Материал: 3375

36

4.4 Электрохимические методы очистки сточных вод

Сущность метода заключается в пропускании электрического тока через загрязненные воды. Образующиеся ионы электролитов направляются к аноду и катоду, где разряжаются и дают новые соединения.

4.5 Методы биологической очистки

Применяется как самостоятельный метод или как заключительный этап доочистки после предварительной очистки другими методами. Сущность биологической очистки заключается в минерализации органических загрязнений при помощи биохимических процессов. Такая очистка осуществляется на специальных участках земли - полях орошения или полях фильтрации. На полях орошения одновременно с очисткой вод выращивают кормовые сельскохозяйственные культуры. Другой естественный способ биоочистки сточных вод - биологические пруды. В искусственных условиях биологическая очистка сточных вод производится в биофильтрах или аэротенках. Биофильтры - крупнозернистый материал, покрытый биологической пленкой и микроорганизмами. Аэротенки - железобетонные резервуары, через которые медленно протекают сточные воды, смешанные с активным илом.

На практике во многих случаях приходится применять комбинацию указанных методов. Если в сточных водах имеются весьма вредные примеси, применяют термические методы, позволяющие уничтожить эти вещества.

В целях предохранения водных ресурсов от качественного истощения необходимо сокращать сброс сточных вод (СВ) в реки и переводить предприятия на оборотное замкнутое водоснабжение с повторным использованием очищенных вод в промышленности, теплоэнергетике и для орошения.

4.6 Методы оценки качества сточных вод

Судить о качественных характеристиках воды можно только путем сопоставления измеренных показателей с нормативными. Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с "Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения" (1988).

Правила устанавливают нормируемые значения для следующих параметров воды: содержание плавающих примесей и взвешенных веществ, запах , привкус, окраска, температура воды, значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, состав и предельно допустимая концентрация (ПДК) ядовитых и вредных веществ и болезнетворных бактерий.

За санитарно-гигиеническим состоянием водоемов в пределах населенных пунктов отвечает санитарно-эпидимиологическая служба Министерства здравоохранения России.

37

5ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

ПО ОЧИСТКЕ СТОЧНЫХ ВОД ХИМИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

1Одним из методов очистки сточных вод от фосфата, примеси которого усиливают рост бактерий, является осаждение иона РО43- с помощью коагуляции сульфатом алюминия в щелочной среде (при этом получают

фосфат натрия, который обрабатывают хлоридом кальция с образованием нерастворимого осадка). Напишите молекулярное и ионномолекулярное уравнения последней реакции.

2Удаление аммиака из сточных вод достигается окислением его хлором, бромом или бертолетовой солью (в щелочной среде). Составьте уравнения реакций окисления аммиака бромом (продукты реакции азот и бромоводородная кислота); бертолетовой солью (продукты реакции натриевая селитра, хлорид калия и вода). Какой из способов более безвреден в

экологическом отношении?

3 Ионы свинца, содержащиеся в сточных водах многих предприятий, можно осадить, используя реакцию с карбонатом натрия или гидроксидом кальция. Приведите молекулярные или ионные уравнения этих реакций и объясните, как влияет рН раствора на полноту осаждения свинца в случае использования извести.

4Определите, сколько диоксида серы поступит в атмосферу при сжигании 100 т угля с примесью 2,5 % серы. Какое количество серной кислоты можно получить, если уловить образовавшийся оксид полностью и использовать для производства кислоты. Составьте уравнение реакции и

произведите расчеты.

5Сточные воды кожевенных предприятий содержат ионы хрома (+6) и (+3), из них наиболее токсичными являются соединения хрома (+6). Напишите уравнения реакций, которые нужно произвести для восстановления шестивалентного хрома в трехвалентный с последующим его осаждением. К окислительно-восстановительным реакциям составьте элек-

тронные уравнения, к обменным - ионные.

6Для восстановления хрома (+6) в хром (+3) используют сильные восстановители. Составьте уравнения реакций, уравняйте их методом электронного баланса. Какие из написанных вами реакций могут использо-

ваться в реальной очистке сточных вод?

7Сколько литров газообразного хлора потребуется на обезвреживание газообразного аммиака, присутствующего в количестве 0,1 мас. доли в

200 л сточных вод? Составьте электронные уравнения, произведите расчеты.

8При коррозии технического железа в кислой среде образуются ионы двухвалентного железа. Какими реакциями можно обнаружить их в растворе? Напишите молекулярное и ионное уравнения качественной реакции на ионы железа (+2), а также реакции осаждения ионов двухвалентного железа известью.

38

9Почему нельзя добиться одновременного обезвреживания ионов хрома (+3) и ионов сульфида путем сливания сточных вод после процессов дубления и отмочки? Приведите молекулярное и ионное уравнения совместного гидролиза сульфата хрома (+3) и сульфида натрия. Какие реакции можно провести для перевода иона хрома (+3) в нерастворимое состояние? Напишите уравнения соответствующих реакций в молеку-

лярной и ионно-молекулярной формах.

10 Сколько диоксида серы пойдет на реакцию восстановления хрома (+6) в хром (+3) при восстановлении 2940 кг диохромата калия в кислой среде? Напишите уравнение реакции, составьте электронные уравнения, произведите расчеты.

11 Ионы двухвалентного свинца, содержащиеся в сточных водах, можно осадить взаимодействием их с фосфатом натрия или гидроксидом натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярной и ионной формах, объясните, как влияет рН среды на осаждение ионов свинца.

12 Одним из веществ, применяемых в обработке натуральной кожи, является сульфид аммония. Почему сточные воды таких предприятий обладают запахом сероводорода? Приведите молекулярное и ионное уравнение гидролиза сульфида аммония.

13 Для регенерации олова из луженого железа (консервных банок) их обрабатывают сухим хлором, при этом образуется четыреххлористое олово. Второй способ заключается в обработке отходов крепким гидроксидом натрия с образованием станната натрия. Напишите молекулярное и ионное уравнения. К окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.

14 Одним из методов удаления диоксида серы из дымового газа является метод сульфитной адсорбции, который заключается в образовании гидросульфита натрия, диоксида серы и воды. Полученный продукт можно подвергать термической регенерации на заводах по производству серной кислоты. Составьте молекулярное и ионное уравнения реакции, оцените чистоту метода.

15 Какое количество 1 н. раствора гидроксида кальция необходимо затратить на полное осаждение ионов двухвалентного железа из раствора, содержащего 127 г хлорида железа? Какими другими реагентами можно перевести ионы двухвалентного железа в нерастворимое состояние с целью удаления их из сточных вод? Приведите молекулярные и ионные уравнения реакций.

16 Составьте уравнение реакции, которую необходимо провести, чтобы перевести серу из аниона сульфида в нерастворимое состояние окислением до свободной серы перманганатом калия в кислой среде. Составьте электронные уравнения. Напишите уравнение окисления сероводорода кислородом воздуха.

39

17 Дихромат калия в кислой среде может быть восстановлен диоксидом серы из отходящего дымового газа. Затем сульфат трехвалентного хрома можно обработать известью с образованием осадка. Приведите молекулярное и ионное уравнения реакции. К окислительно-восстановительной реакции составьте электронные уравнения.

18 Сульфидами, образующимися при производстве нефти, на химических производствах, при обработке кож, можно осадить ионы меди (+2) из сточных вод других производств, например, текстильных предприятий. Напишите уравнение реакции в молекулярной и ионной формах.

19 Фосфат-ионы из сточных вод предприятий по производству фосфорных удобрений, химической промышленности можно осадить с помощью хлорида трехвалентного железа - отхода травильного производства. Приведите молекулярное и ионное уравнения реакции.

20 Какие неорганические вещества применяют на деревообрабатывающих производствах, для каких целей они используются, чем их можно заменить, какие основные способы получения этих веществ вы знаете?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

1Коровин, Н. В. Общая химия [Текст] : учеб. / Н. В .Коровин. – 3-е изд., испр. – М. : Высш. шк., 2002. – 558 с.

Дополнительная литература

1Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков [Текст] : учеб. пособие для вузов / [Д. А. Кривошеин, П. П. Кукин, В.

Л. Лапин и др.]. – М. : Высш. шк., 2003. – 344 с.

2Исидоров, В. А. Экологическая химия [Текст]: учеб. пособие для вузов / В. А. Исидоров. – СПб : Химиздат, 2001. – 304 с.

3Липунов, И. Н. Основы химии и микробиологии природных и сточных вод [Текст] : учеб. пособие / И. Н. Липунов ; Урал. гос. лесо-

техн. акад. – Екатеринбург, 1995. – 212 с.

4Неклюдов, А. Д. Практический курс по общей химии, биотехнологии и экологическим основам производств [Текст] : учеб. для вузов / А. Д. Неклюдов, А. Н. Иванкин, Г. Н. Федоров. – М. : Изд-во МГУЛ, 2004.

– 500 с.

5Охрана окружающей среды [Текст] : учеб. / авт.-сост. А. С. Степановских. – М. : ЮНИТИ, 2000. – 559 с.

6Хентов, В. Я. Химия окружающей среды для техн. вузов [Текст] : учеб. / В. Я. Хентов. – Ростов-н/Д : Феникс, 2005. – 144 с.

40

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………. 3

1РОЛЬ ВОДЫ НА ПЛАНЕТЕ ЗЕМЛЯ..………………………………. ……………… 4

1.1Источники воды на Земле……………………………………………………… 4

1.2Химический состав природных вод и процессы его формирования………… 5 2 СТРУКТУРА ВОДЫ И ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ….. 11

2.1 Внутреннее строение молекулы воды ……………………………………… 11

2.2Физические и химические свойства воды …………………………………… 15

2.3Водородная связь ………………………………………………………………. 22 3 ХИМИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОДЫ…………………………………………………….. 25

3.1Основные источники загрязнения природных вод………………………….... 25

3.2Химические показатели качества воды ..………………………………………. 29

3.2.1Активная реакция воды ………………………….………………………. 29

3.2.2Щелочность воды ……………………………….………………………… 31

3.2.3Жесткость воды……………………………………………………………. 31

3.2.4Кислотность воды ………………………………………………………. 32

3.2.5Соединения железа ………………………………………………………. 32

3.2.6Хлориды и сульфаты…………………………………………………….. 33

3.2.7Соединения азота ………………………………………………………… 33

3.2.8Окисляемость……………………………………………………………… 33 4 ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОДНЫХ СТОКОВ…………………………….. 34

4.1Методы механической очистки ...…………………………………………….. 34

4.2Физико-химические методы очистки сточных вод .………………………… 34

4.3Методы химической очистки …………………………………………………. 35

4.4Электрохимические методы очистки сточных вод ………………………….. 36

4.5Методы биологической очистки ……………………………………………… 36

Бельчинская Лариса Ивановна Ткачева Ольга Анатольевна Новикова Людмила Анатольевна Ходосова Наталия Анатольевна

Х и м и я

Методические указания для самостоятельной работы по теме «Химия и экология воды»

для студентов 1 курса всех специальностей ВГЛТА

РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8. Отпечатано в ИП Хасанова И.Б. 394087, г. Воронеж, ул. Ломоносова, 87.