Короткі теоретичні відомості. Екомоніторинг водойм за органічними забруднювачами

Екомоніторинг водойм за органічними забруднювачами

Лабораторна робота 3

Тестові запитання для контролю самостійної роботи

1. Вкажіть основні джерела та види антропогенного забруднення водойм.

2. Як здійснюється екомоніторинг водойм?

3. Наведіть види ГДК ШР водойм, вкажіть ЛПШ.

4. Охарактеризуйте класи небезпеки ШР у воді.

5. Яким чином проводиться оцінка ГДС?

6. Як здійснюється контроль забруднювачів водойм?

7. В чому суть фотоелектроколориметричного методу визначення забруднювачів?

8. Охарактеризуйте механічні і механохімічні методи очистки стічних вод.

9. Наведіть хімічні та фізико-хімічні методи очистки води.

10. Дайте характеристику біохімічним методам очистки.

Література [8-11, 13-16, 18-20, 35, 46, 48, 51].

3.1 Мета роботи. Вивчити санітарно-гігієнічну характеристику органічних забруднювачів, методи очистки від них та експериментально визначити концентрацію формальдегіду у воді і оцінити ефективність очистки за допомогою методу адсорбції

Основними джерелами забруднення поверхневих вод органічними забруднювачами є:

- целюлозно-паперова промисловість;

- лакофарбові виробництва, та виробництва органічних розчинників (ацетон, толуол, ксилол, сольвент, уайт-спірит тощо);

- харчова промисловість (жири, органічні залишки);

- транспорт (нафта, нафтопродукти);

- стічні води тваринництва (органічні залишки) та рослинництва (пестициди та органічні добрива).

Методи контролю окремих органічних забруднювачів наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3. 1 – Методи визначення ШР

ШР	Принцип дії	Визначенню
заважають	не заважають
Індикаторний метод (для УГ–2)
Ацетон	Реакція гідрооксиламінгідрохлоридом і бром феноловим синім	Циклогексанон та інші кетони	Ксилол, толуол, етанол, бутанол, бутилацетат, етилацетат, уайт-спірит
Ксилол	Реакція з параформальдегідом в сірчанокислому середовищі	Толуол, сольвент	Ацетон, циклогексанон, етанол, бутанол, етилацетат, етилцелозольв, уайт-спірит, бутилацетат
Сольвент	–//–	Толуол, ксилол	–//–
Толуол	Реакція з сірчанокислим розчином йодиду калію	Уайт-спірит, ксилол, сольвент	–//–
Уайт-спірит	Реакція з йодидом калію в сірчанокислому середовищі	–	Ацетон, етанол, бутанол, етилацетат,
Спектрофотометричний метод
Циклогексанон	Реакція з фурфуролом в лужному середовищі	Кетони	Ксилол, толуол, етанол, бутанол, етилацетат, уайт-спірит, бутилацетат
Бутилацетат, етилацетат	Реакція з гідроксиламіном в лужному середовищі	Ефіри оцтової кислоти	Ксилол, толуол, етанол, сольвент, циклогексанон, уайт-спірит
Титриметричний метод
Етилцелозольв	Окиснення дихроматом калію в сірчанокислому середовищі	Етанол, бутанол, ацетон	Ксилол, толуол, сольвент, уайт-спірит, циклогексанон
Газо хроматографічний метод
Етиловий та бутиловий спирти	Газоадсорбційна хроматографія з використанням вогняноіонізаційного детектора.	–	–

Для очистки стічних вод від органічних забруднювачів застосовують такі методи.

Адсорбція. Цей метод, як правило, використовують у комбінації з іншими, зокрема для початкового виділення грубодисперсних домішок механічними методами і коагуляцією. Потім молекулярно-розчинені домішки органічних речовин видаляють шляхом адсорбції на активованому вугіллі (табл. 3.2), яке крім речовин, що погіршують смак і запах води, сорбує також гербіциди, інсектициди, віруси тощо. Відпрацьоване активоване вугілля регенерують відгонкою адсорбованих домішок парою, якщо вони використовуються, або деструктивною регенерацією, якщо адсорбовані домішки знешкоджуються.

Таблиця 3.2 – Характеристика деяких марок активованого вугілля

Марка	WS, см^3/г	W01, см^3/г	W02, см^3/г	B01·10^6, град^–2	B02·10^6, град^–2
АГ–3	0,891	0,3	–	0,7–0,8	–
БАУ	1,5	0,22	–	0,55	–
АР–№	0,7	0,19	0,18	0,74	3,42
КАД йодний	1,0	0,23	0,13	0,7	3,1
КАД молотий	–	0,12	–	1,08	–
СКТ	0,98	0,5	–	0,83	–
	Примітка.W01 – об’єм мікропор, W02 – об’єм макропор. Що стосується макропор та перехідних пор, то їх сорбційна активність виявляється тільки сорбцією речовини, поверхнею стінок та кількістю сорбованої на них речовини і є значно меншою, ніж в мікропорах. Тому макропори та перехідні пори є шляхами підводу сорбату до мікропор. Другою важливою величиною активованого вугілля є структурно-енергетична константа B, град^–2. Вона може приводитись для мікропор та супермікропор (B01, B02). Характеристиками активованого вугілля також є: насипна маса, г/см^3; механічна міцність, %; діаметр зерен, мм; ціна за 1 т, грн. тощо.

Застосування принципу завислого (киплячого) шару адсорбенту для сорбції забруднювальних органічних речовин дає змогу вирішити завдання безперервної заміни адсорбенту в установці (рис. 3.1), спрощує регенерацію відпрацьованого вугілля. Крім того, при цьому можна запобігти замулювання шару адсорбенту і застосовувати дрібні фракції активованого вугілля (0,2—0,5 мм). Це дає змогу значно скоротити час досягнення адсорбційної рівноваги. Адсорбцію можна здійснювати як в одному адсорбері, так і в блоці з двох або трьох послідовно з'єднаних апаратів.

Видалення фенолів та інших органічних сполук із стічних вод здійснюють за допомогою екстракції. Екстракція ґрунтується на неоднаковому розподілі компонентів розчину між двома фазами, які утворюються при застосуванні органічної речовини — екстрагента (триетиламін, діетилметиламін, дипропіламін та ін.). Схема очищення води амінами наведена на рисунку 3.2. Процес відбувається в протитечійному екстракційному апараті 1, де солона вода контактує з розчинником, який переміщується згори вниз. Екстракт, що містить прісну воду, спрямовується через систему теплообмінників 2 і нагрівник 3 усепаратор гравітаційного типу 4, де в результаті підвищення температури і зміни розчинності відбувається розділення фаз. Відокремлений розчинник через теплообмінник 2 і холодильник 7 повертається в цикл, а опріснена вода і рафінад із залишками амінів прямують на вилучення розчинника в десорбційні апарати 5 і 6.

Термічний метод полягає в спалюванні токсичних органічних речовин, що містяться в стічних водах. В результаті утворюються нетоксичні газоподібні продукти горіння й тверді речовини, які можна використовувати. Цей метод застосовується для знешкодження сульфатних лугів целюлозно-паперової промисловості, стоків анілінофарбової промисловості, у виробництві нітросполук. Стоки попередньо упарюються, а потім надходять у топку циклонного типу, де згоряють у розпиленому вигляді.

Ефективним методом видалення органічних домішок з води є біохімічний. Методи біологічного очищення ґрунтуються на застосуванні різних мікроорганізмів. Розрізняють аеробний процес, який здійснюється за на­явності кисню, і анаеробний – без доступу кисню. Анаеробне очищення застосовують як перший ступінь для підготовки до наступного аеробного очищення стічних вод з високою концентрацією органічних забруднень.

Біологічне аеробне очищення здійснюють штучними методами: у біофільтрах, аеротенках, окситенках та природними засобами: на зрошувальних,фільтраційних полях та в біологічних ставках. Біофільтри будують у вигляді залізобетонних резервуарів діаметром до 30 м і заввишки: низькі – 1,5–2 м, високі – 2–4 м і баштові – 10–20 м. На дірчасте днище резервуара накладають щебінь, гальку, керамзит або ґратчасті блоки з пластмаси. На поверхні укладених матеріалів поселяють мікроорганізми, які живляться органічними домішками стічних вод. Мікроорганізми перетворюють органічні речовини на неорганічні (переважно на вуглекислий газ і воду або метан, аміак та ін.). Біофільтри доцільно застосовувати в районах з теплим кліматам для стічних вод з БПК не більш як 400–500 мг О₂/л.

Аеротенки являють собою відкриті резервуари завдовжки до 100 м і більше, завширшки до 10 м і глибиною до 5 м. В аеротенки постійно нагнітають повітря. Стічні води очищають методом “чистих культур” або за допомогою активного мулу. “Чиста культура” – це вирощені популяції мікроорганізмів, які живляться певними речовинами (наприклад, фенолом, роданідами і ціанідами з концентрацією до 100 мг/л і більше). Активний мул — це різноманітні бактерії, одноклітинні організми (інфузорії, амеби, туфельки тощо), які живляться органічними домішками стічних вод. У мулі залежно від виду виробництва розвиваються певні групи мікроорганізмів. Проте певна частина їх є спільною для всіх видів мулу: завжди присутні неспороносні бактерії роду псевдомонас, сарцини, а також інші бактерії й мікрококи. Для очищення стічних вод харчових виробництв використовують також різні водорості, нафтохімічної промисловості — мікроорганізми з роду нокардія і культури дріжджів. Приріст активного мулу періодично виводять з апарата і після зне­заражувальної обробки його можна використовувати як добриво. В окитенках (закриті резервуари) активний мул продувається технічним киснем або повітрям. Ефективність очистки підвищується.

Поля зрошування, поля фільтрації та біологічні ставки належать до ґрунтових методів біологічного очищення. На полях зрошування одночасно з очищенням стічних вод вирощують різні культури рослин. Якщо на ділянках не вирощують рослини, а тільки очищають стічні води, їх називають полями фільтрації. Цей спосіб знайшов обмежене застосування, оскільки потребує рівні ділянки ґрунтів з доброю фільтрувальною здатністю.

Біологічні ставки облаштовують каскадом по 3—5 водойм глибиною 1—1,5 м. Оскільки процеси біологічного очищення відбуваються повільно, вода в ставках має перебувати не менш як 20 діб. Біологічні ставки часті­ше використовують після попереднього очищення іншими методами, як буфер перед водоймою, в яку скидають очищену воду.

Дата добавления: 2015-05-26