5.6. Очищення св методом електрохімічного окислювання

В електролізаторах протікають процеси: окислювання на аноді, електрокоагуляція, електрофорез колоїдних часток, електрофлотація (мал.5).

Електрохімічне окислювання ціанідів протікає по реакціях:

CN ^- + 2ОН ^{- 4-}2е → CNО ^- + Н₂О, (19)

CNO ^- +2Н₂0 → NH₄^- + СО₃ ^{- -}, (20)

Тривалість обробки розчину, що містить 200 мг/л ціанідів, при щільності струму 10 А/м² . використанні графітного анода становить - 3,5 години. Комплексні ціаніди руйнуються повністю. Витрата електроенергії 0,007 - 0,01 квт-ч /г ціанід.

Cl₂

O₂

B

CB

B

H₂+

+

H⁺

OH ^-

5

4

2

1

3

Na⁺

Cl ^-

Умовні позначення:

1 - корпус електродіалізатора;

2 - анод;

3 - анодна діафрагма;

4 - катодна діафрагма;

5 - катод.

Малюнок 5 - Схема електродіаліза [5]

Ціанід - іони піддаються гідролізу. Присутні в стічних водах роданіди руйнуються:

СNS⁺ + 10 OH ^- - 8e CNO ^- + SO₄^{- -} + 5H₂O, (21)

Одночасно руйнуються втримуються у СВ феноли. Матеріал катода - нержавіюча сталь, анода - платина, графить, вуглецева сталь, нікель, магнезит.

Крім очищення стічних вод становлять інтерес наступні напрямки зниження споживання природної прісної води:

• розробка інноваційних технологічних процесів, що дозволяють знизити водоспоживання природної прісної води, і відповідно, скидання стічних вод;

• розробка замкнутих водооборотних циклів з комплексом очисних споруд, що дозволяють знизити до мінімуму водоспоживання;

• використання очищених стічних вод для зрошення сільськогосподарських культур;

• використання для охолодження матеріальних технологічних потоків холодильників-конденсаторів повітряного охолодження.

Якість річкової води надасться в додатку А.

Вимоги, пропоновані до якості господарсько-питної води, дані в додатку В.

Вихідні дані для розрахунків по варіантах дані в додатку С.

5. Контрольні питання

1. Вплив важких металів на біосферу, людину.

Техногенна система споживає природну прісну воду, в результаті обробки якої утворюються стічні води. Особливу шкоду для гідросфери (замкнуті водойми, ріки, моря, океани) представляють розчинні сполуки важких металів. При експлуатації суден та контакті їх металевих поверхонь з морським середовищем протікають електрохімічні процеси, в результаті яких у морське середовище надходять іони важких металів. Останні інгібірують життєдіяльність морепродуктів, приводять до порушення біохімічних процесів морського середовища, і, як наслідок, до зменшення біовиробництва синезелених водоростей і біопланктонів, інгібіруют процеси, що відбуваються в корі головного мозку, у спинному мозку й кровоносній системі. Результатом впливу на людину важких металів є такі важкі ускладнення, як лейкемія крові, проявляються тенденції до мутагенних й терратогенних наслідків [3, 4].

2. Основні джерела утворення важких металів і шляхи їхнього надходження в стічні води.

Джерелами сполук важких металів є такі промислові підприємства, як гальвано-хімічні, механообробні, металургійні, коксохімічні, нафтохімічні.Важкі метали, що надходять зі стічними водами в замкнуту водойму, погіршують якість цієї води, що стає непридатною для розведення риб, питних і рекреаційних цілей [ 1-3]. Важкі метали можуть попадати у водойми разом зі стоками сільськогосподарських угідь. У водних середовищах важкі метали можуть бути присутні у трьох формах: у формі взвішених часток, колоїдів і розчинних сполук.

3. Що таке рекреаційна зона гідросфери ? Вимоги до якості.

Рекреаційна зона гідросфери –територія, що спеціально виділяється у приміській місцевості або в місті, призначена для організації місць відпочинку населення і що включають парки, сади, міські ліси, лісопарки, пляжі, інші обєкти; природні території, що особливо обороняються, природні обєкти.

4. Нормування рівня екологічної небезпеки поверхневої водойми. Визначення гранично-припустимої концентрації токсичних речовин.

Гранично-припустимі концентрації (ГДК)– це встановлений рівень концентрації речовини у воді, вище якого вода вважається непридатною для конкретного виду водокористування.ГДК задаються у виді конкретного значення концентрації.

5. Яким чином можна знизити рівень екологічної небезпеки замкнутої водойми від стічних вод техногенних систем?

Знизити збиток, рівень екологічної небезпеки замкнутої водойми можна, використовуючи методи комплексного очищення:

1. локальне очищення;

2. загальнозаводське очищення (механічна, фізико-хімічна);

3. міські очисні споруди (біологічне очищення стічних вод).

Чистоту вод можна поліпшити методами біотехнології; скороченням шкідливих викидів, збільшенням безаварійності і безпеки небезпечних виробництв, переходом на безвідхідні технології, концентрація та надійне поховання шкідливих відходів, розумне співробітництво і міжнародна взаємодопомога при екологічних катастрофах.

6. Які методи очищення стічних вод від важких металів містить у собі комплексна установка по очищенню стічних вод (КУОСВ)?

КУОСВ містить у собі наступні методи очищення стічних вод від важких металів:

1. Реагентні методи очищення.

2. Десорбція летучих домішок.

3. Очищення стічних вод методом зворотного осмосу й ультрафільтрації.

4. Термічне знешкодження.

5. Очищення стічних вод методом іонного обміну.

6. Очищення стічних вод методом електрохімічного окислення

1. Напрямки зниження споживання природної прісної води.

• розробка інноваційних технологічних процесів, що дозволяють знизити водоспоживання природної прісної води, і відповідно, скидання стічних вод;

• розробка замкнутих водооборотних циклів з комплексом очисних споруд, що дозволяють знизити до мінімуму водоспоживання;

• використання очищених стічних вод для зрошення сільськогосподарських культур;

• використання для охолодження матеріальних технологічних потоків холодильників-конденсаторів повітряного охолодження.

8. Як визначити масу важких металів, що надходять в озеро протягом одного місяця й одного року?

Маса важких металів, що надходять протягом одного місяця й одного року в замкнуту водойму (G_{i вм міс}, т; G_{i вм рік}, т):

G_{i вм міс} = С_{i вм *}V_{св міс},

G_{i вм рік} = С_{i вм *}V _{св рік},

де i – [М, РТ, СВ], відповідно, миш'як, ртуть, свинець;

С_{i вм} - концентрація важких металів у стічній воді i-гo виду, мг/л.

9. Як визначити концентрацію важких металів в озері через один місяць і один рік?

Концентрація важких металів в озері через один місяць і один рік (С_{оз.вм.міс}, мг/л; С_{оз.вм.рік}, мг/л):

С_{оз вм міс} = G_{i вм міс} / V_оз,

С_{оз вм рік} = G_{i вм рік} / V_оз,

де V_оз - об'єм озера, л

10. Критерії екологічного стану озера через один місяць і рік. Суммаційний вплив металів, що надходять в озеро зі стічними водами.

Критерії екологічного суммаціонного стану озера через один місяць і один рік:

φ_міс = ∑(С_{оз вм міс}/ГДК_вм) = (С_{м міс}/ГДК_м)+(С_{рт міс}/ГДК_рт)+(С_{св міс}/ГДК_св)

φ_рік = ∑(С_{оз вм рік}/ГДК_вм) = (С_{м рік}/ГДК_м)+(С_{рт рік}/ГДК_рт)+(С_{св рік}/ГДК_св)

Якщо φ_{міс рік} 1 – безпечно використовувати воду в питних і рекреаційних цілях, якщо φ_{міс рік} > 1 - небезпечно.