ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Часть II. Основы процессов защиты гидросферы от загрязнений

Текст лекций

Составители: е. С. Гиматова, и. Г. Кобзарь, в. В. Савиных Ульяновск 2004

УДК 502.3 (075)

ББК 20.18 я7

Т 34

Рецензенты: кафедра ботаники, физиологии растений и экологии Ульяновской государственной сельскохо-зяйственной академии (заведующий кафедрой доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ В. И. Костин);

Начальник управления экологии и природопользования администрации Ульяновской области, кандидат биологи-ческих наук Д. В. Федоров.

Утверждено редакционно-издательским советом универ-ситета в качестве учебного пособия.

Т

Т 34

еоретические основы защиты окружающей среды : Часть II. Основы процессов защиты гидросферы от загряз-нений : текст лекций / сост. Е. С. Гиматова, И. Г. Кобзарь, В. В. Савиных.  Ульяновск: УлГТУ, 2004.  95 с.

ISBN 5-89146-000-0

В соответствии с примерной программой дисциплины «Теоретические основы защиты окружающей среды» содержит материалы по основам процессов защиты гидросферы от загрязнений. Основными разделами восьми лекций являются: введение; физические процессы, используемые в технологии очистки вод; физико-химические процессы широкого применения в технологии очистки вод; физико-химические процессы, применяемые для очистки сточных вод преимущественно от растворенных органических веществ; физико-химические процессы, используемые в очистке вод преимущественно от металлов и летучих примесей; электрохимические явления, используемые в технологии очистки вод; термические процессы, используемые при переработке и обезвреживании вод; химические процессы, используемые при очистке сточных вод; биохимические процессы, используемые при очистке сточных вод.

Пособие предназначено для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды»

Подготовлено на кафедре «БЖД, экология и химия»

УДК 502.3 (075)

ББК 20.18 я7

ISBN 5-89146-000-0 © Гиматова Е. С., Кобзарь И. Г.,

Савиных В. В., составление, 2004

© Оформление. УлГТУ, ИЭЦ, 2004

ББК 20. 18 я 7

Содержание

Лекция 1. Введение	5
Лекция 2. Физические процессы, используемые в технологии очистки вод……………………………………………….	7
1. Отстаивание……………………………………………...	7
2. Всплывание легких частиц ……………………………..	10
3. Фильтрование…………………………………………… 3.1. Фильтрование через плоские перегородки……...... 3.2. Фильтрование через объемные перегородки……...	11 11 12
4. Механизм действия центробежных сил………………..	15
Контрольные вопросы………………………………………………..	16
Лекция 3. Физико-химические процессы широкого применения в технологии очистки вод………………………………	17
1. Коагуляция……………………………………………….	17
2. Флокуляция………………………………………………	22
3. Флотация…………………………………………………	22
Контрольные вопросы………………………………………………..	25
Лекция 4. Физико-химические процессы, применяемые для очистки сточных вод от растворенных органических веществ…………………………………...	26
1. Пенная сепарация………………………………………..	26
2. Адсорбция………………………………………………..	27
3. Экстракция……………………………………………….	31
Контрольные вопросы………………………………………………..	34
Лекция 5. Физико-химические процессы, используемые при очистке вод от металлов, их солей и летучих примесей……………………………………...	35
1. Ионный обмен…………………………………………...	35
2. Обратный осмос и ультрафильтрация………………….	39
3. Десорбция, дезодорация, дегазация………..…………...	42
Контрольные вопросы………………………………………………..	46
Лекция 6. Электрохимические явления, используемые в технологии очистки вод……………………………….	47
1. Анодное окисление и катодное восстановление………	47
2. Электрокоагуляция и электрофлотация………………..	50
3. Электродиализ…………………………………………...	52
Контрольные вопросы………………………………………………..	53
Лекция 7. Термические процессы, используемые
при переработке и обезвреживании вод……………….	54
1. Процесс выпаривания…………………………………...	54
2. Вымораживание…………………………………………	58
3. Кристаллизация………………………………………….	59
4. Термоокислительные процессы……………………….. 4.1. Метод жидкофазного окисления………………….. 4.2. Метод парафазного каталитического окисления… 4.3. Огневой метод………………………………………	62 63 63 64
Контрольные вопросы………………………………………………..	64
Лекция 8. Химические процессы, используемые при очистке сточных вод……………………………….	65
1. Химические реакции нейтрализации..…………………	65
Смешивание кислых и щелочных вод…………….. Реагентная нейтрализация…………………………. Фильтрование через нейтрализующие материалы.. Процесс нейтрализации кислыми газами…...……..	67 67 68 68
2. Процессы окисления…………………………………….	69
2.1. Окисление хлором и его соединениями………… 2.2. Пероксид водорода как окислитель……………….. 2.3. Кислород воздуха как окислитель………………… 2.4. Пиролюзит как окислитель………………………… 2.5. Озонирование………………………………………..	69 71 74 75 75
3. Процессы восстановления………………………………	78
4. Химические методы удаления ионов тяжелых металлов………………………………..	80
Контрольные вопросы………………………………………………..	83
Лекция 9. Биохимические методы очистки сточных вод…………	84
1. Процессы биохимического окисления и закономер-ности распада органических веществ…………………	84
2. Влияние различных факторов на скорость биохимического окисления……………………………..	89
3. Анаэробное биохимическое окисление….…………….	92
Контрольные вопросы………………………………………………..	94
Библиографический список………………………………………..	95

Лекция 1. Введение

В производстве образуются различные кате­гории сточных вод. Сточная вода – это вода, бывшая в бытовом, производственном или сельскохозяйственном употреблении, а также прошедшая через какую-либо загрязненную территорию. В зависимости от условий образования сточные воды делятся на бытовые или хозяйственно-фекальные (БСВ), атмосферные (АСВ) и промышленные (ПСВ). Хозяйственно-бытовые воды – это стоки душевых, бань, пра­чечных, столовых, туалетов, от мытья полов и др. Они содержат примеси, из которых примерно 58 % органических веществ и 42 % минеральных. Атмосферные воды − воды, образующиеся в результате выпадения атмосферных осадков и стекающие с территорий предприятий. Они загрязняются органичес-кими и минеральными веществами. Промышленные сточные воды представляют собой жидкие отходы, которые возникают при добыче и переработке органи­ческого и неорганического сырья.

В технологических процессах источниками сточных вод являют-ся: 1) воды, образующиеся при протекании химических реакций (они загрязнены исходными веществами и продуктами реакций); 2) воды, находящиеся в ви­де свободной и связанной влаги в сырье и исходных продуктах и выделяющиеся в процессах переработки; 3) промывные воды после промывки сырья, продуктов и оборудования; 4) маточные водные растворы; 5) водные экстракты и абсорбенты; 6) воды охлаждения; 7) другие сточные воды: воды с вакуум-насосов, конден-саторов смешения, систем гидрозолоудаления; после мытья тары, оборудования и помещений. Количество и состав сточных вод зависит от вида производства.

Для защиты гидросферы от сброса промышленных сточных вод разрабатываются и внедряются безводные и маловодные технологичес-кие процессы; совершенствуются предприятия с целью комплексного использования всех компонентов сырья и обеспечения соблюдения ПДК (предельно допустимая концентрация) и ПДС (предельно- допустимый сброс) вредных веществ в отходящих потоках; внедряются аппараты воздушного охлаждения; используются локальные методы эффективной очистки и доочистки сточных вод с утилизацией воды и всех уловленных веществ; внедряются оборотные и замкнутые системы водоснабжения предприятий.

Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение вод. В случае превышения допустимой нормы хотя бы по одному из трех показателей вредности: санитарно-токсикологическому, общесанитарному или органолиптическому, вода считается загрязнен-ной. Основные виды загрязнителей и приоритетные загрязнители водных экосистем по отраслям промышленности представлены в табл. 1, 2.

Таблица 1