnu, termičku, kemijsku, nuklearnu i druge, koje se dobivaju pomoću različitih uređaja.
Mehanička energija – manifestuje se tokom interakcije i kretanja pojedinih tela ili čestica. Uključuje energiju kretanja ili rotacije tijela, energiju deformacije pri savijanju, istezanju, uvrtanju i sabijanju elastičnih tijela (opruga). Ova energija se najviše koristi u raznim mašinama – transportnim i tehnološkim.
Mehanička energija se koristi za fizičke operacije mljevenja, centrifugiranja, pomicanja materijala tokom rada, za rad kompresora, pumpi, ventilatora itd.
Toplotna energija je energija nesređenog (haotičnog) kretanja i interakcije molekula supstanci (energija je proporcionalna temperaturi).
Toplotna energija, najčešće dobivena sagorijevanjem različitih vrsta goriva, široko se koristi za proizvodnju topline (grijanje) i izvođenje brojnih tehnoloških procesa (zagrijavanje, sušenje, isparavanje, destilacija itd.).
Toplotna energija se koristi u svim procesima topljenja metala, žarenju karbonatnih i silikatnih sirovina, sušenju, destilaciji, te za neke hemijske procese (oko 50% ukupne proizvodnje).
Električna energija je energija elektrona (električna struja) koji se kreću duž električnog kola. Električna energija se koristi za dobijanje mehaničke energije pomoću elektromotora i izvođenje mehaničkih procesa za obradu materijala: drobljenje, mlevenje, mešanje; za izvođenje el hemijske reakcije; dobivanje toplinske energije u električnim grijaćim uređajima i pećima; za direktnu obradu materijala (električna erozijska obrada).
Električnu energiju daju uglavnom termoelektrane (CHP) oko 75%, nuklearne elektrane (NE) 13%, hidroelektrane 12%. Troši se na elektrolizu, elektrotermalne i druge procese, za kretanje i pogon raznih mašina i mehanizama; oko 40% ukupne proizvodnje električne energije je uključeno u hemijsku industriju. Električna energija je univerzalna zbog svoje jeftinosti i načina transporta.
Magnetna energija je energija trajnih magneta, koji imaju veliku zalihu energije, ali je “daju” vrlo nevoljko. Međutim, električna struja stvara proširena, jaka magnetna polja oko sebe, zbog čega ljudi najčešće govore o elektromagnetnoj energiji.
Električna i magnetska energija su međusobno usko povezane, svaka od njih se može smatrati „obrnom“ stranom druge.
Elektromagnetna energija je energija elektromagnetnih talasa, tj. pokretna električna i magnetna polja. Uključuje vidljivo svjetlo, infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko zračenje i radio valove.
Dakle, elektromagnetna energija je energija zračenja. Zračenje nosi energiju u obliku energije elektromagnetnog talasa. Kada se zračenje apsorbuje, njegova energija se pretvara u druge oblike, najčešće toplotu.
Svetlosna energija (ultraljubičasto zračenje, infracrveno, laser) koristi se u hemijskoj industriji: sinteza hlorovodonika, izomerizacija, dezinfekcija vode. Osim toga, u proizvodnji se koriste fotometrijske instalacije koje pretvaraju svjetlosnu energiju u električnu, koristi se za automatsko upravljanje i napajanje svemirske tehnologije, razvijaju se fotohemijske metode korištenja sunčeve energije.
Hemijska energija je energija "pohranjena" u atomima tvari koja se oslobađa ili apsorbira tijekom kemijskih reakcija između supstanci. Hemijska energija se ili oslobađa u obliku topline - tokom egzotermnih reakcija (na primjer, sagorijevanje goriva), ili se pretvara u električnu energiju u galvanskim ćelijama i baterijama. Ovi izvori energije se odlikuju velikom efikasnošću (do 98%), ali malim kapacitetom.
Značajan dio hemijskih procesa oslobađa toplinu koja se može koristiti u proizvodnji. Može se koristiti za zagrijavanje sirovina, proizvodnju tople vode, pare, pa čak i pretvaranje u električnu energiju. Njegova upotreba daje veliki ekonomski učinak kod velikih tonaža hemijska proizvodnja(primjerice, u proizvodnji sumporne kiseline, amonijaka), pri čemu se vlastite energetske potrebe u potpunosti pokrivaju korištenjem energije kemijskih reakcija, a višak se prodaje drugim potrošačima u obliku pare ili električne energije. Hemijska energija u galvanskim ćelijama i baterijama pretvara se u električnu energiju.
Nuklearna energija je energija lokalizirana u jezgrima atoma takozvanih radioaktivnih tvari. Oslobađa se tokom fisije teških jezgara (nuklearna reakcija) ili fuzije lakih jezgara (termonuklearna reakcija).
Nuklearna energija se koristi u proizvodnji električne energije (nuklearne elektrane), a nalazi i direktnu primenu u radijaciono-hemijskim procesima.
Gravitaciona energija je energija uzrokovana interakcijom (gravitacijom) masivnih tijela, a posebno je uočljiva u svemiru. U zemaljskim uvjetima, to je, na primjer, energija koju "pohrani" tijelo podignuto na određenu visinu iznad površine Zemlje - energija gravitacije.
Za energiju je istinit univerzalni zakon održanja: energija ne nestaje i ne nastaje ni iz čega, već samo prelazi iz jednog oblika u drugi.
Jedinica za energiju je 1 J (Joule).
Proizvodnja raznih vrsta energije
Jedan od uslova postojanja ljudskog društva je stalna razmena energije sa okolinom. Stoga je energetska dostupnost društva uslov za napredak čovječanstva. A nivo materijalnog blagostanja društva određen je količinom proizvedene energije po glavi stanovnika. Postoji i veza između potrošnje energije i očekivanog životnog vijeka (Švedska - 7 * 103 kW sat - očekivani životni vijek - 80 godina; Rusija 4,1 * 103 kW sat - - 67 godina).
Potrošnja energije na planeti stalno raste: ako je 1975. iznosila oko 0,6*1014 kWh, 2000. godine oko 3*1014 kWh, a 2050. godine - očekuje se - više od 14*1014 kWh.
Energetski najopremljeniji sektor je industrijska proizvodnja, a najmanje poljoprivreda. U Rusiji se puno energije troši na komunalne usluge, što je zbog posebnosti klimatskih uslova.
Od svih industrija, energetski najintenzivnija je hemijska industrija. Energetski intenzitet proizvodnje je količina energije koja se troši za proizvodnju jedinice proizvodnje. Izražava se u kWh, odnosno tonama standardnog goriva (CF) po toni proizvoda. 1 UT = 29*103 kWh. Na primjer, za proizvodnju 1 tone aluminija potrebno je 2 * 104 kW sata, a za 1 tonu sumporne kiseline samo 60 - 100 kW sata.
Glavni izvori potrošene energije su fosilna goriva i njihovi proizvodi, energija vode, biomasa i nuklearno gorivo. Energija vjetra, sunca, plime i oseke i geotermalna energija se koriste u mnogo manjoj mjeri. Svjetske rezerve glavnih vrsta goriva procjenjuju se na približno 1,28 * 1013 tona ugljeničnog goriva. Uključujući fosilni ugalj 1,12 * 1013 tona loživog ulja, naftu 7,4 * 1011 tona loživog ulja, prirodni plin 6,3 * 1011 tona loživog ulja.
Svi energetski resursi se dijele na primarne i sekundarne, obnovljive i neobnovljive, goriva i negoriva.
Energetski resursi goriva uključuju ugalj, naftu, prirodni plin, škriljac, katranski pijesak, treset, biomasu i nuklearno gorivo. Negoriva energija uključuje hidroenergiju, energiju vjetra, energiju zračenja sunca i duboku toplinu Zemlje.
Neobnovljivi resursi uključuju nuklearno gorivo, fosilni ugalj, naftu, plin, škriljac itd. Obnovljiva energija uključuje solarnu energiju, hidroenergiju, biomasu, energiju vjetra i valova te geotermalnu energiju.
Termo i hidroelektrane
Najveći doprinos Termoelektrane (CHP) doprinose energetskom sektoru Rusije.
U Ruskoj Federaciji može se razlikovati nekoliko najvećih termoelektrana snage veće od 2 * 106 kW: Kostromskaya, Konakovskaya (Tverskaya), Kirishskaya (Leningradskaya), Berezovskaya.
U termoelektranama se hemijska energija sagorelog goriva pretvara u energiju vodene pare u parnom kotlu. Ova energija pokreće parnu turbinu spojenu na generator. Mehanička energija rotacije turbine generator se pretvara u električnu energiju (slika 2.4.).
Toplotna energija se dobija sagorevanjem čvrstih goriva - uglja, škriljaca, treseta, tečnih goriva - nafte, lož ulja, prirodnog gasa ili nuklearnog goriva. Najpoznatije termoelektrane rade na ugalj, čak i mrki ugalj, koji je gotovo neprikladan nigdje drugdje. Iako je u ovom slučaju potrebno barem malo obogaćivanje.
Sagorevanje uglja je tipičan hemijski proces. Međutim, korištenje uglja za proizvodnju energije povezano je s nizom nepoželjnih posljedica. Činjenica je da se osim glavnih elemenata (ugljik i kisik) oslobađaju dušik i sumpor, spojevi fluora i razni metali, kao i organske tvari. Zahvaljujući modernim hemijske tehnologije Trenutno, metoda sagorevanja uglja koja najviše obećava je korišćenje peći sa fluidizovanim slojem (fluidizovano). Plin se dovodi kroz poroznu površinu na koju se ugalj sipa. Čini se da postepeno plin zasićuje ugalj i sloj postaje deblji i, konačno, sve će se čestice početi haotično kretati, a ugalj će početi ključati. Temperatura u mediju se izjednačava i proces se odvija bez pregrijavanja ili podgrijavanja tvari. Instalacije ovog tipa rade na atmosferskom ili povišenom pritisku. Jedna od najvažnijih prednosti ove metode je smanjenje emisije štetnih materija, kao i odsustvo prianjanja čestica na površine za prenos toplote. To omogućava korištenje ugljeva pepela i uvođenje kemijskih apsorbera sumpornih oksida u fluidizirani sloj.
Transformaciju energije prate njeni neizbježni neproduktivni gubici - odvođenje topline u okolni prostor, gubici topline s pepelom i dimnim plinovima, gubici trenjem u mehaničkim prijenosnicima, te zadovoljavanje vlastitih energetskih potreba proizvodnje.
U svim slučajevima, kvalitativna i kvantitativna mjera savršenstva načina proizvodnje i potrošnje je njegov koeficijent korisna akcija(efikasnost). Za efikasnost termoelektrana oko 40 - 42%.
Najveći problem termoelektrane je zagađenje životne sredine – gasovi sagorevanja: sumpor, ugljen monoksid, čađ, azotni oksid. Plin se smatra najboljim gorivom, gotovo u potpunosti sagorijeva. Pri korištenju tekućih i plinovitih goriva nema potrebe za korištenjem mlinova i sakupljača pepela.
Izgradnja termoelektrana je ekonomski isplativa ako se nalaze u blizini izvora goriva.
Sl.2.4. Raspored glavnih elemenata termoelektrane: 1 – skladište goriva; 2 – platforma za dovod goriva; 3 – pripremna galerija; 4 – kotlovska peć; 5 – odjeljak za pepeo; 6 – dimnjak; 7 – parna turbina; 8 – turbogenerator; 9 – mašinska soba; 10 – kondenzator; 11 – stanični razvodni uređaj.
Hidroelektrane (HE) takođe daju značajan doprinos energetskom sektoru Rusije.
Hidroelektrane su kompleks objekata i opreme uz pomoć kojih se energija vode pretvara u električnu energiju.
Električna energija se proizvodi u hidroelektranama korištenjem energije padajuće vode. Visina pada vode naziva se pritiskom. Nastaje postavljanjem brane preko rijeke. Razlika između gornjeg nivoa prije brane i donjeg nivoa nakon brane stvara pritisak. Koristeći nastalu razliku u vodostajima, u hidroelektranama pokreću radno kolo hidraulične turbine i generator montiran na istoj osovini, koji stvara električnu struju (slika 2.5.).
U hidroelektranama se sva energija ne pretvara u rad. Do 30% se troši na mehaničku otpornost, gubitke u hidrauličkim konstrukcijama i generatorima.
Za razliku od drugih tipova elektrana, hidroelektrane se mogu lako uključiti ili isključiti iz mreže regulacijom protoka vode koja se dovodi do turbina. Ova okolnost omogućava korištenje hidroelektrana za izravnavanje dnevnih i sezonskih oscilacija u potrošnji električne energije.
Sl.2.5. Dijagram elektrane brane: 1, 7 – gornji i donji vodostaji; 2 – zemljana brana; 3 – dovod vode do turbine; 4 – hidrogenerator; 5 – hidraulična turbina; 6 – uređaj za podizanje panela.
Prednosti hidroelektrana su očigledne - opskrba energijom koju sama priroda stalno obnavlja, jednostavnost rada i nedostatak zagađenja okoliša.
Početkom 20. stoljeća izgrađeno je nekoliko hidroelektrana. blizu Pjatigorska, na severnom Kavkazu na planinskoj reci Podkumok. Istorijski plan GOELRO predviđao je izgradnju velikih hidroelektrana. Godine 1926. puštena je u rad hidroelektrana Volhov, a sljedeće godine počela je izgradnja poznate hidroelektrane Dnjepar.
Dalekovidna energetska politika koja se vodi u našoj zemlji dovela je do toga da smo razvili sistem moćnih hidroelektrana - ovo je čvor Volga-Kama kapaciteta više od 14 * 106 kW, ovo je Angara-Yeniseisy kaskada kapaciteta 6 * 106 kW, itd.
Negativni aspekti hidroelektrana su plavljenje poljoprivrednog i šumskog zemljišta, promjene prirodnog režima riječnog toka i narušavanje klime susjednih teritorija, te štete po ribarstvo. Osim toga, izgradnja hidroelektrane zahtijeva ogromna kapitalna ulaganja zbog velikog obima građevinsko-montažnih radova.
Nuklearne energije
Glavni smjer nuklearne energije je proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama, ali i oslobađanje topline. Trenutno u Rusiji radi 30 elektrana u 9 nuklearnih elektrana ukupne snage 21,24 GW. To su Smolensk, Tver, Kursk, Novo-Voronjež, Sankt Peterburg (Lomonosovo, Sosnovy Bor), Balakovo (gornja Volga), Kostroma, Kola, Dmitrovgrad (srednja Volga), Belojarsk i Bilibinsk, koji imaju 1 agregat, Rostov ( 1 agregat pušten u rad).
Ove elektrane svake godine proizvedu 100 - 110 milijardi kWh električne energije, što je oko 13% ukupne proizvodnje u zemlji i 27% u evropskom dijelu zemlje. Iskorišćenost instalacija je 55 - 56% i odgovara ukupnoj potražnji električne energije u zemlji. Tarife za električnu energiju proizvedenu u nuklearnim elektranama niže su od tarifa za energiju koju proizvode termoelektrane, uključujući i plin.
Prva nuklearna elektrana izgrađena je 1954. godine u Obninsku (5000 kW).
Moderna nuklearna energija temelji se na reakcijama koje se odvijaju unutar atomskih jezgara.
Nuklearna energija je energija snažne interakcije atomskog jezgra sa elementarnom česticom, ili sa drugim jezgrom, što dovodi do transformacije jezgra (ili jezgara).
Interakcija reagujućih čestica nastaje kada se približe jedna drugoj na udaljenosti od 10-13 cm zbog djelovanja nuklearnih sila.
Povezane informacije.
Koje su nečistoće u vodi?
Prirodna voda sadrži veliki broj različitih nečistoća. 1 cm3 vode za piće sadrži približno 10 hiljada milijardi molekula nečistoća koje ulaze u vodu u različitim fazama njenog prirodnog ciklusa. Kada se vlaga kondenzira u atmosferi, voda pada u obliku kiše i snijega, u njoj se otapaju kisik, dušik, ugljični dioksid, kao i sastavne tvari raznih dimnih i izduvnih plinova. Prolazeći kroz tlo, voda nailazi na sastojke stijena (soli, silikate) i organske tvari, rastvarajući ih.
U prisustvu kiseonika, nemetali se pretvaraju u mineralne i druge kiseline (ugljeničnu, azotnu, sumpornu, fosfornu). Kiseline, u interakciji sa krečnjacima i drugim stenama, stvaraju bikarbonate kalcijuma, magnezijuma, gvožđa, koji su veoma rastvorljivi u vodi. Zbog svoje niske rastvorljivosti, silikati prelaze u vodu u manjim količinama. Kada se voda filtrira kroz tlo, dolazi do adsorpcije ionske izmjene, kompleksi tla dobro zadržavaju fosfate; Na+ joni adsorbirani u tlu zamjenjuju se za jone K+. Zato je u vodi iz površinskih izvora koncentracija Na+ jona u prosjeku 10 puta veća od koncentracije K+ jona. Mineralni sastav površinske vode (rijeke, jezera, akumulacije) zavise od prirode tla sa kojeg se sakuplja riječna voda, kao i od meteoroloških uslova i doba godine. U periodu proljetne poplave voda sadrži minimalnu količinu soli sa značajnim sadržajem suspendiranih čestica, koje se tokovima otopljene vode odnose sa površine tla. U prirodne vode rijeka mogu dospjeti razne industrijske i kućne otpadne vode, koje u nju unose i nečistoće.
Prema hemijskom sastavu, nečistoće u prirodnim vodama dijele se na mineralne i organske. Mineralne nečistoće uključuju dušik, kisik, ugljik, sumpor u obliku amonijaka, metana, vodonik sulfida; razne soli, kiseline i njihove baze, koje su vodeni rastvor uglavnom disociran na jone. Pri korištenju prirodne vode za tehnološke potrebe u prehrambenoj industriji potrebno je voditi računa o sposobnosti ovih kationa da sa anjonima prehrambenih sirovina formiraju teško rastvorljiva jedinjenja. Prirodne vode mogu u značajnim količinama sadržavati Na+ i K+ jone, koji, za razliku od Ca2+ i Mg2+ jona, ne stvaraju teško rastvorljiva jedinjenja sa anjonima prehrambenih sirovina. Joni željeza u prirodnoj vodi mogu biti u obliku (Fe2+) i oksidiranom (Fe3+) obliku. U podzemnim vodama, gvožđe se obično nalazi u jonskom obliku u obliku Fe2+, koji se u prisustvu rastvorenog kiseonika oksidira u Fe3+ i hidrolizira u slabo rastvorljiv hidroksid, formirajući koloidnu otopinu ili finu suspenziju. U površinskim vodama željezo može biti dio organskih tvari, u prisustvu kojih se razvijaju željezne bakterije. Značajan dio slanih komponenti vode su HCO3-, CO2- i hidratizirani ugljični dioksid H2CO3 (ugljena kiselina). Njihovi omjeri u vodenoj otopini podliježu zakonima disocijacije i ovise o pH. Pri pH=4,3, sav ugljični dioksid koji se nalazi u vodi predstavljen je CO2 i H2CO3. Sa povećanjem pH, udio CO2 opada uz istovremeno povećanje udjela HCO3-; pri pH = 8,35 gotovo sav ugljični dioksid je u obliku HCO3-, a pri pH = 12 - samo u obliku CO32-.
Da bi se održala određena koncentracija HCO3 u otopini, u vodi mora biti prisutna ekvivalentna količina CO2. Ova ravnoteža se može pomeriti kada vodeni rastvor dođe u kontakt sa vazduhom ili tokom procesa zasićenja (zasićenja CO2) rastvora. Kao rezultat toga, sadržaj CO2 može postati veći ili manji od vrijednosti koja odgovara ravnotežnom sadržaju u sistemu HCO3- - CO2. U prisustvu Ca2+, višak CO32- predodređuje taloženje čvrste faze CaCO3 iz rastvora, a nedostatak CO32- jona predodređuje otapanje CaCO3. Hloridni joni (Cl-) ne stvaraju teško rastvorljive soli sa katjonima. Sulfatni joni (SO42-) stvaraju slabo rastvorljivu so sa samo Ca2+. Pri visokim temperaturama, koncentraciji organskih nečistoća i odsustvu kisika, sumpor anjona SO42- može se reducirati na S2-. U tom slučaju voda poprima neprijatan miris vodonik sulfida (H2S).
Kisela jedinjenja silicijuma su uobičajena u prirodnim vodama. Ove kiseline su slabo rastvorljive pri normalnim pH vrednostima vode i sposobne su da formiraju koloidne rastvore (rastvorljivost H2SiO3 na 20°C je 0,15 g/kg). Voda sadrži brom, arsen, molibden, olovo i neke druge elemente u tragovima u vrlo niskim koncentracijama (do 10-5 g/kg). Sastav mineralnih nečistoća u prirodnim vodama obično karakteriše superiorni anion. U hidrokarbonatnim vodama superiorni anjoni su HCO-, u sulfatnim vodama - SO42-, u hloridnim vodama - Cl-organske nečistoće ulaze u vodu kao rezultat odumiranja flore i faune, kao i sa kućnim i industrijskim otpadom, otpadnim vodama od preduzeća prehrambene industrije. Kao rezultat ispiranja tla i tresetišta, huminske tvari, uključujući huminske kiseline i njihove soli, ulaze u otvorena vodena tijela. Takva voda ima žuta. Sadržaj pojedinačnih huminskih jedinjenja može značajno uticati na proces prečišćavanja vode. Organske nečistoće su glavni uzrok neprijatne boje, ukusa i mirisa vode.
Nečistoće u prirodnim vodama razlikuju se po stepenu disperzije. U zavisnosti od veličine čestica, rastvori su pravi (prečnik čestica 10-7 cm), koloidni (prečnik čestica 10-7-10-5 cm) i suspenzije (prečnik čestica 10-5 cm).Pravi rastvori su homogeni sistemi, u koje su čestice raspoređene u vodi u obliku pojedinačnih molekula i jona.Koloidne otopine su heterogene,u njima su čestice raspoređene u obliku aglomerata velikog broja molekula i površine razdvajanja između čvrste faze i vode. male veličine koloidnih čestica,ne odvajaju se od vode u sediment silom gravitacije i ne gube sposobnost difuzije.Koloidne otopine karakteriše raspršivanje svjetlosti što uzrokuje opalescenciju vode.Krupno raspršene (suspendirane) čestice imaju masu veće od koloidnih i praktično su nesposobne za difuziju. Vremenom se ove nečistoće talože ili isplivaju na površinu. Takve nečistoće određuju zamućenost vode. U prirodnim vodama mulj, pijesak i čestice biljaka su u suspenziji. sadrži različite gasove prirodnog porekla, čija rastvorljivost u vodi zavisi od hemijske prirode gasova, temperature, stepena mineralizacije vode i pritiska pod kojim se gas nalazi iznad vode. CO2 i H2S su vrlo topljivi u vodi, koji po pravilu s vodom tvore ugljične i hidrosulfidne kiseline. Loše
CH4, N2, O2, H2, Ar, He se rastvaraju. Oni praktički ne ulaze u kemijsku interakciju s vodom i nalaze se u molekularno raspršenom stanju. Sa povećanjem temperature i povećanjem sastava mineralnih materija, rastvorljivost gasova se smanjuje. Na konstantnoj temperaturi, rastvorljivost gasova prema Henrijevom zakonu menja se direktno proporcionalno pritisku. Stoga, u pravilu, što je dublji zahvat vode iz arteških bunara, to je voda više zasićena plinovima. Kada takva voda dođe do površine, kada elastičnost plina u vodi postane veća nego u atmosferi, uočava se njeno intenzivno oslobađanje. Takav plin se naziva spontan, a voda karbonizirajuća. Prirodna voda, pored mineralnih i organskih materija, zagađena je i biološkim nečistoćama. Voda sadrži različite mikroorganizme. Osim toga, može sadržavati plijesan, bakterije, kvasac, gljivice, alge, cilijate, jajašca helminta itd. Razvijajući se u vodi, mikroorganizmi mogu smanjiti sadržaj organskih tvari u njoj, mineralizirajući ih, što pomaže u pročišćavanju.
Patogeni (bolesti) mikroorganizmi mogu uzrokovati zarazne bolesti ljudi (dizenterija, kolera, trbušni tifus, dječja paraliza itd.), pa se voda za piće mora biološki pročistiti.
Uvod
Industrijska obrada vode je skup operacija koje osiguravaju prečišćavanje vode - uklanjanje štetnih nečistoća iz nje koje su u otopljenom, koloidnom i suspendiranom stanju.
Štetnost nečistoća sadržanih u vodi utvrđuje se tehnološkim postupkom korištenja vode. Nečistoće vode se razlikuju po hemijskom sastavu i disperziji. Grube suspenzije začepljuju cjevovode i opremu, stvarajući saobraćajne gužve koje mogu uzrokovati nesreće. Nečistoće koje se nalaze u vodi u koloidnom stanju začepljuju membrane elektrolizera, uzrokujući pjenjenje vode i prelijevanje u uređajima. Ogromna šteta za proizvodni ciklus
primijeniti soli i plinove otopljene u vodi koji stvaraju kamenac
i izaziva površinsko uništavanje metala zbog korozije.
Dakle, tretman industrijske vode je složen i dugotrajan proces koji uključuje sljedeće glavne operacije: taloženje, koagulaciju, filtraciju, omekšavanje, odsoljavanje, dezinfekciju i otplinjavanje.
Karakteristike prirodnih voda i njihovih nečistoća
Voda je jedan od najčešćih elemenata na Zemlji. Ukupna masa vode na površini Zemlje procjenjuje se na 1,39. 10 18 tona Najviše se nalazi u morima i okeanima. Slatka voda dostupna za upotrebu u rijekama, kanalima i akumulacijama je 2. 10 14 tona Stacionarne rezerve slatke vode pogodne za upotrebu čine samo 0,3% zapremine hidrosfere.
Hemijska industrija je najveći potrošač vode. Savremena hemijska preduzeća troše do 1 milion m 3 vode dnevno. Koeficijenti potrošnje vode u (m³/t) u proizvodnji: azotna kiselina – do 200, amonijak – 1500, viskozna svila – 2500.
Procesna voda koja se koristi u proizvodnji dijeli se na rashladnu, procesnu i energetsku.
Voda za hlađenje služi za hlađenje tvari u izmjenjivačima topline. Ne dolazi u kontakt sa materijalnim tokovima.
Procesna voda zauzvrat se dijeli na srednje-formirajuće, ispiranje i reakciju. Voda koja stvara medije koristi se za otapanje, formiranje suspenzija, kretanje proizvoda i otpada (hidrotransport); voda za ispiranje – za pranje opreme, gasoviti (apsorpcioni), tečni (ekstrakcija) i čvrsti proizvodi; reakcijska voda - kao reagens, kao i sredstvo za azeotropnu destilaciju. Procesna voda je u direktnom kontaktu sa materijalnim tokovima.
Energetska voda koristi se u proizvodnji pare (za pogon parnih generatora) i kao radni fluid pri prijenosu topline od izvora do potrošača (topla voda).
Otprilike 75% vode koja se koristi u hemijskoj industriji troši se na rashladnu procesnu opremu. Ostatak vode koristi se uglavnom kao hemijski reagens, ekstratant, apsorbent, rastvarač, reakcioni medij, transportno sredstvo, napojna voda u kotlovima za rekuperaciju, za formiranje mulj i suspenzija, za pranje proizvoda i opreme.
Glavni izvor koji zadovoljava tehničke i kućne potrebe vode je prirodna voda.
Prirodne vode su složen dinamički sistem koji sadrži gasove, minerale i organske supstance koje su u istinski rastvorenom, koloidnom ili suspendovanom stanju.
po hemijskom sastavu na organske (huminske kiseline, fulvokiseline, lignin, bakterije itd.) i neorganske (mineralne soli, gasovi N, O, CO, HS, CH, NH, itd.).
disperzijom. Postoje četiri grupe.
Prvoj grupi uključuju suspendovane materije u vodi nerastvorljive supstance. Veličina ovih nečistoća kreće se od finih suspenzija do velikih čestica, odnosno 10 -5 ÷10 -4 cm ili više (pijesak, glina, neke bakterije).
U drugu grupu To uključuje koloidne sisteme, visokomolekularne supstance sa veličinom čestica od 10 -5 ÷10 -6 cm.
U treću grupu To uključuje molekularne otopine u vodi plinova i organskih tvari veličine čestica 10 -6 ÷10 -7 cm. Ove tvari se nalaze u vodi u obliku nedisociranih molekula.
U četvrtu grupu Tu spadaju jonski rastvori supstanci koje u vodi disociraju na ione i imaju veličinu čestica manju od 10 -7 cm.U istinski rastvorenom stanju nalaze se uglavnom mineralne soli koje obogaćuju vodu Na, K, NH, Ca, Mg , Fe, Mn kationi i HCO anioni, CI, SO, HSiO, F, NO, CO, itd.
Sastav i količina nečistoća uglavnom zavisi od porijekla vode. Po porijeklu se razlikuju atmosferske, površinske i podzemne vode.
Atmosferske vode– kišne i snježne vode karakteriše relativno nizak sadržaj nečistoća. Ove vode sadrže uglavnom otopljene gasove (N, CO, O, gasovi industrijskih emisija) i gotovo su potpuno bez otopljenih soli. Atmosferska voda se koristi kao izvor vodosnabdijevanja u bezvodnim i sušnim područjima.
Površinske vode– to su vode otvorenih akumulacija: rijeka, jezera, mora, kanala, akumulacija. Sastav ovih voda uključuje rastvorljive gasove, minerale i organske materije, u zavisnosti od klimatskih, zemljišnih i geoloških uslova, poljoprivrednih praksi, industrijskog razvoja i drugih faktora.
Morska voda ima visok sadržaj saliniteta i sadrži gotovo sve elemente koji se nalaze u njoj zemljine kore. Najviše morske vode sadrži natrijum hlorid (do 2,6% svih soli).
Podzemne vode– vode arteških bunara, bunara, izvora, gejzira – karakteriše značajan sadržaj mineralnih soli izluženih iz tla i sedimentnih stijena, te male količine organskih materija. Kapacitet filtriranja tla određuje visoku prozirnost podzemnih voda.
U zavisnosti od sadržaja soli, prirodne vode se dele na svježa voda– sadržaj soli do 1 g/kg; boćata – 1 ÷ 10 g/kg i slana – više od 10 g/kg.
Vode se razlikuju i po dominantnom anjonu u njima: hidrokarbonatni tip voda sa dominantnim anjonom HCO ili zbirom anjona HCO i CO; sulfatne vode; hloridne vode. Rijeke centralne zone evropskog dijela Rusije su uglavnom hidrokarbonatnog tipa.
1 | | | | | | | | | |
Baths.
Kupke su vodeni postupci tokom kojih se cijelo tijelo ili pojedini dijelovi uranjaju u vodu. Koriste se u higijenske, preventivne ili terapeutske svrhe. 1- Plivanje u rijeci, jezeru ili moru jedno je od najčešćih efikasne načine otvrdnjavanje
Terapeutske kupke sa raznim aditivima.
Prije bilo kakvog terapijskog kupanja, morate oprati tijelo sapunom. To će poboljšati prodiranje korisnih tvari kroz kožu, a samim tim i pojačati njihovo blagotvorno djelovanje na organizam.- Koju reakciju tijela na postupak vode treba smatrati normalnom? O tome svjedoči stanje opće opuštenosti i smirenosti, naknadno poboljšanje raspoloženja, slabljenje ili potpuno otklanjanje bolnih simptoma.
- Pozivamo vas da se upoznate sa metodom čišćenja organizma od toksina pomoću strukturirane vode, koju je razvio akademik Aleksejev.
- Zagovornici hidroterapije, a posebno doktor medicine Fireydon Batmanghelidj, autor svjetski poznatih knjiga o vodi, smatraju da upravo „hronična nenamjerna dehidracija tijela može biti uzrok bolesti.
- Posle kupanja u Rusu uvek su pili čaj sa džemom i medom. Začudo, ovaj topli napitak je veoma dobar u otklanjanju osjećaja žeđi i hlađenju vrućeg tijela.
- Prije ulaska u parnu sobu, obavezno stajati pod toplim tušem 2-4 minute. Ovaj postupak će vas pripremiti za više temperature.
- Nemoguće je zamisliti pravo rusko kupatilo bez parenja metlom. Vještom upotrebom ovog alata za masažu možete značajno poboljšati ukupni učinak kupke.
- Preporuča se berba sirovina za većinu metli u maju-junu. Izuzetak su samo hrastove i eukaliptusove metle: najbolje je rezati grane za njih u avgustu-septembru.
- Ni jedno živo biće na Zemlji ne može postojati bez vode. Ako životinja može živjeti bez hrane nekoliko sedmica, onda će bez pića uginuti za nekoliko dana.
- Kratkotrajni oblozi u trajanju od 5 do 10 minuta preporučuju se kod neuroza praćenih teškom depresijom nervnog sistema, kao i za snižavanje telesne temperature tokom febrilnih stanja.
- Prilikom udisanja pare udišu se pare tečnosti u koje su dodane biljne infuzije ili bilo koje ljekovite tvari.
- Za savremeni čovek voda je izgubila svoja magična svojstva, ali neke od njenih kvaliteta još uvijek nemaju naučno objašnjenje, što znači da su barem vrijedni našeg iznenađenja.
- Kupke za stopala mogu biti tople, tople, hladne, hladne ili kontrastne. Hladni, hladni i kontrastni postupci osvježavaju i pomažu u očvršćavanju tijela.
- Ljudi su od pamtivijeka znali za ljekovita svojstva kupke. Kupke su koristili Egipćani, Sumerani, Feničani, Skiti, Perzijanci, Sloveni i drugi stari narodi. Egipatski sveštenici su se parili četiri puta tokom dana: dva puta tokom dana i dva puta noću.
- Svi znaju da je voda najveće čudo prirode, bez koje ne bi bilo života na Zemlji. Ali malo ljudi razmišlja o tome da uz njegovu pomoć možete poboljšati zdravlje svog tijela, spriječiti bolesti, pa čak i izliječiti neke od njih.
- Voda je jedno od najmoćnijih i najefikasnijih sredstava za stvrdnjavanje. Kada se uroni u hladnu vodu, krvni sudovi se skupljaju, ona postaje bleda, a protok krvi sa periferije se usmerava ka unutrašnjim organima.
- Izlivanje može biti generalno ili parcijalno. Opće polijevanje djeluje stimulativno, savršeno tonizira i osvježava.
- Kontrastni tuš povećava vitalnost, jača organizam i aktivira cirkulaciju krvi.
- Hlađenje stopala refleksno utječe na žile sluznice nazofarinksa, zbog čega se njegova temperatura naglo smanjuje.
- Mnoge narodne priče govore o "živoj" i "mrtvoj" vodi, ali se ispostavilo da ona zaista postoji i da je ne možete dobiti uz pomoć magije.
- Ako svakodnevno unosite sol, pijte dovoljno vode da izbacite višak soli iz tijela. Naglo povećanje tjelesne težine ukazuje da ste premašili unos soli.
- Bez vode ne bi bilo života na planeti. Ali voda mora biti prava!
Priprema za proceduru kupanja.
Priprema za postupak kupke uključuje nekoliko točaka: stvaranje ispravnog omjera između temperature i vlage u kupatilu, pripremu pare i, ako ćete posjetiti rusko kupatilo, onda metlu. Dakle, prvo prvo.Parne kupke.
Sebastian Kneipp i narodni iscjelitelj Matvey Prosvirnin uspješno su koristili parne kupke za liječenje bolesti očiju, ušiju, ruku i stopala. Ova procedura takođe pomaže u čišćenju organizma od toksina.Kupke za ruke.
Kupke za ruke treba raditi u kanti ili lavoru. Mišići tokom zahvata moraju biti potpuno opušteni, tako da ruku treba saviti u zglobu lakta.Postupci stvrdnjavanja vode. Pranje.
Pranja se dijele na opća i lokalna (za pojedinačne dijelove tijela). Postupak se izvodi sunđerom namočenim u hladnu vodu ili frotirnim ručnikom.Nekoliko riječi o paru
Kod prvih simptoma prehlade ima smisla otići u kupatilo i dobro se popariti, ali ako imate visoku temperaturu ostanite kod kuće, inače ćete samo pogoršati situaciju.- Kubni centimetar morske vode sadrži 1,5 g proteina i mnoge druge hranjive tvari. Naučnici su izračunali da se "hranljiva vrijednost" Atlantskog okeana procjenjuje na 20 hiljada usjeva koji se uberu godišnje na cijelom kopnu Zemlje.
Voda je svuda oko nas.
Ukupna zapremina vode u Svjetskom okeanu je 1370 miliona kubnih kilometara. A samo 1,1% rezervoara može se koristiti kao izvor vode za piće.I opet o vodi
Ukupne rezerve leda na Zemlji iznose oko 30 miliona km3. Većina leda koncentrirana je na Antarktiku, gdje debljina njegovog sloja doseže 4 km.
