Влияние предприятия на атмосферный воздух

Каталитический метод основан на превращении вредных компонентов промышленных выбросов в менее вредные или безвредные вещества в присутствии катализаторов. Иногда образующиеся продукты каталитического превращения остаются достаточно токсичными, однако они легко удаляются из системы в виде утилизируемых в дальнейшем продуктов. Так, хорошо известен жидкофазный каталитический метод окисления диоксида серы, где в качестве катализатора используются Fe2t и Мп2+. В абсорбер, орошаемый водным раствором солей железа или марганца, поступает дымовой газ. Орошающий раствор поглощает из газа SO2:

SO2+H2O H2SO3

H2SO3 H+ + HSO3-

HSO3-+O2

При этом образуется 20%-ная серная кислота, содержащая ионы железа или марганца. Она может быть использована в сельском хозяйстве как мелиорант солонцов содового засоления.

Аналогичные газы, содержащие диоксид серы, можно окислять на твердофазных катализаторах (оксидах ванадия, железа, меди или хрома, либо полиоксидных катализаторах), предварительно подогрев газы до 400-500°С.

Образовавшийся триоксид серы SO3 затем поглощается водой с получением серной кислоты.

Термический метод предусматривает высокотемпературное сжигание вредньгх примесей, которые содержатся в технологических выбросах. Его применяют для удаления, например, углеводородов, монооксида углерода и др. Для осуществления дожигания (реакции окисления) необходимо поддержание высокой температуры очищаемого газа и наличие достаточного количества кислорода.

Методы очистки сточных вод от взвешенных примесей

Для механической очистки применяют следующие сооружения: решетки, на которых задерживаются грубые примеси размером больше 5 мм; сита, задерживающие примеси СВ размером до 5 мм; песколовки, служащие для задержания минеральных загрязнений СВ, пре имущественно песка; жироловки, маслоловушки, нефтеловушки, смо-лоуловители для улавливания из СВ соответствующих загрязнений, более легких, чем вода; отстойники для осаждения взвешенных веществ с удельным весом больше единицы.

Принцип действия песколовки основан на том, что под влиянием сил тяжести частицы, удельный вес которых больше, чем удельный |вес воды, по мере движения их вместе с водой в резервуаре оседают на дно. В соответствии с закономерностями гидравлики потока песчинки уносятся вместе с водой только при определенной скорости речения. При снижении этой скорости крупицы песка оседают на |дно резервуара, а вода течет дальше.

Песколовки бывают горизонтальные, в которых вода движется в Горизонтальном направлении, вертикальные, в которых вода движется вертикально вверх) и круглые с винтовым поступательно-вращательным) движением воды.

В последних песколовках происходят процессы, аналогичные явлениям, наблюдаемым в чайной чашке. При перемешивании налитого в чашку чая чаинки собираются в центре чашки. При круговом движении СВ в круглой песколовке крупные частицы песка аналогичным образом собираются в ее центре. Через устроенное в центре ^песколовки отверстие они попадают в специальную камеру.

При механической очистке из производственных СВ путем процеживания, отстаивания и фильтрования удаляется до 90% нерастворимых механических примесей различного характера (песок, глинистые частицы, окалина и другие), а и бытовых СВ -- до 60%.

В целях очистки СВ от нефтепродуктов также широко применяется метод отстаивания, который в данном случае основан на способности самопроизвольного разделения воды и нефтепродуктов. Частицы последних под действием сил поверхностного натяжения приобретают сферическую форму, и их размеры находятся в диапазоне от 2 до 3*102 мкм. В основе процесса отстаивания лежит принцип выделения нефтепродуктов под действием разности плотностей воды и частиц масла. Содержание нефтепродуктов в стоках находится в широких пределах и составляет в среднем 100 мг/л.

Вьщеление нефтепродуктов производится в нефтеловушках (рис. 18.7). Грязная вода подается в приемную камеру и, пройдя под перегородкой, попадает в отстойную камеру, где и происходит процесс разделения воды и нефтепродуктов. Очищенная вода выводится из нефтеловушки, а нефтепродукты образуют пленку на поверхности воды и удаляются специальным устройством. Подобным образом устроены жироловушки, маслоловушки и смололовушки, использующие принцип разности плотности воды и загрязнений, более легких (например, масло), чем вода.

Методы очистки сточных вод от вредных веществ

Химические методы применяются для очистки производственных СВ. Основными приемами являются нейтрализация и окисление-восстановление, они могут применяться и как самостоятельные, и как вспомогательные в сочетании с другими. Производственные технологические процессы проходят как в кислых (избыток ионов FT), так и в щелочных (избыток ОН") средах, что приводит к появлению соответствующих стоков. Сбалансировать количество ионов Н+ и ОН" -- в этом состоит суть метода нейтрализации при очистке стоков.

Рациональным является взаимное объединение кислых и щелочных стоков. Водоотведение кислых и щелочных стоков по единой системе трубопроводов не всегда целесообразно, так как это может вызвать выпадение осадков в трубах и, как следствие, засорение сети.

В целях нейтрализации кислых вод применяют щелочные реагенты: известь СаО, гашеную известь Са(ОН)2, кальцинированную соду Na2CO3, каустическую соду NaOH, аммиачную воду, а также фильтрование через нейтрализующие материалы (известняк, доломит, магнезит, мел).

Для нейтрализации щелочных вод наиболее часто применяются кислоты: серная, соляная, азотная, реже уксусная. Возможно использование для этих целей также дымовых газов, содержащих СО2, SO,NO2.

Сточные воды, содержащие окисленные переменно валентные элементы (Cr6+, Cl1-, Cl5+, N3-, N5+ и др.), обезвреживаются в две ступени. На первой -- элементы, находящиеся в высшей (или высокой) степени окисления, восстанавливаются до низшей (или промежуточной) валентности, при которой данный элемент на второй ступени очистки может быть выделен из жидкой фазы в виде осадка, газа или переведен в малотоксичную форму.

Окислительный метод используется при очистке промышленных СВ от токсичных цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов, крезолов и т.д. Реагентами являются хлор и его производные (гиполориты, диоксид, хлораты), кислород, озон, перманганаты, хроматы и бихроматы, пероксид водорода. Восстановительный метод' применяется для очистки СВ от нитритов и нитратов, хроматов и бихроматов, хлоратов и перхлоратов, сульфатов, броматов, иодатов. Восстановителями в этом случае служат окисленные переменновалентные элементы, содержащиеся в сульфитах, сульфидах, солях двухвалентного железа, диоксиде серы (из дымовых газов).

Физико-химические методы также в основном применяются для очистки производственных СВ. Однако в последнее время некоторые из них стали использоваться й при очистке городских СВ. К ним относится, в частности, коагуляция -- процесс укрупнения коллоидных частиц в жидкости за счет электростатических сил межмолекулярного взаимодействия. При первоначальном размере частиц 0,001-- 0,1 мкм после коагуляции их величина достигает 10 мкм и более, т.е. тех размеров, при которых они могут быть выделены механическими методами. Коагуляция не только приводит к слипанию частиц, но и нарушает агрегативную устойчивость полидисперсной системы, в результате чего происходит разделение твердой и жидкой фаз.

Разновидностью коагуляции является процесс флокуляции -- укрупнение мелкодисперсных частиц за счет электростатического взаимодействия под влиянием специально вводимых полиэлектролитов -- флокулянтов. В практике водоочистки наибольшее распространение получили активированная кремнекислота и полиакриламид (ПАА). Доза коагулянтов и флокулянтов зависит от состава обрабатываемых вод и уточняется при пусконаладочных работах на очистных сооружениях.

Флотация -- процесс выделения из воды в пенный слой взвешенных и эмульгированных загрязнений в результате прилипания к пузырькам газа, подаваемого снизу в очищаемой жидкости.

Сорбция -- метод глубокой очистки производственных СВ от растворенных органических и некоторых "неорганических загрязнений. В процессах водообработки она может применяться как самостоятельно, так и в сочетании с другими биологическими, химическими методами. Сорбция позволяет не только выделить и сконцентрировать загрязнения из СВ, но и утилизировать их в технологическом процессе, а очищенные воды использовать в оборотном водоснабжении.

Механизм адсорбции заключается в переходе молекулы растворенного вещества из объема жидкости на поверхность твердого сорбента под действием его силового поля. В качестве сорбентов используют различные естественные и искусственные материалы: золу, коксовую мелочь, торф, цеолиты, активные глины и др. Особенно широко для этих целей применяются активированные угли, удельная поверхность адсорбции достигает 400--900 м2/г.

Для концентрированных СВ, содержащих органические загрязнения, представляющие техническую ценность, эффективным методом очистки является экстракция. Она основана на смешивании двух взаимонерастворимых жидкостей (одна из которых сточная вода) и распределении в них, согласно растворимости, загрязненного вещества.

В качестве экстрагентов используют различные органические вещества: ацетон, хлороформ, бутилацетат, толуол и т.д. Разделение экстрагента и экстрагированного вещества производится перегонкой смеси. Это определяет одно из основных требований выбора экстрагента: разная температура кипения экстрагента и выделяемого вещества. После разделения смеси экстрагент вновь используется в цикле I- очистки вод, а вещество утилизируется.

Ионный обмен -- извлечение катионов и анионов из растворенных в СВ загрязнений при помощи ионитов, являющихся твердыми природными или искусственными материалами (например, искусственные ионообменные смолы). Извлеченные .при помощи ионного обмена вещества в дальнейшем утилизируются или уничтожаются. Катиониты вступают в обмен с катионами, аниониты -- с анионами. Ионный обмен является обратимым процессом:

R-H+PbCl2 (R)2Pb2++2HC1

Катионит Катионит

Несмотря на эффективность и экологичность, ионообменный метод не нашел широкого применения в промышленности из-за дефицита ионообменных смол и необходимости организации реагентного хозяйства для регенерации ионитов.

Биологический метод, описанный выше, является наиболее экологически чистым из всех методов. Один из основных принципов экологии -- «природа знает лучше» -- реализуется здесь микробными сообществами путем превращения сложных экологически опасных веществ в простые, безвредные.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Агроклиматический справочник Краснодарского края. - Краснодар, 1989. 170 с.

География Краснодарского края. - Краснодар: КГУ, 1994. - 282 с.

Мазур И.И., Молдованов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий курс. В 2 т. Учеб. Пособие для вузов /Под редакцией Мазура И.И. - М.: Высшая школа, 1996. - 446 с.

Орлов Д.С., Малинина М. О., Мотузова Г.В. и др., Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь справочник. - М.:Агропромиздат, 1991 - 303 с.

Охрана окружающей среды: Словарь справочник / Сост. Л.П. Шариков.- Л.: «Судостроение», 1978 - 560 с.

Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебник и справ. Пособие. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 672 с.

Степановских А.С. Прикладная экология: охрана окружающей среды. Учебник для вузов. - М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2003.-751 с.

Размещено на Allbest.ru