"sebuah artikel di mana kami akan mencoba menjawab pertanyaan itu" Bagaimana pengotor dalam air diukur?". Dalam apa - ini berarti "satuan pengukuran apa", agar lebih singkat dan jelas.

Bagaimana pengotor dalam air diukur? Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda perlu mengetahui alasan mengukur berapa banyak zat yang ada di dalam air. Jadi, untuk beberapa tujuan Anda memerlukan beberapa unit pengukuran, untuk tujuan lain - yang lain. Tapi tujuan kami sangat sederhana. Kami menganalisis air untuk memahami apa yang perlu dimurnikan darinya. Oleh karena itu, untuk memilih peralatan yang tepat, menentukan apakah air ini berbahaya atau tidak untuk area mana pun (untuk minum, aplikasi teknis, peralatan proses, dll.), memprediksi dampak air terhadap peralatan di masa depan, dan lebih banyak.

Nah, kembali ke pertanyaan kita: bagaimana cara mengukur kandungan zat dalam air? Jawabannya sederhana: dalam unit yang sangat berbeda. Selain itu, beberapa unit pengukuran di berbagai negara tidak sesuai satu sama lain, sehingga diperlukan faktor konversi untuk menyamakannya. Misalnya, kesadahan air diukur secara berbeda di AS, Jerman, Prancis, Rusia, dan Ukraina. Tapi lebih dari itu nanti. Mari kita mulai dengan satuan pengukuran yang lebih umum digunakan.

Apa satuan pengukuran komposisi air yang paling umum?

Ini adalah perbandingan kandungan massa zat yang diinginkan dengan jumlah total air.

Gram dan miligram disebut sebagai satu liter air (terkadang, untuk pamer, satu liter disebut desimeter kubik - dm 3). Atau sampai seribu liter (meter kubik air). Tapi paling sering sampai satu liter.

Dengan demikian, kita mendapatkan satuan pengukuran miligram per liter:mg/l. Atau, hal yang sama, tetapi dalam sumber berbahasa Inggris - ppm (bagian per juta).

Dan jika Anda melihat bahwa, misalnya, analisis air Anda menunjukkan kandungan garam total 100 mg/l, maka jika Anda menghilangkan semua air dari satu liter air, Anda akan mendapatkan 100 miligram garam. Berikut adalah contoh bagaimana satuan pengukuran yang dijelaskan digunakan dalam praktik:

  1. Kandungan garam total Air sungai Dnieper (semua garam yang terlarut di dalamnya) berkisar antara 200 hingga 1000 mg/l. Artinya, jika Anda mengambil satu liter air dan menghilangkan semua air, zat organik, produk minyak bumi, dll., garam akan tetap ada dalam jumlah 200 miligram hingga 1 gram (fluktuasi komposisi di Dnieper bergantung pada seberapa jauh jauhnya titik pembuangan air limbah berada di kota atau perusahaan).
  2. Kandungan nitrat di air sumur di wilayah Nikolaev bisa mencapai 100 mg/l. Artinya, jika Anda mengambil satu liter air dari sumur di wilayah Nikolaev, membuang semua air, pestisida, bahan organik lainnya, semua garam kecuali nitrat, maka 100 miligram nitrat akan tersisa. Ini sedikit lebih dari dua kali lipat kandungan nitrat maksimum yang diizinkan dalam air.
  3. Maksimum yang diperbolehkan konsentrasi (kandungan) mangan(logam berat) dalam air yang dimaksudkan untuk minum tidak boleh melebihi 0,1 mg/l. Artinya, tidak boleh ada lebih dari sepersepuluh miligram mangan dalam satu liter air.

Satuan pengukuran lain dimaksudkan untuk mencerminkan kandungan garam kesadahan dalam air.

Di Rusia dan Ukraina kesadahan air(kandungan garam kalsium dan magnesium) diukur dalam setara miligram per liter air. Atau gram setara dengan 1000 liter air. Artinya, per ton. Atau dalam mol per meter kubik air. Atau dalam milimol per liter. Semuanya mempunyai arti yang sama.

Apa persamaannya di sini? Mengapa tidak menyatakan kesadahan air dengan cara yang sama seperti zat normal lainnya seperti kandungan garam total dan nitrat? Masalahnya adalah kesadahan air ditentukan secara bersamaan oleh dua zat - ion kalsium dan magnesium. Agar zat-zat yang berbeda dapat digabungkan menjadi satu (kekerasan), maka perlu disamakan. Setara diperlukan terutama untuk pemilihan filter untuk pemurnian air, dan khususnya untuk.

Jadi, misalkan terdapat 20 mg/l magnesium dan 120 mg/l kalsium di dalam air (kita sudah mengetahui apa itu mg/l). Kesadahan air dalam hal ini adalah sekitar 7 mEq/l. Biasanya, laboratorium menentukan kesadahan air, kemudian kandungan kalsium di dalam air. Dan kemudian, dengan menggunakan pengurangan, kandungan magnesium ditentukan.

Negara-negara lain, seperti Jerman, punya cara tersendiri dalam mengungkapkan isi kekerasan. Ini disebut gelar Jerman dan dilambangkan dengan d dan lingkaran di bagian atas. Jadi, kekerasan kita sebesar 7 mEq/l kira-kira setara dengan 20 derajat kekerasan Jerman. Selain itu, ada tingkat kekerasan Perancis, tingkat kekerasan Amerika, dan sebagainya.

Agar tidak membodohi diri sendiri dengan konversi, Anda dapat menggunakan program kecil untuk mengonversi satuan pengukuran kekerasan dari satu unit ke unit lainnya. Anda dapat mendownloadnya dari link “Mengonversi satuan pengukuran kekerasan”.

Jadi, kami mengatasi kekakuannya. Saatnya untuk melanjutkan. Yang kurang umum, namun masih ditemukan, adalah satuan mgO 2 /l (COD Mn: O 2, ppm). Dia mengukur kemampuan oksidasi permanganat. Oksidabilitas adalah parameter kompleks yang menunjukkan berapa banyak yang ada di dalam air bahan organik. Bukan bahan organik tertentu, melainkan bahan organik secara umum.

Disebut oksidasi permanganat karena kalium permanganat ditambahkan tetes demi tetes ke dalam air yang diuji, dan berapa banyak kalium permanganat (kalium permanganat) yang digunakan untuk mengoksidasi semua zat organik ditentukan. Jika zat pengoksidasi lain (misalnya kalium dikromat) ditambahkan, maka kemampuan oksidasinya disebut dikromat. Namun untuk tujuan yang kita jelaskan di atas, yang dibutuhkan adalah oksidasi permanganat terhadap air. Oleh karena itu, dengan bantuan konversi tertentu ditentukan berapa miligram oksigen murni O2 yang diperlukan untuk mengoksidasi semua bahan organik dalam sampel air. Oleh karena itu satuan ukurannya adalah mgO 2 /l.

Indikator ini sering ditemukan dalam petunjuk penggunaan air minum (misalnya, dalam air, oksidasi permanganat tidak boleh lebih tinggi dari 5 mgO 2 /l). Artinya, jika terdapat lebih banyak bahan organik di dalam air daripada yang dapat dihilangkan oleh filter, maka filter akan membiarkan bahan organik berlebih tersebut melewatinya.

Dalam air keran, oksidasi permanganat tidak boleh melebihi 5 mgO 2 /l. Nilai bahan organik ini sekilas setara dengan air berwarna kuning agak kehijauan yang biasa mengalir ke bak mandi. Air di kamar mandi akan jernih jika oksidasi permanganat kurang dari 1 mgO 2 /l.

Omong-omong, penting untuk diingat bahwa dm 3 sama dengan liter. Sekarang ada mode baru untuk menyebut satu liter sebagai desimeter kubik. Sebenarnya keduanya adalah hal yang sama.

Berdasarkan asal usulnya, perairan alami dapat dibagi menjadi beberapa kategori berikut:

Perairan atmosfer yang jatuh dalam bentuk hujan dan salju. Mereka mengandung sejumlah kecil pengotor, terutama dalam bentuk gas terlarut: oksigen, karbon monoksida, nitrogen oksida, hidrogen sulfida, zat organik, debu. Air di atmosfer hampir tidak mengandung garam terlarut. Air yang mengandung kurang dari 1 gram garam per liter disebut air tawar. Dalam hal ini, perairan atmosfer adalah perairan tawar.

Perairan permukaan - sungai, danau, laut, selain mengandung kotoran yang ditemukan di air atmosfer, mengandung berbagai macam zat. Apalagi dari jumlah kecil hingga jenuh. Ini adalah kalsium, magnesium, natrium, kalium bikarbonat, serta sulfat dan klorida. Hampir semua unsur tabel periodik terdapat dalam air laut, termasuk unsur berharga dan radioaktif. Sekitar 5*1016 ton garam terlarut di lautan dunia (jika permukaan bumi ditutupi garam ini, ketebalan lapisannya akan menjadi sekitar 45 m). Industri kimia telah mengekstraksi 200 juta ton garam meja dari air laut. Magnesium, kalium dan brom juga ditambang.

Semua air permukaan mengandung zat organik, termasuk bakteri patogen.

Di wilayah Belgorod, hampir semua sungai termasuk dalam kelas kebersihan ketiga - cukup tercemar. Konsumen utama air permukaan di wilayah Belgorod adalah peternakan ikan - 80 juta m3, industri - 25 juta m3, pertanian - 1,5 juta m3.

Air tanah - air dari sumur artesis, sumur, mata air, geyser, serta air permukaan, mengandung berbagai garam mineral, yang komposisinya tergantung pada sifat batuan tempat air atmosfer dan permukaan merembes. Namun, berbeda dengan air permukaan, karena tingginya kapasitas penyaringan tanah dan batuan, air tanah tidak mengandung pengotor organik atau kontaminasi bakteri.

Pasokan air minum di Rusia terutama disediakan oleh air tanah.

Di wilayah Belgorod, sebagian besar air tanah digunakan sebagai sumber pasokan air, yang biasanya didasarkan pada akuifer Turonian-Maastrichtian dan Albian-Cenomanian. Sebagian kecil dari pedesaan pemukiman menggunakan air dari akuifer Kuarter dan Paleogen (sumur tambang).

Menurut Komite Sumber Daya Alam Wilayah Belgorod, perkiraan total sumber daya operasional air tanah adalah sekitar 6 juta m3/hari.

Saat ini telah dieksplorasi 55 endapan airtanah tawar dengan total cadangan operasional 1373,7 ribu m3/hari untuk keperluan rumah tangga, air minum, industri, teknik, dan pertanian. Dari 55 deposit yang dieksplorasi, hanya 27 yang saat ini dieksploitasi.

Rata-rata total konsumsi rumah tangga dan air minum per penduduk di wilayah tersebut adalah 267 l/hari, rata-rata konsumsi air per penduduk perkotaan sebesar 305 l/hari, dan rata-rata konsumsi air per penduduk perkotaan sebesar 305 l/hari, dan rata-rata konsumsi air per penduduk perdesaan sebesar 210 l/hari.

Wilayah kami hanya mempunyai sedikit sumber daya air permukaan. Sungai-sungai kecil mendominasi, dan hanya 14 sungai yang memiliki panjang 50 hingga 200 km.

DI DALAM tahun terakhir Eksplorasi, produksi dan pengembangan pembotolan sedang berlangsung secara intensif perairan mineral(Mayskaya, Mata Air Suci, dll.). Perairan yang mengandung radon digunakan untuk tujuan pengobatan (distrik Borisov, Chernyansky).

Semua pengotor yang terkandung dalam air dapat dibagi berdasarkan keadaan fisik dan kimianya di dalam air, khususnya dispersinya. Pada tabel 2.1. Skema klasifikasi pengotor air diberikan.

Tabel 2.1. Klasifikasi pengotor air

ciri

Sistem heterogen

Sistem homogen

Kelompok III

Karakteristik fisika-kimia

Suspensi (suspensi, emulsi)

Sol dan senyawa bermolekul tinggi

Zat yang larut secara molekuler

Zat yang terdisosiasi menjadi ion

Ukuran partikel, cm

Kelompok pertama meliputi pengotor yang tidak larut dalam air dengan ukuran partikel lebih besar dari 10-4 cm, membentuk apa yang disebut suspensi. Ini adalah zat tanah liat, karbonat, gipsum, lanau, pasir halus, logam hidroksida, beberapa zat organik, plankton. Ini mungkin termasuk bakteri, mikroorganisme spora, dan virus. Mungkin terdapat zat radioaktif dan beracun pada permukaan partikel tersuspensi. Sistem kelompok pertama tidak stabil.

Kelompok pengotor kedua terdiri dari zat-zat yang berada dalam keadaan terdispersi koloid (koloid hidrofilik dan hidrofobik).

Yaitu partikel mineral dan organomineral tanah dan tanah, zat humat (pemberi warna air), virus, bakteri, zat organik bermolekul tinggi dengan ukuran partikel 10-5 - 10-6 cm.

Kelompok ketiga pengotor air meliputi gas terlarut dan zat organik yang berasal dari biologi dan teknologi. Zat-zat ini dapat memberikan warna, rasa, dan bau yang berbeda pada air. Beberapa kotoran sangat beracun.

Kelompok pengotor keempat meliputi zat yang membentuk ion bila terdisosiasi dalam air.

Tergantung pada keberadaan kotoran tertentu dalam air, berbagai metode pemurnian digunakan.

Kualitas air

Kualitas air dinilai berdasarkan indikator berikut: kejernihan, warna, bau, kekerasan, oksidasi, reaksi air, kadar garam total.

Transparansi air diukur dengan ketebalan lapisan air yang melaluinya gambar garis bidik atau font tertentu dapat dibedakan secara visual atau menggunakan fotosel. Transparansi bergantung pada keberadaan suspensi kasar dan partikel koloid di dalam air. Kotoran ini menyumbat saluran pipa, membentuk sumbat, partikel koloid menyumbat diafragma perangkat transmisi, menyebabkan air berbusa dan perpindahan air dalam boiler dan peralatan.

Kesadahan air tergolong sementara (karena adanya natrium, magnesium, kalsium bikarbonat, yang bila direbus, berubah menjadi karbonat tidak larut yang mengendap dalam bentuk endapan padat - kerak). Kesadahan yang konstan disebabkan oleh adanya magnesium dan kalsium klorida dan sulfat dalam air, yang tidak dihilangkan dari air dengan cara direbus. Kesadahan dinyatakan dalam miligram setara ion kalsium atau magnesium per 1 liter air. Kesadahan adalah 1 mEq jika 1 liternya mengandung 20,04 mg ion kalsium atau 12,16 mg ion magnesium.

Kesadahan merupakan karakteristik air yang sangat penting. Ketika air sadah dipanaskan, kerak terbentuk. Dilihat dari komposisi kimianya, kerak merupakan campuran berbagai zat: gipsum, karbonat, kalsium silikat, fosfor, aluminium, dll. Ini memiliki konduktivitas termal yang rendah. Akibatnya, semakin tinggi lapisan kerak, semakin rendah produktivitas dan efisiensi ketel uap dan penukar panas (dalam ketel dengan skala 1 mm, konsumsi bahan bakar meningkat sebesar 5%). Selain itu, dalam hal ini terjadi oksidasi baja, boiler terbakar, terjadi kecelakaan bahkan ledakan. Air sadah tidak cocok untuk elektrolisis, industri tekstil, industri makanan, dll.

Oksidabilitas air disebabkan oleh adanya zat organik di dalamnya, senyawa besi dan hidrogen sulfida yang mudah teroksidasi, yang dapat dioksidasi oleh berbagai zat pengoksidasi. Karena komposisi pengotor ini tidak pasti, kemampuan oksidasi air dinyatakan dalam jumlah kalium permanganat atau jumlah setara oksigen yang digunakan untuk oksidasi 1 liter air, yaitu mg/l.

Derajat keasaman air ditentukan oleh indeks pH. Jika pH = 6,5 - 7,5 berarti airnya netral; jika pH< 6,5 – вода считается кислой; если рН >7,5 - basa.

Berdasarkan karakteristiknya, perairan alami mendekati netral. Namun, dengan beberapa pengecualian, air alami tidak dapat digunakan tanpa persiapan sebelumnya. Hal ini sangat penting terutama untuk air minum.

Minum dan mengolah air

Tergantung pada tujuan dan penggunaannya, air dibagi menjadi air minum dan air teknis; kualitasnya ditentukan oleh Gost.

Air minum - persyaratan khusus diberlakukan padanya - selain warna, bau, rasa, kontaminasi bakteri juga penting. Dalam 1 mililiter air tidak boleh lebih dari 100 bakteri, dan, misalnya, tidak lebih dari 3 E. coli, garam tidak boleh melebihi 1000 mg/l.

Seringkali, tidak hanya air tanah, tetapi juga air permukaan digunakan untuk keperluan minum, sehingga keduanya mengalami tingkat pemurnian yang berbeda-beda di instalasi atau fasilitas pengolahan air. Pada Gambar 2.2. Skema untuk memurnikan air permukaan yang digunakan sebagai air minum disediakan. Jika pengambilan air dilakukan langsung dari reservoir (1), maka air masuk ke dalam bak kasar (2) secara gravitasi melalui jaring pengaman, yang mencegah benda besar, ikan, dll masuk ke dalam bak.

Beras. 2.2. Skema fasilitas pengolahan air permukaan:

1- kolam; 2- tangki pengendapan kasar; 3 – koagulator; 4 – tangki pengendapan; 5 – filter terbuka; 6- sistem desinfeksi; 7 – sistem distribusi air.

Air mengendap di bak. Namun, zat tersuspensi ringan mengendap perlahan, dan partikel koloid (tanah liat, asam silikat, asam humat) tidak dipisahkan dengan metode pengendapan, sehingga air dipompa ke dalam pencampur koagulator (3), ke dalamnya larutan elektrolit Al2SO4, FeSO4 atau lainnya koagulan disuplai secara bersamaan.

Koagulasi adalah proses pemisahan sistem heterogen.

Dalam bentuk yang disederhanakan, tampilannya seperti ini: elektrolit dalam keadaan sangat encer terhidrolisis membentuk partikel bermuatan positif. Mereka, pada gilirannya, teradsorpsi pada permukaan partikel koloid bermuatan negatif dan menetralkan muatannya. Hal ini menyebabkan partikel saling menempel dan menjadi lebih besar serta lebih rentan terhadap sedimentasi. Serpihan partikel padat yang terbentuk selama proses koagulasi saling menempel dengan suspensi ringan, menyerap pewarna organik di permukaan dan dengan demikian memperjelas air (konsumsi koagulan 120 g/m3 di musim semi, 70 di musim panas, dan 20 di musim dingin). Untuk mengintensifkan proses koagulasi, reagen tambahan digunakan - flokulan - asam silikat, karboksimetilselulosa, dll. Dari mixer, air mengalir ke tangki pengendapan (4), tempat koagulasi selesai: partikel besar mengendap. Tangki pengendapan adalah tangki beton besar yang beroperasi terus menerus dengan sistem partisi yang meningkatkan waktu tinggal air di dalam tangki pengendapan. Kemudian air dialirkan ke filter terbuka (5), disini disaring dengan tekanan (ketinggian kolom air 2 m, kecepatan aliran air 1 m/jam, bahan filternya adalah pasir kuarsa dengan lapisan hingga 1 m, diameter partikel hingga 1 mm, kerikil di bagian bawah). Bagian utama kontaminan mengendap di permukaan pasir, menciptakan lapisan filter. Stasiun memiliki beberapa filter, karena... mereka dibersihkan secara berkala.

Air yang telah diklarifikasi kemudian masuk ke peralatan (6) untuk disinfeksi, dimana klorinasi dilakukan. Untuk menghilangkan bau klorin, tambahkan amonia atau natrium sulfat. Kadar residu klorin adalah 0,2 – 0,4 mg/l. Baru-baru ini, ozonasi dan metode lain telah digunakan untuk desinfeksi.

Setelah disinfeksi, air masuk ke sistem distribusi air (7) dan kemudian ke konsumen.

Air industri dapat dinutrisi (digunakan untuk tujuan teknologi) dan didaur ulang (setelah digunakan didinginkan dan dikembalikan ke siklus produksi).

Jumlah pengotor dalam air industri tidak boleh melebihi standar tertentu, yang ditetapkan tergantung pada tujuan air tersebut. Misalnya, air untuk ketel uap tidak boleh mengandung karbon monoksida, oksigennya harus sedikit; Untuk produksi semikonduktor dan fosfor, umumnya harus ada pemurnian air tingkat tinggi. Untuk air industri, kontaminasi bakteri tidak menjadi masalah (kecuali untuk industri makanan dan farmasi, beberapa teknologi kimia).

Oleh karena itu, jelas bahwa perairan industri juga harus diolah dengan tepat.

Metode utama pemurnian air industri meliputi: koagulasi, sedimentasi, filtrasi (sama seperti air minum), serta pelunakan, desalting, distilasi, dan deaerasi. Diagram pengolahan air industri ditunjukkan pada Gambar. 2.3.

Klarifikasi air dicapai dengan mengendapkannya dan kemudian menyaringnya melalui bahan granular dengan dispersi yang bervariasi. Untuk mengentalkan kotoran koloid dan menyerap zat berwarna yang terkandung dalam air, ditambahkan elektrolit - aluminium dan besi sulfat.

Desalting adalah penghilangan kation dari air yang membentuk busa dan kerak Ca2+, Mg2+. Untuk melakukan ini, air dilewatkan melalui filter khusus dengan penukar kation H dan penukar anion OH. Dimungkinkan juga untuk menggunakan distilasi atau pembekuan.

Metode fisik, kimia dan fisika-kimia digunakan untuk melunakkan air. Metode fisik meliputi perebusan, penyulingan, dan pembekuan. Metode kimia adalah penggunaan reagen khusus yang mengikat ion magnesium dan kalsium menjadi senyawa yang tidak larut atau mudah dihilangkan (kapur mati, soda, soda kaustik, dll).

Beras. 2. 3. Skema pengolahan air industri.

Saat ini, yang utama adalah metode fisikokimia, yang didasarkan pada kemampuan beberapa bahan sintetis yang tidak larut untuk menukar ionnya dengan ion yang ada dalam air (penukar kation, penukar anion). Pertukaran dilakukan di penukar ion (filter berkecepatan tinggi).

Pelunakan air secara tajam mengurangi laju pembentukan kerak, namun tidak mencegahnya, dan oleh karena itu bahan anti kerak ditambahkan ke dalam air: natrium fosfat heksametafosfat Na2PO4, (NaPO3)6. Mereka membentuk pengotor yang tidak larut dalam air dan, setelah diolah dengan tepat menggunakan tanin (misalnya, pati), mengubah kerak menjadi sedimen lepas yang mudah dihilangkan. Untuk mencegah pembentukan kerak, metode pemurnian air magnetik juga digunakan.

Deaerasi (degassing). Penghapusan gas terlarut dari air dapat dilakukan dengan metode fisik: perebusan, yang menghilangkan oksigen dan karbon monoksida; pemanasan dalam ruang hampa. Metode kimianya terdiri dari penambahan reagen kimia ke dalam air yang mengikat oksigen dan karbon monoksida (natrium sulfat, hidrazin (N2H4), atau menggunakan filter besi tuang, di mana, ketika oksigen bergabung dengan besi, oksida besi terbentuk, yang dihilangkan dengan cara mencuci filter.

Perlu diperhatikan bahwa pengolahan air mempengaruhi biaya produksi. Misalnya, menyaring air meningkatkan biayanya sebesar 2,5 kali lipat, pelunakan sebagian sebesar 8 kali lipat, dan desalting serta pelunakan sebesar 10 - 12 kali lipat.

Air limbah. Metode pembersihan

Jumlah air limbah semakin bertambah dan umat manusia menghadapi masalah penipisan air bersih.

Sumber utama pencemaran sungai di wilayah Belgorod adalah air limbah dari pemukiman, perusahaan industri, kompleks peternakan, dan ladang pertanian. Perlu diingat bahwa sebagian besar air limbah setelah diolah tidak memenuhi standar lingkungan dalam beberapa indikator. Semua sungai di wilayah Belgorod sampai tingkat tertentu rentan terhadap polusi antropogenik. Polutan air yang paling umum adalah produk minyak bumi, nitrogen amonia, fenol, dan zat organik. Untuk beberapa di antaranya terdapat pelampauan dari batas maksimal konsentrasi yang diizinkan(MPC). Kualitas air kelas 3 (cemaran sedang) mendominasi di wilayah tersebut.

Oleh karena itu, diperlukan pendekatan baru terhadap masalah air tawar. Pertama, penggunaan air bersih harus minimal, terutama di pabrik kimia, dan kedua, sistem tanpa saluran dan tertutup harus diterapkan. Tugas mengurangi konsumsi air saat ini diselesaikan dalam 3 arah:

Ø penggunaan pasokan air daur ulang;

Ø penggantian pendingin air dengan pendingin udara;

Ø pengolahan air limbah dan penggunaan kembali.

Air limbah mengandung pengotor organik dan anorganik serta bakteri patogen.

Pencemaran kimia adalah perubahan sifat kimia alami air akibat meningkatnya kandungan pengotor berbahaya di dalamnya, baik anorganik (garam mineral, asam, basa, partikel tanah liat) maupun organik (minyak, produk minyak bumi, residu organik, surfaktan). , pestisida).

Selain itu, harus diingat bahwa setiap produksi memiliki bahannya sendiri-sendiri yang air limbahnya harus dimurnikan. Oleh karena itu, pengolahan air limbah merupakan proses yang sangat kompleks, yang seringkali berlangsung dalam beberapa tahap, atau menggunakan berbagai metode pengolahan.

Metode pemurnian air yang ada dapat dibagi menjadi berikut:

1. metode pemurnian air secara fisik (termasuk mekanis).

2. metode kimia pemurnian air.

3. metode pemurnian air secara fisik dan kimia.

4. metode biologis pemurnian air.

Metode fisik mencakup metode yang didasarkan pada dampak pada sistem air selama berbagai proses teknologi: magnet, medan listrik, ultrasound, paparan radiasi, dll. Metode mekanis menonjol di antara metode fisik.

Metode pemurnian air mekanis menghilangkan hingga 60% kotoran yang tidak larut dari air domestik dan 95% dari air teknis. Ini adalah metode sedimentasi, sentrifugasi, dan penghilangan produk minyak secara mekanis yang mengapung ke permukaan air.

Untuk pengolahan air limbah mekanis, digunakan perangkap pasir, tangki pengendapan, perangkap minyak, dan kolam pengendapan dengan berbagai desain.

Perangkap pasir dirancang untuk memisahkan kotoran mekanis dengan ukuran partikel lebih dari 250 mikron. Perlunya pemisahan awal pengotor mekanis (pasir, kerak, dll.) disebabkan oleh fakta bahwa jika tidak ada perangkap pasir, pengotor ini dilepaskan ke tempat lain. instalasi pengolahan air limbah, mempersulit pengoperasian yang terakhir.

Prinsip pengoperasian perangkap pasir didasarkan pada perubahan kecepatan pergerakan partikel padat berat dalam aliran cairan.

Tangki pengendapan statis digunakan oleh perusahaan transportasi minyak (depot minyak, stasiun pompa minyak). Untuk tujuan ini, biasanya digunakan tangki baja standar atau tangki beton bertulang, yang dapat berfungsi sebagai tangki penyimpanan, tangki pengendapan atau tangki penyangga, tergantung pada kebutuhannya. skema teknologi pengolahan air limbah. Dalam tangki ini, hingga 90-95% komponen yang mudah dipisahkan dapat dipisahkan. Untuk melakukan ini, dua atau lebih tangki penyangga dipasang di sirkuit instalasi pengolahan, yang beroperasi secara berkala: pengisian, pengendapan, pemompaan. Pengendapan air di tangki vertikal dapat terjadi dalam mode dinamis dan statis.

Ciri khas tangki sedimentasi dinamis adalah pemisahan kotoran di dalam air saat cairan bergerak.

Pada tangki pengendapan dinamis atau tangki pengendapan kontinu, cairan bergerak ke arah horizontal atau vertikal, oleh karena itu tangki pengendapan dibagi menjadi vertikal dan horizontal.

Tangki pengendapan horizontal adalah tangki berbentuk persegi panjang (rencana) dengan tinggi 1,5-4 m, lebar 3-6 m, dan panjang sampai dengan 50 m.Sedimen yang jatuh di dasar dipindahkan ke penerima dengan menggunakan alat pengikis khusus, kemudian dibuang. dari tangki pengendapan menggunakan elevator hidrolik, pompa atau perangkat lainnya. Kotoran yang mengambang dihilangkan dengan menggunakan pengikis dan baki melintang yang dipasang pada tingkat tertentu.

Tergantung pada produk yang ditangkap, tangki pengendapan horizontal dibagi menjadi perangkap pasir, perangkap minyak, perangkap bahan bakar minyak, perangkap bensin, perangkap minyak, dll.

Tangki pengendapan vertikal adalah tangki berbentuk silinder atau persegi (dalam denah) dengan dasar berbentuk kerucut untuk memudahkan pengumpulan dan pemompaan sedimen yang mengendap. Pergerakan air dalam tangki pengendapan vertikal terjadi dari bawah ke atas (untuk partikel pengendapan).

Dalam proses pembersihan mekanis, mereka digunakan berbagai jenis filter. Filtrasi sekarang semakin sering digunakan, seiring dengan meningkatnya persyaratan kualitas air murni. Filtrasi digunakan setelah pengolahan air limbah di tangki pengendapan dan pengolahan biologis. Prosesnya didasarkan pada adhesi partikel kasar, terutama minyak dan produk minyak bumi, ke permukaan bahan filter. Filter bisa berupa kain, mesh, granular. Filter film memurnikan air pada tingkat molekuler.

Untuk mikrofilter, digunakan mikromesh nilon atau mikromesh yang terbuat dari fiber glass, kuningan, nikel, baja tahan karat, perunggu fosfor, dan nilon. Ukuran sel berkisar antara 20 hingga 70 mikron.

Saat ini, proses pemisahan menggunakan ayakan molekuler telah banyak digunakan. Metode membran dianggap paling menjanjikan untuk pembersihan halus. Metode ini ditandai dengan kejelasan pemisahan campuran zat yang tinggi.

Membran memiliki sifat semi-permeabilitas - membran tidak hanya menahan zat yang tersuspensi dalam air, tetapi juga zat terlarut.

Metode membran digunakan untuk pengolahan air dan larutan berair, pengolahan air limbah, pemurnian dan pemekatan larutan. Metode ini sangat efektif untuk menghilangkan garam air (hingga 98% garam tertahan).

Perbedaan mendasar antara metode membran dan teknik filtrasi tradisional adalah pemisahan produk dalam aliran, yaitu pemisahan produk dalam aliran. pemisahan tanpa pengendapan sedimen pada bahan filter, yang secara bertahap menyumbat permukaan filter yang berpori.

Persyaratan utama membran semipermeabel adalah: kemampuan memisahkan yang tinggi (selektivitas); produktivitas spesifik (permeabilitas) yang tinggi; ketahanan kimia terhadap lingkungan dari sistem yang terpisah; konsistensi karakteristik selama operasi; kekuatan mekanik yang cukup untuk memenuhi kondisi pemasangan, pengangkutan dan penyimpanan membran; biaya rendah.

Untuk pemisahan atau pemurnian beberapa produk yang tidak tahan panas, penggunaan metode membran sangat menentukan, karena metode ini bekerja pada suhu lingkungan.

Pada saat yang sama, metode membran memiliki kelemahan - akumulasi produk yang terpisah di dekat permukaan kerja pemisahan. Untuk mengatasi fenomena ini, dilakukan turbulisasi lapisan cairan yang berdekatan dengan permukaan membran untuk mempercepat perpindahan zat terlarut.

Bahan yang berbeda digunakan untuk membran, dan perbedaan teknologi pembuatan membran memungkinkan diperolehnya membran dengan struktur dan desain yang berbeda, digunakan dalam berbagai jenis proses pemisahan.

Tergantung pada media yang dipisahkan dan persyaratan kualitas pemisahan serta kondisi pengoperasian teknologi, berbagai membran digunakan. Mereka bisa berbentuk datar (lebar pita hingga 1 m), berbentuk tabung (diameter 0,5 hingga 25 mm), berbeda dalam struktur - berpori, tidak berpori, anisotropik, isotropik, penyegelan, dll. Membran terbuat dari kaca, kertas logam, polimer - selulosa asetat, poliamida, polivinil, dll. Membran selulosa asetat adalah yang termurah. Untuk meningkatkan kekuatan mekanik, membran memiliki dasar kain. Pada pertengahan 1980-an, membran komposit berkinerja tinggi mulai tersedia dan penggunaannya pun semakin luas.

Saat menggunakan membran, air tidak boleh bersifat asam di atas pH~4, dan suhu tidak boleh melebihi 35 derajat.

Metode fisika meliputi metode elektrolitik. Dengan metode ini listrik melewati air limbah industri, yang menyebabkan pengendapan sebagian besar polutan. Cara ini sangat efektif dan memerlukan biaya yang relatif rendah untuk pembangunan instalasi pengolahan.

Metode pemurnian air magnetik. Disarankan oleh Vermaeren untuk mencegah kerak. Inti dari metode ini adalah air dilewatkan melalui aktivator magnet (magnet berbentuk C, di celah kerja tempat kolom penukar ion ditempatkan). Medan magnet mengintensifkan pertukaran ion, mis. mengoreksi metabolisme garam dan membantu mengurangi pembentukan kerak.

Perawatan magnetik pada sistem air, pertama-tama, mempercepat proses kristalisasi kotoran dan dengan demikian mengurangi jumlah kerak pada dinding. Dengan pemrosesan magnetik, proses klarifikasi air terjadi lebih cepat.

Pengolahan air biologis terdiri dari mineralisasi polutan organik dalam air limbah menggunakan proses biokimia aerobik. Akibat pengolahan biologis, air menjadi jernih, tidak membusuk, serta mengandung oksigen terlarut dan nitrat.

Pengolahan air limbah biologis dalam kondisi alami sering dilakukan di lahan yang disiapkan khusus - bidang irigasi atau bidang filtrasi. Di lahan irigasi, tanaman atau tumbuhan ditanam bersamaan dengan penjernihan air. Bidang filtrasi dimaksudkan hanya untuk pengolahan biologis limbah cair. Pada bidang-bidang tanah yang diperuntukkan bagi bidang irigasi dan penyaringan, direncanakan jaringan irigasi saluran-saluran utama dan saluran-saluran distribusi yang melaluinya air limbah disalurkan. Penghapusan kontaminan terjadi melalui proses penyaringan air melalui tanah. Lapisan tanah setinggi 80 cm memberikan pembersihan yang cukup andal.

Kolam biologis digunakan untuk pengolahan air limbah biologis dalam kondisi alami. Ini adalah reservoir tanah dangkal dengan kedalaman 0,5 hingga 1 m, di mana proses yang sama terjadi seperti selama pemurnian diri reservoir. Kolam biologis beroperasi pada suhu minimal 60C dan tidak lebih tinggi dari 200C dan keasaman air pada kisaran pH 6,5 hingga 8,2.Biasanya kolam disusun dalam bentuk 4-5 bagian pada area miring. Kolam-kolam tersebut disusun secara bertingkat sehingga air dari kolam bagian atas mengalir secara gravitasi ke kolam di bawahnya.

Pengolahan air limbah biologis dalam kondisi buatan dilakukan dalam struktur khusus - biofilter atau tangki aerasi.

Biofilter adalah struktur di mana pengolahan air limbah secara biologis dilakukan dengan menyaringnya melalui lapisan bahan kasar. Permukaan butiran ditutupi dengan lapisan biologis yang dihuni oleh mikroorganisme aerob. Inti dari pengolahan air limbah biologis dalam biofilter tidak berbeda dengan proses pemurnian di bidang irigasi atau bidang filtrasi, namun oksidasi biokimia terjadi jauh lebih intens.

Aerotank adalah reservoir beton bertulang tempat air limbah aerasi bercampur dengan lumpur aktif mengalir perlahan.

Lumpur aktif tampak seperti serpihan coklat. Ini terutama terdiri dari sel bakteri. Berbagai organisme protozoa biasanya ditemukan di permukaan serpihan, di antara serpihan, atau di dalamnya.

Sumber nutrisi bagi organisme lumpur aktif adalah pencemaran air limbah. Zat-zat yang terkandung dalam limbah cair diserap oleh permukaan lumpur aktif. Setelah lumpur bersentuhan dengan air limbah, konsentrasi zat organik di dalamnya berkurang lebih dari setengahnya. Zat organik terlarut diangkut oleh enzim - meresap ke dalam sel bakteri, di mana mereka mengalami penghancuran dan restrukturisasi.

Zat tersuspensi yang masuk ke tangki aerasi juga diserap oleh permukaan lumpur aktif. Sebagian, bersama dengan bakteri, mereka berfungsi sebagai makanan bagi protozoa, dan sebagian lagi, di bawah pengaruh enzim bakteri, mereka diubah menjadi zat terlarut dan diserap oleh mikroflora.

Aero tank menyediakan tingkat tinggi pengolahan air limbah, dapat digunakan dalam kondisi iklim apa pun dan tidak memerlukan area yang luas. Fasilitas pengolahan Belgorod menggunakan tangki aerasi untuk pengolahan air limbah.

Modifikasi baru dari tangki aerasi adalah biotank. Keunikannya adalah pelat film yang dipasang di dalam tangki aerasi, yang juga ikut serta dalam proses pembersihan.

Proses pengolahan biologis tidak menghilangkan seluruh bakteri, termasuk bakteri patogen, dari air limbah secara menyeluruh. Oleh karena itu, setelah pengolahan air biologis, air limbah didesinfeksi sebelum dibuang ke reservoir. Hal ini dilakukan dengan klorinasi, sinar ultraviolet, elektrolisis, ozonasi atau USG.

Untuk mengolah dan menetralkan lumpur yang dihasilkan di instalasi pengolahan limbah, metode dan struktur khusus digunakan: tangki pembusukan (septic tank), tangki pengendapan dua tingkat, dan tangki metana.

Untuk mengeringkan lumpur yang telah dicerna, lumpur tersebut dikirim ke lapisan lumpur, di mana lumpur tersebut dikeringkan secara alami. Setelah itu bisa dibuang sebagai pupuk organik. Dehidrasi lumpur juga dapat dilakukan secara artifisial dengan menggunakan filter vakum, pengepres vakum, sentrifugal, dan juga dengan pengeringan termal.

Perlu dicatat bahwa tidak semua air limbah harus diolah secara biologis. Jika tidak ada zat organik di dalamnya atau jumlahnya sedikit, maka pengolahan biologis tidak dilakukan.

Metode pemurnian air secara kimia dan fisika-kimia. Inti dari metode kimia ini adalah reagen - koagulan - dimasukkan ke dalam air limbah di pabrik pengolahan air limbah. Mereka bereaksi dengan polutan terlarut dan tidak larut dan berkontribusi terhadap pengendapannya, dari mana mereka dibuang secara mekanis. Metode kimia telah terbukti sangat baik dalam penjernihan air saat banjir.

Namun metode ini tidak cocok untuk mengolah air limbah yang mengandung banyak kontaminan berbeda. Karena hampir setiap industri memiliki air limbahnya sendiri, maka pengolahannya dilakukan dengan menggunakan koagulan tertentu. Misalnya, oksidasi dengan klorin digunakan untuk memurnikan air dari toko pelapisan listrik (terutama sianida). Namun setelah itu, pemurnian air tambahan hampir selalu diperlukan.

Metode kimianya terdiri dari penambahan koagulan ke dalam air yang diolah - garam hidrolisis dengan hidrolisis kation, pelarutan logam secara anodik, atau sekadar mengubah keasaman air (menurunkan pH), jika air yang diolah sudah mengandung kation dalam jumlah cukup yang dapat terbentuk. senyawa yang sukar larut selama hidrolisis.

Saat ini, garam aluminium dan besi atau campurannya (aluminium sulfat, natrium aluminat, aluminium poliklorida, kalium tawas atau amonia tawas, asam silikat) digunakan sebagai koagulan.

Untuk mempercepat proses koagulasi dan mengintensifkan pengoperasian fasilitas pengolahan, flokulan banyak digunakan: poliakrilamida (PAA), asam silikat aktif anionik, tanah liat, abu, terak ferrokrom, dll.

Pengolahan air dengan menggunakan koagulan telah dikenal sejak lama, namun metode ini mulai digunakan secara aktif baru-baru ini. Hal ini disebabkan, pertama, kriteria untuk menilai keandalan sanitasi adalah indikator biologis. Kedua, metode ini memerlukan koagulan dosis besar, kebutuhan setiap kasus untuk memurnikan dosisnya sendiri dan koagulannya sendiri, tingginya biaya koagulan, serta kondisi yang buruk untuk memisahkan sedimen koagulan, dll.

Namun saat ini penghitungan dosis dilakukan secara otomatis berdasarkan indikator kualitas air limbah. Tingginya konsumsi koagulan saat ini dapat diimbangi dengan penggunaan limbah industri yang murah dan koagulan dengan berat molekul tinggi.

Dalam kasus air limbah yang mengandung minyak dan minyak setelah perangkap minyak, penggunaan koagulan mengurangi konsentrasi pengotor minyak sebanyak 2 - 3 kali lipat. FeSO4 dan Ca(OH)2 dianggap sebagai koagulan terbaik.

Jika air mengandung pewarna dan tanin, penggunaan koagulan seperti FeSO4, Al2 (SO4)3 dapat memurnikan air sebesar 80 - 90%.

Keuntungan metode pembersihan menggunakan koagulan dibandingkan metode biologis adalah berkurangnya waktu pembersihan; area fasilitas pengolahan yang lebih kecil, penghilangan fosfat dan elemen pelacak hampir seluruhnya; sedikit perubahan pH; kemandirian dari zat beracun; Kemungkinan besar untuk otomatisasi produksi.

Tetapi pada saat yang sama, kelemahan yang signifikan adalah peningkatan volume sedimen (tanpa koagulan, sedimen berjumlah 0,4 - 0,6% dari volume cairan yang diolah, dan dengan itu ada hingga 2,5%).

Perlu diketahui juga bahwa metode kimia kurang efektif dalam mengolah air rumah tangga dan air limbah yang mengandung senyawa organik.

Yang lebih progresif adalah metode elektrokoagulasi - metode pemurnian air menggunakan elektrolisis dengan elektroda larut.

Saat memurnikan air menggunakan koagulan, USG sering digunakan. Ini menghancurkan partikel besar, sekaligus menghancurkan beberapa bakteri, zooplankton, dan alga.

Proses pembersihan dapat diintensifkan dengan menggunakan sinar beta, sinar X gamma, listrik dan Medan magnet- ini juga meningkatkan kualitas air, mengurangi biaya koagulan, dan akibatnya, mengurangi biaya air murni.

Metode kimia meliputi ekstraksi, penghilangan kontaminan dari air menggunakan cairan lain. Untuk ekstraksi, dipilih cairan yang tidak bercampur dengan air, di mana zat yang mencemari air larut lebih baik daripada di dalam air.

Cairan organik digunakan sebagai ekstraktan: benzena, minyak mineral, karbon tetraklorida, karbon disulfida, dll. Prosesnya sendiri dilakukan dalam alat yang disebut ekstraktor. Kerugian dari metode ini termasuk kelarutan ekstraktan dalam air dan penghancuran emulsi yang tidak sempurna.

Pengolahan air limbah dengan metode adsorpsi didasarkan pada kenyataan bahwa zat-zat terlarut di dalamnya teradsorpsi pada permukaan adsorben. Adsorpsi mengacu pada metode pembersihan fisik dan kimia. Abu, gambut, kaolin, angin kokas, karbon aktif, dll digunakan sebagai sorben.

Dalam beberapa kasus, hampir seluruh kontaminan dari air dapat dihilangkan. Jika bahan adsorben bernilai rendah dan biaya adsorben rendah (serbuk gergaji, gambut, terak, dll), maka setelah dibersihkan adsorben tersebut dibuang bersama dengan bahan yang terserap. Jika polutan dan adsorben mempunyai nilai tertentu, maka adsorben tersebut diregenerasi dengan distilasi langsung dari zat yang diadsorpsi atau dengan mengekstraksinya dengan beberapa pelarut. Seringkali tidak mungkin untuk meregenerasi adsorben sepenuhnya, karena ia masuk ke dalam reaksi kimia dengan zat yang diadsorpsi.

Perlu diperhatikan bahwa aturan pembuangan air limbah ke badan air tidak memperbolehkan pembuangan air limbah yang bersifat asam dan basa, karena dapat merusak mikroflora badan air. Air limbah tersebut perlu dinetralkan sebelum dibuang ke reservoir. Saat menghitung satuan netralisasi, hanya konsentrasi asam dan basa bebas yang diperhitungkan.

Saat menetralkan air asam, kapur, batu kapur, marmer, dolomit, dan dolomit yang terbakar digunakan; air alkali dinetralkan dengan asam sulfat teknis. Saat menetralkan air limbah, kapasitas penetralan alami reservoir harus diperhitungkan. Hanya sejumlah asam yang tidak dapat dinetralkan di dalamnya yang harus dinetralkan secara buatan.

Untuk menetralisir air limbah, mereka menggunakan penyaringan mutasi melalui kapur, marmer, dolomit, atau dolomit yang dibakar, yang dikenal sebagai “magnomass”.

Dari semua bahan yang terdaftar, yang paling mudah digunakan adalah magnesium, dan bagian terpentingnya adalah magnesium oksida, yang memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan karbonat dan kalsium oksida: a) magnesium oksida tidak larut dalam air dan oleh karena itu tidak larut dalam larutan. tidak adanya asam; b) ketika asam kuat dinetralkan, pembentukan karbon dioksida tidak terjadi dan, oleh karena itu, kekerasan karbonat tidak meningkat dalam air yang dinetralkan; c) laju netralisasi dengan magnesium oksida lebih besar dibandingkan dengan karbonat.

Untuk netralisasi, netralisasi timbal balik air limbah juga harus digunakan. Jika terdapat air limbah yang bersifat asam dan basa dalam produksi, maka rasional untuk menetralisirnya dengan mencampurkannya. Jumlah alkalinitas dan keasaman bebas dalam limbah ditentukan dengan analisis.

Jika perlu mengekstraksi zat berharga dari air limbah, digunakan metode flotasi, yaitu metode fisik dan kimia.

Hal ini didasarkan pada perbedaan keterbasahan partikel-partikel campuran zat hidrofobik (tidak dapat dibasahi) dan hidrofilik (dapat dibasahi). Dalam prakteknya digunakan proses flotasi busa, yang terdiri dari meniupkan udara dari bawah melalui cairan dengan zat yang akan diapungkan. Gelembung udara menyerap partikel zat yang diekstraksi (hidrofobik) pada permukaannya dan membawanya ke permukaan air.

Untuk meningkatkan efek flotasi, surfaktan ditambahkan ke air (minyak, bahan bakar minyak, resin, minyak tanah, asam lemak molekul tinggi, merkaptan, xantat, dll.), yang menurunkan tegangan permukaan cairan, melemahkan ikatan air dengan yang padat.

Proses flotasi juga ditingkatkan dengan memasukkan bahan pembusa ke dalam cairan (piridin berat, kreosol, fenol, deterjen sintetis, dll.), yang juga mengurangi tegangan permukaan cairan dan meningkatkan dispersi gelembung dan stabilitasnya.

Setelah dimurnikan, air mengalami pengolahan tambahan menggunakan klorin, karbon aktif, kalium permanganat, amonia, dll.

Desinfeksi air merupakan bagian penting dari proses penyiapan air minum dan, terkadang, air industri. Setelah pengolahan air limbah, sering kali air limbah perlu didisinfeksi sebelum digunakan kembali.

Untuk desinfeksi, digunakan klorin, ozon, yodium, kalium permanganat, hidrogen peroksida, natrium dan kalsium hipoklorida.

Salah satu metode desinfeksi adalah metode menggunakan zat pengoksidasi kimia. Ini adalah kloramin atau gabungan klorin dan molekul klorin, asam hipoklorat adalah klorin bebas. Efek bakterisida dari klorin bebas 20-25 kali lebih kuat. Saat klorinasi, perlu dilakukan pengadukan, dan kemudian setidaknya 30 menit (dengan kombinasi klorinasi dan amoniasi 60 menit) kontak dengan air sebelum air mencapai konsumen.

Klorinasi dilakukan dengan menggunakan alat - klorinator. Karena aktivitas bakterisida klorin menurun dengan meningkatnya pH, desinfeksi dilakukan sebelum beberapa reagen dimasukkan ke dalam air. Bakteri dalam air mati karena pengaruh klorin dan turunannya. Klorin juga digunakan untuk menghilangkan warna air. Untuk menghilangkan bau klorin, amonia ditambahkan ke dalam air.

Perlakuan pertama terhadap air dalam jumlah besar dengan klorin digunakan di Jerman pada tahun 1894 oleh A. Traube, yang menggunakan pemutih sebagai reagen.

Klorinasi air dalam jumlah besar di Rusia pertama kali dilakukan pada tahun 1910 sebagai tindakan wajib selama epidemi kolera di Kronshtadt dan demam tifoid di sistem pasokan air Nizhny Novgorod. Pertama, air diklorinasi dengan larutan pemutih. Eksperimen pertama penggunaan gas klor dilakukan pada tahun 1917 di saluran air Petrograd. Namun, penggunaan gas klor secara luas untuk desinfeksi air dimulai pada tahun 1928-1930, ketika peralatan klorinator pertama yang dirancang di dalam negeri muncul.

Klorinasi air adalah tindakan permanen yang dilakukan pada sistem dan stasiun pasokan air umum untuk pengolahan air teknis dan air limbah.

Jika terdapat fenol di dalam air, klorin tidak dapat digunakan, dalam hal ini digunakan amonia atau amonium sulfat.

Pabrik pengolahan juga menggunakan metode desinfeksi gabungan: klorinasi dan manganisasi. Efek bakterisida klorin agak meningkat ketika kalium permanganat ditambahkan ke air yang diolah; reagen ini disarankan untuk digunakan jika ada bau dan rasa tidak enak yang disebabkan oleh adanya zat organik, ganggang, actinomycetes, dll.

Metode desinfeksi air gabungan klorin-perak dan klorin-tembaga melibatkan penambahan simultan klorin aktif dan ion perak atau tembaga. Efek bakterisidal ion perak dan klorin dalam air dingin berada dalam batas efek total dosis klorin dan perak. Karena aktivitas bakterisida ion perak meningkat tajam seiring dengan peningkatan suhu, efek desinfektan metode perak klorida meningkat sebesar air hangat. Hal ini berkontribusi pada keberhasilan penggunaan metode desinfeksi air ini kolam renang, dimana sangat penting untuk mengurangi dosis klorin yang dimasukkan ke dalam air. Dosis perak yang dibutuhkan biasanya diberikan dalam bentuk “air perak”.

Desinfeksi air dengan yodium. Metode ini digunakan untuk mendisinfeksi air di kolam renang. Untuk tujuan ini, larutan jenuh yodium dalam air digunakan, yang konsentrasinya meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

Metode desinfeksi yang efektif adalah ozonasi. Dengan ozonasi, kualitas rasa air dan sifat kimianya tidak berubah, efek bakterisida terjadi lebih cepat dan tidak perlu, seperti dalam kasus klorin, untuk mengkondisikan air.

Ozon dihasilkan oleh aksi muatan listrik pada udara yang diperkaya dengan oksigen. Saat mengolah air, ozon terurai, melepaskan oksigen atom.

Ozonasi air memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan klorinasi: ozon meningkatkan sifat organoleptik air dan tidak mencemari air dengan bahan kimia; ozonasi tidak memerlukan operasi tambahan untuk menghilangkan kelebihan bakterisida dari air murni, seperti deklorinasi dengan klorin; ini memungkinkan penggunaan ozon dalam dosis yang lebih tinggi; ozon dihasilkan secara lokal; Untuk mendapatkannya hanya diperlukan listrik, di antara reagen kimia hanya silika gel yang digunakan sebagai penyerap kelembaban (untuk mengeringkan udara).

Meluasnya penggunaan metode ozonasi terhambat oleh sulitnya memperoleh ozon, terkait dengan konsumsi listrik frekuensi tinggi dalam jumlah besar dan penggunaan tegangan tinggi.

Sinar ultraviolet, ultrasound, dan fluoridasi juga digunakan untuk desinfeksi, dan terkadang fluorida ditambahkan secara khusus ke dalam air untuk mencegah karies. Setelah disinfeksi, air masuk ke menara air, yang menjaga tekanan konstan dalam pasokan air.

Pengolahan air dengan ozon juga diperumit oleh aktivitas korosifnya. Ozon dan larutan berairnya merusak baja, besi tuang, tembaga, karet, dan karet keras. Oleh karena itu, semua elemen instalasi ozonasi dan saluran pipa yang dilalui larutan berairnya harus terbuat dari baja tahan karat atau aluminium. Dengan kondisi tersebut, masa pakai instalasi dan pipa berbahan baja adalah 15 - 20 tahun, dan aluminium 5 - 7 tahun.

Bau dan rasa yang ditimbulkan oleh adanya mikroorganisme pada air dapat dihilangkan dengan menggunakan karbon aktif, baik yang berbentuk butiran maupun bubuk.

Ada juga metode desinfeksi termal, yang digunakan untuk mendisinfeksi sejumlah kecil air (rumah sakit, sanatorium, kapal, kereta api). Kematian bakteri terjadi dalam 5-10 menit selama proses perebusan. Metode ini mahal dan belum banyak digunakan.

Selain desinfeksi, beberapa industri memerlukan sterilisasi - penghancuran semua organisme hidup di dalam air.

Kemajuan teknologi, pertimbangan yang cermat terhadap kondisi hidrologi lokal ketika merencanakan kompleks produksi, di masa depan akan memungkinkan untuk memastikan siklus air tawar berkualitas tinggi dan, di samping itu, untuk mengisi kembali sumber daya air bersih, misalnya melalui desalinasi air bersih. air laut. Secara teknis masalah ini sudah teratasi, namun biayanya sangat mahal karena memerlukan konsumsi energi yang besar.

Pertanyaan kontrol

1. Sebutkan ciri-ciri utama air, pengotor utama yang terkandung di dalam air.

2. Mendeskripsikan perairan alami dan kategori-kategorinya. Tentukan kualitas air. Tunjukkan area utama penggunaan air dalam produksi. Berikan contoh.

3. Sebutkan ciri-ciri utama air minum. Untuk apa saja persyaratannya air minum. Jelaskan skema pemurnian air permukaan bila digunakan sebagai air minum.

4. Sebutkan ciri-ciri utama air industri atau teknis. Apa saja persyaratan untuk air proses? Apa itu pengolahan air?

5. Sebutkan operasi utama untuk menyiapkan air proses. Jelaskan mereka.

6. Apa itu? penggunaan rasional sumber air di industri?

7. Jelaskan metode utama pengolahan air limbah.

8. Jelaskan metode utama desinfeksi air: klorinasi, ozonasi, ultrasound, ultraviolet, desinfeksi termal.

Sumber daya energi

Sumber daya energi

Energi adalah bidang yang kritis aktifitas manusia, yang menentukan tingkat perkembangan suatu negara, perekonomiannya dan, pada akhirnya, kesejahteraan masyarakatnya. Mengurangi biaya makanan, pakaian, alas kaki, utilitas, rumah tangga dan layanan lain yang dikonsumsi oleh masyarakat sampai batas tertentu terkait dengan kebutuhan untuk mengurangi biaya energi produksi, dengan kata lain, intensitas energinya. Inilah sebabnya mengapa kemajuan produksi paling menjanjikan jika dibarengi dengan pengurangan konsumsi energi spesifik.

Energi. Jenis energi

Energi adalah ukuran tunggal dari berbagai bentuk gerak materi. Dari definisi ini dapat disimpulkan bahwa energi memanifestasikan dirinya hanya ketika keadaan (posisi) berbagai benda di dunia sekitar kita berubah, dan mampu berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya; dan yang terpenting, energi dicirikan oleh kemampuan menghasilkan kerja yang berguna bagi manusia.

Umat ​​​​manusia menggunakan berbagai jenis energi - mekanik, listrik, termal, kimia, nuklir, dan lainnya, yang diperoleh dengan menggunakan perangkat yang berbeda.

Energi mekanik - memanifestasikan dirinya selama interaksi dan pergerakan benda atau partikel individu. Ini mencakup energi gerak atau rotasi suatu benda, energi deformasi selama pembengkokan, peregangan, puntiran, dan kompresi benda elastis (pegas). Energi ini paling banyak digunakan di berbagai mesin - transportasi dan teknologi.

Energi mekanik digunakan untuk operasi fisik penggilingan, sentrifugasi, pemindahan material selama operasi, untuk mengoperasikan kompresor, pompa, kipas angin, dll.

Energi panas adalah energi gerak tidak teratur (kacau) dan interaksi molekul-molekul zat (energi sebanding dengan suhu).

Energi panas, paling sering diperoleh dengan membakar berbagai jenis bahan bakar, banyak digunakan untuk menghasilkan panas (pemanasan) dan melakukan berbagai proses teknologi (pemanasan, pengeringan, penguapan, distilasi, dll).

Energi panas digunakan dalam semua proses peleburan logam, anil bahan baku karbonat dan silikat, pengeringan, distilasi, dan untuk beberapa proses kimia (sekitar 50% dari total produksi).

Energi listrik adalah energi elektron (arus listrik) yang bergerak sepanjang suatu rangkaian listrik. Energi listrik digunakan untuk memperoleh energi mekanik dengan menggunakan motor listrik dan melakukan proses mekanis untuk pengolahan bahan: penghancuran, penggilingan, pencampuran; untuk melaksanakan kelistrikan reaksi kimia; memperoleh energi panas pada alat pemanas listrik dan tungku; untuk pengolahan bahan secara langsung (pemesinan erosi listrik).

Energi listrik terutama disediakan oleh pembangkit listrik tenaga panas (CHP) sekitar 75%, pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN) 13%, pembangkit listrik tenaga air 12%. Ini dihabiskan untuk elektrolisis, elektrotermal dan proses lainnya, untuk menggerakkan dan menggerakkan berbagai mesin dan mekanisme; sekitar 40% dari seluruh produksi listrik terlibat dalam industri kimia. Listrik bersifat universal karena murahnya dan moda transportasinya.

Energi magnet adalah energi magnet permanen, yang mempunyai persediaan energi yang besar, namun “memberikannya” dengan sangat enggan. Namun, arus listrik menciptakan medan magnet yang kuat dan luas di sekelilingnya, itulah sebabnya orang paling sering membicarakan energi elektromagnetik.

Energi listrik dan magnet saling berhubungan erat satu sama lain, masing-masing dapat dianggap sebagai sisi “kebalikan” dari yang lain.

Energi elektromagnetik adalah energi gelombang elektromagnetik, yaitu. pergerakan medan listrik dan magnet. Ini termasuk cahaya tampak, inframerah, ultraviolet, sinar-x dan gelombang radio.

Jadi, energi elektromagnetik adalah energi radiasi. Radiasi membawa energi dalam bentuk energi gelombang elektromagnetik. Ketika radiasi diserap, energinya diubah menjadi bentuk lain, paling sering berupa panas.

Energi cahaya (radiasi ultraviolet, inframerah, laser) digunakan dalam industri kimia: sintesis hidrogen klorida, isomerisasi, desinfeksi air. Selain itu, instalasi fotometrik digunakan dalam produksi yang mengubah energi cahaya menjadi energi listrik; digunakan untuk kontrol otomatis dan catu daya teknologi ruang angkasa; metode fotokimia untuk menggunakan energi matahari sedang dikembangkan.

Energi kimia adalah energi yang “disimpan” dalam atom-atom zat yang dilepaskan atau diserap selama reaksi kimia antar zat. Energi kimia dilepaskan dalam bentuk panas - selama reaksi eksotermik (misalnya pembakaran bahan bakar), atau diubah menjadi energi listrik dalam sel galvanik dan baterai. Sumber energi ini memiliki ciri efisiensi tinggi (hingga 98%), tetapi kapasitasnya rendah.

Sebagian besar proses kimia melepaskan panas, yang dapat digunakan dalam produksi. Dapat digunakan untuk memanaskan bahan mentah, menghasilkan air panas, uap, dan bahkan diubah menjadi listrik. Penggunaannya memberikan efek ekonomi yang besar dalam tonase besar produksi kimia(misalnya dalam produksi asam sulfat, amonia), dimana kebutuhan energi sendiri dipenuhi sepenuhnya dengan menggunakan energi reaksi kimia, dan kelebihannya dijual ke konsumen lain dalam bentuk uap atau listrik. Energi kimia dalam sel galvanik dan baterai diubah menjadi energi listrik.

Energi nuklir adalah energi yang terlokalisasi dalam inti atom yang disebut zat radioaktif. Ia dilepaskan selama fisi inti berat (reaksi nuklir) atau fusi inti ringan (reaksi termonuklir).

Energi nuklir digunakan dalam produksi listrik (pembangkit listrik tenaga nuklir), dan juga diterapkan langsung dalam proses radiasi-kimia.

Energi gravitasi adalah energi yang disebabkan oleh interaksi (gravitasi) benda-benda masif; terutama terlihat di luar angkasa. Dalam kondisi terestrial, misalnya, energi yang “disimpan” oleh suatu benda yang diangkat ke ketinggian tertentu di atas permukaan bumi - energi gravitasi.

Untuk energi, hukum kekekalan universal berlaku: energi tidak hilang atau muncul dari ketiadaan, tetapi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Satuan energi adalah 1 J (Joule).

Produksi berbagai jenis energi

Salah satu syarat keberadaan masyarakat manusia adalah pertukaran energi yang berkelanjutan dengan lingkungan. Oleh karena itu, ketersediaan energi masyarakat merupakan syarat bagi kemajuan umat manusia. Dan tingkat kesejahteraan material masyarakat ditentukan oleh besarnya energi yang dihasilkan per kapita. Ada juga hubungan antara konsumsi energi dan harapan hidup (Swedia - 7 * 103 kW jam - harapan hidup - 80 tahun; Rusia 4,1 * 103 kW jam - - 67 tahun).

Konsumsi energi di planet ini terus meningkat: jika pada tahun 1975 sekitar 0,6 * 1014 kW jam, pada tahun 2000 sekitar 3 * 1014 kW jam, dan pada tahun 2050 - diperkirakan - lebih dari 14 * 1014 kW jam.

Sektor yang paling banyak mendapat pasokan energi adalah produksi industri, dan sektor yang paling sedikit mendapat pasokan energi adalah pertanian. Di Rusia, banyak energi dihabiskan untuk utilitas umum, karena kekhasan kondisi iklim.

Dari semua industri, yang paling boros energi adalah industri kimia. Intensitas energi produksi adalah jumlah energi yang dikeluarkan untuk menghasilkan satu unit produksi. Hal ini dinyatakan dalam kWh, atau ton setara bahan bakar (CF) per ton produk. 1 UT = 29*103 kWh. Misalnya, produksi 1 ton aluminium membutuhkan 2 * 104 kW jam, dan untuk 1 ton asam sulfat hanya 60 - 100 kW jam.

Sumber energi utama yang dikonsumsi adalah bahan bakar fosil dan produk-produknya, energi air, biomassa, dan bahan bakar nuklir. Energi angin, matahari, pasang surut, dan panas bumi digunakan dalam jumlah yang jauh lebih sedikit. Cadangan jenis bahan bakar utama dunia diperkirakan sekitar 1,28 * 1013 ton bahan bakar karbon. Termasuk batubara fosil 1,12*1013 ton bahan bakar minyak, minyak bumi 7,4*1011 ton bahan bakar minyak, gas alam 6,3*1011 ton bahan bakar minyak.

Semua sumber daya energi dibagi menjadi primer dan sekunder, terbarukan dan tidak terbarukan, bahan bakar dan non-bahan bakar.

Sumber daya energi bahan bakar meliputi batu bara, minyak, gas alam, serpih, pasir tar, gambut, biomassa, dan bahan bakar nuklir. Energi non-bahan bakar meliputi tenaga air, energi angin, energi pancaran matahari, dan panas bumi.

Sumber daya tak terbarukan meliputi bahan bakar nuklir, batu bara fosil, minyak, gas, serpih, dll. Energi terbarukan meliputi energi matahari, tenaga air, biomassa, energi angin dan gelombang, serta energi panas bumi.

Pembangkit listrik tenaga panas dan air

Kontribusi terbesar Pembangkit listrik tenaga panas (CHP) berkontribusi pada sektor energi Rusia.

Di Federasi Rusia, beberapa pembangkit listrik tenaga panas terbesar dengan kapasitas lebih dari 2 * 106 kW dapat dibedakan: Kostromskaya, Konakovskaya (Tverskaya), Kirishskaya (Leningradskaya), Berezovskaya.

Pada pembangkit listrik tenaga panas, energi kimia bahan bakar yang dibakar diubah menjadi energi uap air dalam ketel uap. Energi ini menggerakkan turbin uap yang terhubung ke generator. Energi mekanik putaran turbin diubah oleh generator menjadi energi listrik (Gbr. 2.4.).

Energi panas diperoleh dengan membakar bahan bakar padat - batu bara, serpih, gambut, bahan bakar cair - minyak, bahan bakar minyak, gas alam atau bahan bakar nuklir. Pembangkit listrik tenaga panas yang paling terkenal beroperasi dengan menggunakan batu bara, bahkan batu bara coklat, yang hampir tidak cocok digunakan di tempat lain. Meskipun dalam hal ini setidaknya diperlukan sedikit pengayaan.

Pembakaran batu bara adalah proses kimia yang khas. Namun, penggunaan batu bara untuk energi menimbulkan sejumlah konsekuensi yang tidak diinginkan. Faktanya adalah selain unsur utama (karbon dan oksigen), nitrogen dan belerang, senyawa fluor dan berbagai logam, serta zat organik juga dilepaskan. Berkat modern teknologi kimia Saat ini metode pembakaran batubara yang paling menjanjikan adalah dengan menggunakan tungku fluidized bed (fluidized). Gas disuplai melalui permukaan berpori tempat batubara dituangkan. Lambat laun, gas tersebut tampak memenuhi batubara dan lapisannya menjadi lebih tebal dan akhirnya semua partikel akan mulai bergerak secara kacau, dan batubara akan mulai mendidih. Suhu dalam medium disamakan dan proses berlangsung tanpa bahan menjadi terlalu panas atau terlalu panas. Instalasi jenis ini beroperasi pada tekanan atmosfer atau tekanan tinggi. Salah satu keuntungan terpenting dari metode ini adalah pengurangan emisi zat berbahaya, serta tidak adanya adhesi partikel pada permukaan perpindahan panas. Hal ini memungkinkan penggunaan abu batubara dan memasukkan peredam kimia oksida sulfur ke dalam fluidized bed.

Transformasi energi disertai dengan kerugian tidak produktif yang tak terhindarkan - pembuangan panas ke ruang sekitarnya, kehilangan panas dengan abu dan gas buang, kerugian gesekan pada transmisi mekanis, dan pemenuhan kebutuhan energi produksi sendiri.

Dalam semua kasus, ukuran kualitatif dan kuantitatif kesempurnaan metode produksi dan konsumsi adalah koefisiennya tindakan yang berguna(efisiensi). Untuk efisiensi pembangkit listrik termal sekitar 40 - 42%.

Masalah terbesar pembangkit listrik tenaga panas adalah pencemaran lingkungan - gas pembakaran: belerang, karbon monoksida, jelaga, nitrogen oksida. Gas dianggap sebagai bahan bakar terbaik, hampir habis terbakar. Bila menggunakan bahan bakar cair dan gas, tidak perlu menggunakan pabrik dan pengumpul abu.

Pembangunan pembangkit listrik tenaga panas menguntungkan secara ekonomi jika berlokasi dekat dengan sumber bahan bakar.

Gambar.2.4. Tata letak elemen utama pembangkit listrik termal: 1 – gudang bahan bakar; 2 – platform pasokan bahan bakar; 3 – galeri persiapan; 4 – tungku ketel; 5 – kompartemen abu; 6 – cerobong asap; 7 – turbin uap; 8 – generator turbo; 9 – ruang mesin; 10 – kapasitor; 11 – switchgear stasiun.

Pembangkit listrik tenaga air (HPP) juga memberikan kontribusi signifikan terhadap sektor energi Rusia.

Pembangkit listrik tenaga air adalah suatu kompleks struktur dan peralatan yang dengannya energi air diubah menjadi energi listrik.

Listrik dihasilkan di pembangkit listrik tenaga air dengan menggunakan energi air yang jatuh. Ketinggian jatuhnya air disebut tekanan. Itu dibuat dengan memasang bendungan di seberang sungai. Perbedaan antara permukaan atas sebelum bendungan dan permukaan bawah setelah bendungan menimbulkan tekanan. Dengan menggunakan perbedaan ketinggian air yang dihasilkan, pembangkit listrik tenaga air menggerakkan impeler turbin hidrolik dan generator yang dipasang pada poros yang sama, yang menghasilkan arus listrik (Gbr. 2.5.).

Pada pembangkit listrik tenaga air, tidak seluruh energi diubah menjadi kerja. Hingga 30% dihabiskan untuk hambatan mekanis, kerugian pada struktur hidrolik dan generator.

Tidak seperti jenis pembangkit listrik lainnya, unit pembangkit listrik tenaga air dapat dengan mudah dinyalakan atau dimatikan dengan mengatur aliran air yang disuplai ke turbin. Keadaan ini memungkinkan penggunaan pembangkit listrik tenaga air untuk memuluskan fluktuasi konsumsi listrik harian dan musiman.

Gambar 2.5. Diagram pembangkit listrik bendungan: 1, 7 – permukaan air atas dan bawah; 2 – bendungan tanah; 3 – pasokan air ke turbin; 4 – generator hidrogen; 5 – turbin hidrolik; 6 – alat pengangkat panel.

Keuntungan pembangkit listrik tenaga air sangat jelas - pasokan energi yang terus diperbarui oleh alam, kemudahan pengoperasian, dan tidak adanya pencemaran lingkungan.

Pada awal abad ke-20, beberapa pembangkit listrik tenaga air dibangun. dekat Pyatigorsk, di Kaukasus Utara di sungai pegunungan Podkumok. Rencana bersejarah GOELRO menyediakan pembangunan pembangkit listrik tenaga air besar. Pada tahun 1926, pembangkit listrik tenaga air Volkhov mulai beroperasi, dan tahun berikutnya, pembangunan pembangkit listrik tenaga air Dnieper yang terkenal dimulai.

Kebijakan energi berpandangan jauh ke depan yang diterapkan di negara kita telah mengarah pada fakta bahwa kita telah mengembangkan sistem pembangkit listrik tenaga air yang kuat - ini adalah simpul Volga-Kama dengan kapasitas lebih dari 14 * 106 kW, ini adalah Angara-Yeniseisy kaskade dengan kapasitas 6 * 106 kW, dll.

Aspek negatif dari pembangkit listrik tenaga air termasuk banjir lahan pertanian dan hutan, perubahan pola alami aliran sungai dan gangguan iklim wilayah sekitarnya, serta kerusakan perikanan. Selain itu, pembangunan pembangkit listrik tenaga air memerlukan investasi modal yang besar karena besarnya volume pekerjaan konstruksi dan instalasi.

Daya nuklir

Arah utama energi nuklir adalah produksi listrik di pembangkit listrik tenaga nuklir, tetapi pembangkit listrik tersebut juga melepaskan panas. Saat ini di Rusia terdapat 30 unit pembangkit yang beroperasi di 9 PLTN dengan total kapasitas 21,24 GW. Ini adalah Smolensk, Tver, Kursk, Novo-Voronezh, St. Petersburg (Lomonosovo, Sosnovy Bor), Balakovo (Volga atas), Kostroma, Kola, Dmitrovgrad (Volga tengah), Beloyarsk dan Bilibinsk, yang memiliki 1 unit daya, Rostov ( 1 unit daya ditugaskan).

Setiap tahun pembangkit listrik ini menghasilkan 100 - 110 miliar kWh energi listrik, yaitu sekitar 13% dari total produksi di negara ini dan 27% di negara bagian Eropa. Tingkat pemanfaatan instalasi adalah 55 - 56% dan sesuai dengan total kebutuhan listrik dalam negeri. Tarif listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir lebih rendah dibandingkan tarif energi yang dihasilkan oleh pembangkit listrik tenaga panas, termasuk gas.

Pembangkit listrik tenaga nuklir pertama dibangun pada tahun 1954 di Obninsk (5000 kW).

Energi nuklir modern didasarkan pada reaksi yang terjadi di dalam inti atom.

Energi nuklir adalah energi interaksi kuat inti atom dengan partikel elementer, atau dengan inti lain, yang mengarah pada transformasi inti (atau inti).

Interaksi partikel-partikel yang bereaksi terjadi ketika mereka saling mendekat pada jarak 10-13 cm akibat aksi gaya nuklir.


Informasi terkait.


Kotoran apa yang ada di dalam air?
Air alami mengandung sejumlah besar kotoran yang berbeda. 1 cm3 air minum mengandung sekitar 10 ribu miliar molekul pengotor yang masuk ke dalam air pada berbagai tahap siklus alaminya. Ketika uap air mengembun di atmosfer, air turun dalam bentuk hujan dan salju, oksigen, nitrogen, karbon dioksida, serta zat-zat penyusun berbagai gas buang dan gas buang larut di dalamnya. Melewati tanah, air bertemu dengan unsur batuan (garam, silikat) dan zat organik, melarutkannya.
Dengan adanya oksigen, nonlogam diubah menjadi mineral dan asam lainnya (karbonat, nitrat, sulfat, fosfat). Asam, berinteraksi dengan batu kapur dan batuan lainnya, menghasilkan bikarbonat kalsium, magnesium, besi, yang sangat larut dalam air. Karena kelarutannya yang rendah, silikat masuk ke dalam air dalam jumlah yang lebih kecil. Ketika air disaring melalui tanah, terjadi adsorpsi pertukaran ion; kompleks tanah menahan fosfat dengan baik; Ion Na+ yang terserap oleh tanah ditukar dengan ion K+. Itulah sebabnya dalam air dari sumber permukaan konsentrasi ion Na+ rata-rata 10 kali lebih tinggi dibandingkan konsentrasi ion K+. Komposisi mineral air permukaan (sungai, danau, waduk) bergantung pada sifat tanah tempat pengumpulan air sungai, serta kondisi meteorologi dan waktu dalam setahun. Selama periode banjir musim semi, air mengandung garam dalam jumlah minimal dengan kandungan partikel tersuspensi yang signifikan, yang terbawa oleh aliran air lelehan dari permukaan tanah. Berbagai air limbah industri dan domestik dapat masuk ke air alami sungai, yang juga membawa kotoran ke dalamnya.

Menurut komposisi kimianya, pengotor pada perairan alami dibedakan menjadi mineral dan organik. Pengotor mineral antara lain nitrogen, oksigen, karbon, belerang dalam bentuk amonia, metana, hidrogen sulfida; berbagai garam, asam dan basa, yaitu larutan berair sebagian besar terdisosiasi menjadi ion-ion. Ketika menggunakan air alami untuk kebutuhan teknologi dalam industri pangan, perlu diperhatikan kemampuan kation tersebut untuk membentuk senyawa yang sedikit larut dengan anion bahan baku pangan. Perairan alami mungkin mengandung ion Na+ dan K+ dalam jumlah banyak, yang tidak seperti ion Ca2+ dan Mg2+, tidak membentuk senyawa yang sedikit larut dengan anion bahan baku makanan. Ion besi dalam air alami dapat berbentuk (Fe2+) dan teroksidasi (Fe3+). Di air tanah, besi biasanya ditemukan dalam bentuk ionik berupa Fe2+, yang dengan adanya oksigen terlarut dioksidasi menjadi Fe3+ dan dihidrolisis menjadi hidroksida yang sedikit larut, membentuk larutan koloid atau suspensi halus. Di perairan permukaan, besi dapat menjadi bagian dari zat organik, di mana bakteri besi berkembang. Sebagian besar komponen garam air adalah HCO3-, CO2- dan karbon dioksida terhidrasi H2CO3 (asam karbonat). Rasionya dalam larutan air mematuhi hukum disosiasi dan bergantung pada pH. Pada pH=4,3, seluruh karbon dioksida yang terkandung dalam air diwakili oleh CO2 dan H2CO3. Dengan meningkatnya pH, bagian CO2 berkurang seiring dengan peningkatan bagian HCO3-; pada pH = 8,35, hampir seluruh karbon dioksida berbentuk HCO3-, dan pada pH = 12 - hanya berupa CO32-.

Untuk mempertahankan konsentrasi HCO3 tertentu dalam suatu larutan, jumlah CO2 yang setara harus ada di dalam air. Kesetimbangan ini dapat bergeser ketika larutan berair bersentuhan dengan udara atau selama proses penjenuhan (saturasi CO2) larutan. Akibatnya, kandungan CO2 bisa menjadi lebih besar atau lebih kecil dari nilai yang sesuai dengan kandungan kesetimbangan dalam sistem HCO3- - CO2. Dengan adanya Ca2+, kelebihan CO32- menentukan pengendapan fase padat CaCO3 dari larutan, dan kekurangan ion CO32- menentukan pembubaran CaCO3. Ion klorida (Cl-) tidak menghasilkan garam yang sedikit larut dengan kation. Ion sulfat (SO42-) menghasilkan garam yang sedikit larut hanya dengan Ca2+. Pada suhu tinggi, konsentrasi pengotor organik dan tidak adanya oksigen, sulfur dari anion SO42- dapat direduksi menjadi S2-. Dalam hal ini, air memperoleh bau hidrogen sulfida (H2S) yang tidak sedap.

Senyawa silikon asam banyak ditemukan di perairan alami. Asam ini sedikit larut pada nilai pH normal air dan mampu membentuk larutan koloid (kelarutan H2SiO3 pada 20°C adalah 0,15 g/kg). Air mengandung brom, arsenik, molibdenum, timbal dan beberapa elemen lainnya dalam konsentrasi yang sangat rendah (hingga 10-5 g/kg). Komposisi pengotor mineral pada perairan alami biasanya ditandai dengan anion yang unggul. Pada perairan hidrokarbonat, anion yang unggul adalah HCO-, pada perairan sulfat - SO42-, pada perairan klorida - Pengotor Cl-Organik masuk ke dalam air akibat matinya flora dan fauna, serta limbah rumah tangga dan industri, air limbah. dari perusahaan industri makanan. Akibat pencucian tanah dan rawa gambut, zat humat, termasuk asam humat dan garamnya, masuk ke perairan terbuka. Air seperti itu punya kuning. Kandungan senyawa humat individu dapat mempengaruhi proses penjernihan air secara signifikan. Kotoran organik merupakan penyebab utama warna, rasa, dan bau air yang tidak sedap.

Kotoran di perairan alami berbeda dalam tingkat penyebarannya. Tergantung pada ukuran partikelnya, larutan bersifat benar (diameter partikel 10-7 cm), koloid (diameter partikel 10-7-10-5 cm) dan suspensi (diameter partikel 10-5 cm).Solusi sejati adalah sistem homogen, di dalam dimana partikel-partikelnya terdistribusi dalam air dalam bentuk molekul dan ion individu.Larutan koloid bersifat heterogen, di dalamnya partikel-partikel tersebut terdistribusi dalam bentuk aglomerat dari sejumlah besar molekul dan permukaan pemisah antara fase padat dan air. partikel koloid berukuran kecil, tidak dipisahkan dari air menjadi sedimen oleh gaya gravitasi dan tidak kehilangan kemampuannya untuk berdifusi. Larutan koloid dicirikan oleh hamburan cahaya, yang menyebabkan air menjadi buram. Partikel yang terdispersi kasar (tersuspensi) memiliki massa lebih besar dari pengotor koloid dan praktis tidak mampu berdifusi. Seiring berjalannya waktu, pengotor ini mengendap atau mengapung ke permukaan. Pengotor tersebut menentukan kekeruhan air. Di perairan alami, lumpur, pasir, dan partikel tanaman berada dalam suspensi. Air alami juga mengandung berbagai gas yang berasal dari alam, yang kelarutannya dalam air bergantung pada sifat kimia gas, suhu, derajat mineralisasi air, dan tekanan di mana gas berada di atas air. CO2 dan H2S sangat larut dalam air, yang biasanya membentuk asam karbonat dan hidrosulfida dengan air. Dengan buruk
CH4, N2, O2, H2, Ar, Dia larut. Mereka praktis tidak melakukan interaksi kimia dengan air dan berada dalam keadaan terdispersi secara molekuler. Dengan meningkatnya suhu dan meningkatnya komposisi zat mineral, kelarutan gas menurun. Pada suhu konstan, kelarutan gas menurut hukum Henry berubah berbanding lurus dengan tekanan. Oleh karena itu, biasanya, semakin dalam asupan air dari sumur artesis, semakin banyak air yang jenuh dengan gas. Ketika air tersebut mencapai permukaan, ketika elastisitas gas di dalam air menjadi lebih besar daripada di atmosfer, pelepasannya yang intens diamati. Gas seperti itu disebut spontan, dan air disebut karbonasi. Air alami, selain mineral dan zat organik, tercemar oleh pengotor biologis. Air mengandung berbagai mikroorganisme. Selain itu, mungkin mengandung jamur, bakteri, ragi, jamur, ganggang, ciliate, telur cacing, dll. Berkembang di dalam air, mikroorganisme dapat mengurangi kandungan zat organik di dalamnya, memineralisasinya, sehingga membantu memurnikannya.
Mikroorganisme patogen (penyebab penyakit) dapat menyebabkan penyakit menular pada manusia (disentri, kolera, demam tifoid, polio, dll), sehingga air minum harus dimurnikan secara biologis.

  • Kecelakaan di fasilitas kimia berbahaya, karakteristik medis dan taktisnya.
  • Gambaran umum tentang hukum tata negara Ukraina.
  • Adaptasi. Ciri-ciri adaptasi. Konsep dasar pendekatan adaptasi
  • Pelanggaran administratif dan kejahatan: karakteristik komparatif.
  • Arteri. Ciri-ciri morfo-fungsional. Klasifikasi, perkembangan, struktur, fungsi arteri. Hubungan struktur arteri dengan kondisi hemodinamik. Perubahan terkait usia.

    • Perkenalan

    Pengolahan air industri adalah serangkaian operasi yang memastikan pemurnian air - menghilangkan kotoran berbahaya yang berada dalam keadaan terlarut, koloid, dan tersuspensi dari dalamnya.

    Bahayanya pengotor yang terkandung dalam air ditentukan oleh proses teknologi yang menggunakan air. Pengotor air bervariasi dalam komposisi kimia dan dispersinya. Suspensi yang kasar menyumbat saluran pipa dan peralatan sehingga menimbulkan kemacetan lalu lintas yang dapat menyebabkan kecelakaan. Kotoran yang ditemukan dalam air dalam keadaan koloid menyumbat membran elektroliser, menyebabkan air berbusa dan meluap di dalam perangkat. Kerugian besar pada siklus produksi

    oleskan garam dan gas yang dilarutkan dalam air yang membentuk kerak

    dan menyebabkan kerusakan permukaan logam akibat korosi.

    Dengan demikian, pengolahan air industri adalah proses yang kompleks dan panjang yang mencakup operasi utama berikut: sedimentasi, koagulasi, filtrasi, pelunakan, desalting, desinfeksi, dan degassing.

    Ciri-ciri perairan alami dan pengotornya

    Air adalah salah satu unsur paling umum dalam senyawa Bumi. Total massa air di permukaan bumi diperkirakan 1,39. 10 18 ton Sebagian besar ditemukan di laut dan samudera. Air tawar yang tersedia untuk digunakan di sungai, kanal dan waduk adalah 2. 10 14 ton Cadangan stasioner air tawar yang layak digunakan hanya berjumlah 0,3% dari volume hidrosfer.

    Industri kimia merupakan konsumen air terbesar. Perusahaan kimia modern mengkonsumsi hingga 1 juta m 3 air per hari. Koefisien konsumsi air dalam (m³/t) dalam produksi: asam nitrat – hingga 200, amonia – 1500, sutra viscose – 2500.

    Air proses yang digunakan dalam produksi dibagi menjadi pendingin, proses dan energi.

    Air pendingin berfungsi untuk mendinginkan zat dalam penukar panas. Itu tidak bersentuhan dengan aliran material.

    Proses air pada gilirannya, ini dibagi menjadi pembentukan sedang, pencucian dan reaksi. Air pembentuk media digunakan untuk pelarutan, pembentukan suspensi, pergerakan produk dan limbah (hydrotransport); air bilasan – untuk mencuci peralatan, produk berbentuk gas (penyerapan), cair (ekstraksi) dan padat; air reaksi - sebagai reagen, serta agen distilasi azeotropik. Air proses bersentuhan langsung dengan aliran material.

    Air energi digunakan dalam produksi uap (untuk menggerakkan pembangkit uap) dan sebagai fluida kerja saat memindahkan panas dari sumber ke konsumen (air panas).

    Sekitar 75% air yang digunakan dalam industri kimia digunakan untuk peralatan proses pendinginan. Sisa airnya digunakan terutama sebagai reagen kimia, ekstraktan, penyerap, pelarut, media reaksi, bahan pengangkut, air umpan dalam boiler pemulihan, untuk pembentukan bubur dan suspensi, untuk mencuci produk dan peralatan.

    Sumber utama yang memenuhi kebutuhan air teknis dan domestik adalah air alami.

    Perairan alami adalah sistem dinamis kompleks yang mengandung gas, mineral, dan zat organik yang benar-benar terlarut, koloid, atau tersuspensi.

    berdasarkan komposisi kimia menjadi organik (asam humat, asam fulvat, lignin, bakteri, dll) dan anorganik (garam mineral, gas N, O, CO, HS, CH, NH, dll).

    dengan dispersi. Ada empat kelompok.

    Ke kelompok pertama memasukkan zat tersuspensi dalam air zat yang tidak larut. Ukuran pengotor ini berkisar dari suspensi halus hingga partikel besar, yaitu 10 -5 10 -4 cm atau lebih (pasir, tanah liat, beberapa bakteri).

    Ke kelompok kedua Ini termasuk sistem koloid, zat bermolekul tinggi dengan ukuran partikel 10 -5 10 -6 cm.

    Ke kelompok ketiga Diantaranya larutan molekuler dalam air berupa gas dan zat organik dengan ukuran partikel 10 -6 10 -7 cm, Zat tersebut terdapat di dalam air dalam bentuk molekul yang tidak terdisosiasi.

    Ke kelompok keempat Ini termasuk larutan ionik dari zat yang terdisosiasi menjadi ion dalam air dan memiliki ukuran partikel kurang dari 10 -7 cm Dalam keadaan benar-benar larut, sebagian besar terdapat garam mineral yang memperkaya air dengan Na, K, NH, Ca, Mg , Kation Fe, Mn dan anion HCO, CI, SO, HSiO, F, NO, CO, dll.

    Komposisi dan jumlah pengotor terutama bergantung pada asal air. Berdasarkan asalnya, air atmosfer, permukaan dan air bawah tanah dibedakan.

    Perairan atmosfer– air hujan dan salju dicirikan oleh kandungan pengotor yang relatif rendah. Perairan ini sebagian besar mengandung gas terlarut (N, CO, O, gas emisi industri) dan hampir sama sekali tidak mengandung garam terlarut. Air atmosfer digunakan sebagai sumber pasokan air di daerah kering dan kering.

    Permukaan air– ini adalah perairan waduk terbuka: sungai, danau, laut, kanal, waduk. Komposisi perairan ini mencakup gas terlarut, mineral dan zat organik, tergantung pada kondisi iklim, tanah dan geologi, praktik pertanian, perkembangan industri dan faktor lainnya.

    Air laut memiliki kandungan salinitas yang tinggi dan mengandung hampir seluruh unsur yang terdapat di dalamnya kerak bumi. Sebagian besar air laut mengandung natrium klorida (hingga 2,6% dari seluruh garam).

    Air tanah– perairan sumur artesis, sumur, mata air, geyser – dicirikan oleh kandungan garam mineral yang signifikan yang tercuci dari tanah dan batuan sedimen, serta sejumlah kecil bahan organik. Kapasitas penyaringan tanah menentukan tingginya transparansi air tanah.

    Tergantung pada kandungan garamnya, perairan alami dibagi menjadi air tawar– kandungan garam hingga 1 g/kg; payau – 1 10 g/kg dan asin – lebih dari 10 g/kg.

    Perairan juga dibedakan berdasarkan anion yang dominan di dalamnya: perairan jenis hidrokarbonat dengan anion dominan HCO atau jumlah anion HCO dan CO; perairan sulfat; perairan klorida. Sungai-sungai di zona tengah Rusia bagian Eropa sebagian besar berjenis hidrokarbonat.


    1 | | | | | | | | | |
    • Mandi.
      Mandi adalah prosedur air di mana seluruh tubuh atau bagian-bagiannya direndam dalam air. Mereka digunakan untuk tujuan higienis, preventif atau terapeutik. 1
    • Berenang di sungai, danau atau laut adalah salah satu yang paling banyak dilakukan cara yang efektif pengerasan
    • Mandi terapeutik dengan berbagai bahan tambahan.
      Sebelum mandi terapi, Anda harus mencuci tubuh dengan sabun. Ini akan meningkatkan penetrasi zat bermanfaat melalui kulit, dan karenanya meningkatkan efek menguntungkannya bagi tubuh.
    • Reaksi tubuh apa terhadap prosedur air yang dianggap normal? Hal ini dibuktikan dengan keadaan relaksasi dan ketenangan umum, perbaikan suasana hati selanjutnya, melemahnya atau hilangnya gejala nyeri sepenuhnya.
    • Kami mengundang Anda untuk membiasakan diri dengan metode pembersihan tubuh dari racun menggunakan air terstruktur, yang dikembangkan oleh Akademisi Alekseev.
    • Para pendukung hidroterapi, khususnya Doctor of Medicine Fireydon Batmanghelidj, penulis buku terkenal di dunia tentang air, percaya bahwa “dehidrasi kronis yang tidak disengaja pada tubuhlah yang dapat menjadi penyebab penyakit.
    • Selepas mandi di Rus' mereka selalu minum teh dengan selai dan madu. Anehnya, minuman hangat ini sangat ampuh menghilangkan rasa haus dan mendinginkan tubuh yang panas.
    • Sebelum memasuki ruang uap, pastikan untuk mandi air hangat selama 2-4 menit. Prosedur ini akan mempersiapkan Anda menghadapi suhu yang lebih tinggi.
    • Mustahil membayangkan pemandian Rusia sungguhan tanpa mengukus dengan sapu. Dengan penggunaan alat pijat ini dengan terampil, Anda dapat secara signifikan meningkatkan efek keseluruhan dari prosedur mandi.
    • Disarankan untuk memanen bahan mentah sebagian besar sapu pada bulan Mei-Juni. Satu-satunya pengecualian adalah sapu kayu ek dan kayu putih: yang terbaik adalah memotong cabangnya pada bulan Agustus-September.
    • Tidak ada satu pun makhluk hidup di bumi yang bisa hidup tanpa air. Jika seekor hewan dapat hidup tanpa makanan selama beberapa minggu, maka tanpa minum ia akan mati dalam beberapa hari.
    • Pembungkus jangka pendek yang berlangsung dari 5 hingga 10 menit direkomendasikan untuk neurosis yang disertai dengan depresi parah pada sistem saraf, serta untuk menurunkan suhu tubuh selama kondisi demam.
    • Selama menghirup uap, uap cairan dihirup, yang telah ditambahkan infus herbal atau bahan obat apa pun.
    • Untuk manusia modern air telah kehilangan sifat magisnya, tetapi beberapa kualitasnya masih belum ada penjelasan ilmiah, yang berarti mereka setidaknya layak untuk kita kejutkan.
    • Mandi kaki bisa berupa air panas, hangat, sejuk, dingin, atau kontras. Prosedur dingin, sejuk dan kontras menyegarkan dan membantu mengeraskan tubuh.
    • Orang-orang telah mengetahui khasiat penyembuhan dari mandi sejak dahulu kala. Pemandian digunakan oleh orang Mesir, Sumeria, Fenisia, Skit, Persia, Slavia, dan masyarakat kuno lainnya. Para pendeta Mesir mengukus empat kali pada siang hari: dua kali pada siang hari dan dua kali pada malam hari.
    • Semua orang tahu bahwa air itu keajaiban terbesar alam, yang tanpanya tidak akan ada kehidupan di Bumi. Namun hanya sedikit orang yang memikirkan fakta bahwa dengan bantuannya Anda dapat meningkatkan kesehatan tubuh, mencegah penyakit, dan bahkan menyembuhkan beberapa penyakit.
    • Air adalah salah satu bahan pengerasan yang paling kuat dan efektif. Saat direndam dalam air dingin, pembuluh kulit berkontraksi, menjadi pucat, dan aliran darah dari pinggiran diarahkan ke organ dalam.
    • Menuangkan bisa bersifat umum atau sebagian. Penyiraman secara umum memiliki efek merangsang, menyegarkan dan menyegarkan dengan sempurna.
    • Mandi kontras meningkatkan vitalitas, menguatkan tubuh, dan mengaktifkan sirkulasi darah.
    • Mendinginkan kaki secara refleks mempengaruhi pembuluh darah selaput lendir nasofaring, akibatnya suhunya menurun tajam.
    • Banyak cerita rakyat yang membicarakan tentang air “hidup” dan “mati”, namun ternyata air itu benar-benar ada dan tidak bisa diperoleh dengan bantuan sihir.
    • Jika Anda mengonsumsi garam setiap hari, minumlah air yang cukup untuk menghilangkan kelebihan garam dari tubuh Anda. Kenaikan berat badan secara tiba-tiba menandakan Anda sudah melebihi asupan garam.
    • Tanpa air tidak akan ada kehidupan di planet ini. Tapi airnya harus benar!
    • Persiapan untuk prosedur mandi.
      Persiapan untuk prosedur mandi mencakup beberapa poin: menciptakan rasio yang benar antara suhu dan kelembaban di pemandian, menyiapkan uap dan, jika Anda akan mengunjungi pemandian Rusia, maka sapu. Jadi, hal pertama yang pertama.
    • Mandi uap.
      Sebastian Kneipp dan tabib tradisional Matvey Prosvirnin berhasil menggunakan mandi uap untuk mengobati penyakit mata, telinga, tangan dan kaki. Prosedur ini juga membantu membersihkan tubuh dari racun.
    • Mandi tangan.
      Mandi tangan sebaiknya dilakukan di ember atau baskom. Otot-otot harus benar-benar rileks selama prosedur, sehingga lengan harus ditekuk pada sendi siku.
    • Prosedur pengerasan air. Pencucian.
      Pencucian dibagi menjadi umum dan lokal (untuk masing-masing bagian tubuh). Prosedurnya dilakukan dengan spons yang dibasahi air dingin atau handuk terry.
    • Beberapa kata tentang pasangan itu
      Pada gejala pertama pilek, masuk akal untuk pergi ke pemandian dan mandi uap, tetapi jika suhu tubuh Anda tinggi, tetaplah di rumah, jika tidak, Anda hanya akan memperburuk situasi.
    • Satu sentimeter kubik air laut mengandung 1,5 g protein dan banyak nutrisi lainnya. Para ilmuwan telah menghitung bahwa “nilai gizi” Samudera Atlantik diperkirakan mencapai 20 ribu tanaman yang dipanen per tahun di seluruh daratan bumi.
    • Air ada di sekitar kita.
      Total volume air di Samudra Dunia adalah 1370 juta km kubik. Dan hanya 1,1% waduk yang dapat dijadikan sumber air minum.
    • Dan lagi tentang air
      Total cadangan es di Bumi sekitar 30 juta km3. Sebagian besar es terkonsentrasi di Antartika, yang ketebalan lapisannya mencapai 4 km.