Ионообменные методы.
Используют для очистки сточных вод от примесей шестивалентного хрома. Применяются синтетические ионообменные смолы.
Вода поступает по трубопроводу 1 в последовательно расположенные анионитовые колонны 2. Колонны заполнены ионообменной смолой в ОН- форме. Здесь происходят процессы извлечения ионов хрома из воды.
Очищенная вода вновь попадает в ванну хромирования. В отдельный бак поступают выделенные соединения хрома.
Озонирование
Озонирование – это процесс обработки сточной воды озоном. Применяется для очистки воды от цианидов, от тяжелых металлов, от сульфидов и других растворимых примесей.
Цианиды окисляются:
CN– + O3 = CNO– + O2
30% всех CNO– ионов далее окисляются:
2CNO– + 3O3 + H2O = 2NCO3 + 3O2 + 2H+
Остальные 70% цианит-ионов гидролизуются в воде с образованием NH3, который сразу же окисляется до NO – 3.
На рисунке 13 представлена схема установки для очистки промывных сточных вод гальванического участка озоном.
СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫВНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО УЧАСТКА ОЗОНОМ
Воздух из компрессора поступает в генератор озона 1. Образующийся в генераторе 1 озон подает в колонны-адсорберы 2. Туда же одновременно подают исходную сточную воду. В адсорберах 2 происходят реакции очистки сточной воды от цианидов. Очищенная сточная вода через трубопроводы 3 направляются на слив или повторное использование.
Принцип действия систем очистки производственных сточных вод от органических примесей.
Очистка сточных вод от органических примесей осуществляется биологическими методами.
Реализуют:
В естественных сооружениях. Они называются полями фильтрации или биологическими прудами;
В искусственных сооружениях типа установки для биологической фильтрации.
Суть очистки в биологических прудах: при фильтровании сточной воды с органическими примесями через слой почвы в последней адсорбируются эти примеси. Образуется биологически активный слой – пленка. В этом слое поселяются микроорганизмы. Задержанные в почве органические вещества в этом биологически активном слое постепенно окисляются. И превращаются в нетоксичные вещества.
Биологические пруды подвергают аэрации для ускорения химических реакций, т.е. в воду подают сжатый воздух.
Биологические фильтры – это специальное оборудование.
Загрязнение почвы. Основные производства, загрязнающие почву. Состав наиболее значимых загрязнений.
Загрязнение почвы. Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды, животных и растений. Почва состоит из хорошо выраженных слоев – почвенных горизонтов, различающихся по структуре и цвету. Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для оценки экологического статуса той или иной территории; с этой точки зрения почвы представляют интерес и как начальное звено пищевых цепей, и как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды, и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. организм.
В почве протекают разные физические, химические и биологические процессы, которые в результате загрязнений нарушаются. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими почву веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.
Существует следующее подразделение источников загрязнения почвы:
1. Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, мусор общественных учреждений: больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др.
2. Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность сбрасывает в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы бензола фенола; фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки обычные отходы целлюлозно-бумажного производства.
3. Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в итоге оказывающихся в почве.
4. Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков.
5. Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также оказываются в почве, вовлекаются в природные круговороты, связанные с пищевыми цепями.
Самоочищение почв практически не происходит или происходит очень медленно. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могу попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные последствия.
В почвах накапливаются соединения металлов, например, железа, ртути, свинца, меди и др. Ртуть поступает в почву с пестицидами и промышленными отходами. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т. в год, а из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу и с выхлопными газами автомобилей.
По химическому составу различается загрязнение почв неорганическими и органическими токсикантами. В группе неорганических токсикантов особое место занимают тяжелые металлы, к которым условно относят химические элементы с атомной массой более 50. Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными, так как они обладают большим сродством к физиологически важным органическим соединениям и способны медленно накапливаться в организме, вызывая не только явно выраженное специфическое действие, но и хронические неспецифические эффекты. Например, избыточное количество марганца, меди, хрома, свинца, никеля и др. в почвах вблизи крупных промышленных предприятий снижает урожайность зерновых на 20 –30 %, картофеля – на 47 %, бобовых – на 40 %. Поэтому борьба с выбросами промышленных предприятий – одновременно и способ повышения плодородия почв. Основными органическими загрязнителями почвы являются бенз(а)пирен, полихлорированные бифенилы, хлорорганические пестициды и нефтепродукты.
На расстоянии в несколько десятков километров вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС почвы загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями серы, свинца и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда городов Российской Федерации варьируется в пределах 0,4 – 80 ПДК. Среднее содержание марганца в почвах вблизи предприятий черной металлургии колеблется в пределах 0,05 – 6 ПДК. Интенсивное развитие производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества.
Соли тяжёлых металлов крайне опасны для здоровья человека. Воздействие свинца, в частности, нарушает функции репродуктивной системы, оказывает влияние на нервную систему, снижает иммунитет, интеллект, вызывает заболевания сердца, нарушения двигательной активности, координации движений, слуха. Воздействие соединений ртути негативно сказывается на работе нервной системы и почек, а в больших концентрациях может вызвать паралич. Превышение допустимых концентраций кадмия снижает адсорбцию кальция костной ткани, приводя к самопроизвольным переломам костей. Систематическое поступление в организм цинка может стать причиной воспалительных процессов в лёгких и бронхах, цирроза поджелудочной железы, анемии. Медь вызывает функциональные нарушения нервной системы, печени, почек, снижение иммунитета.
Особенно опасен бенз(а)пирен. Из почвы он поступает в ткани растений и продолжает движение дальше в трофической, или пищевой, цепи. При этом на каждой ступени, содержание этого углеводорода в природных объектах возрастает на порядок, то есть он обладает свойством биоаккумуляции. Будучи химически устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В экспериментах достоверно доказано его канцерогенное действие – он вызывает злокачественные опухоли. Наряду с этим без(а)пирен оказывает и мутагенное действие.
Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы и нормативы показателей в ней регламентируют СанПиН 42-128-4433-87 «Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве».