Методы очистки вод от нитратов и нитритов
Подождите немного. Документ загружается.
I
ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИТРАТОВ
I
Сущность метода. Метод основан на реакции нитратов в присутствии серной
кислоты с образованием соли нитросалициловой кислоты, окрашенной в жёлтый
цвет.
Аппаратура и реактивы: фотометр, водяная баня, фарфоровые чашки,
салициловокислый натрий, серная кислота, дистиллированная вода, мерные
колбы на 50мл, кювета 10.
Проведение анализа. Анализ мы делали параллельно с контрольной пробой в
фарфоровых стаканчиках. В каждый стаканчик мы налили по 10мл. В один 10мл
исследуемой воды, а в другой дистиллированной.
В каждый добавили по 1мл салицилового натрия 0,5% и выпарили до сухого
остатка. Затем, когда всё остыло, добавили по одному мл концентрированной
серной кислоты и растворили сухой остаток, затем через 10 минут добавили 5-8
мл дистиллированной воды и перелили в мерные колбы на 50мл. Затем добавили
7мл NaOH 10н и довели до метки дистиллированной водой. Результаты
определяли на ФЭК со светофильтром 400.
C = D : 0,117, где С – массовая концентрация нитратов, D –оптическая плотность.
Массовая концентрация нитратов в нашей воде равна 0,016мл/дм
3
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОД
Способов водоподготовки и методов очистки воды придумано уже немало.
Причин загрязнений питьевой воды существует множество. Однако все они, так
или иначе, связаны с источниками воды. Каждый тип источника имеет свои
характерные причины, вызывающие загрязнение воды.
Решением проблем, связанных с загрязнениями воды, является ее очистка. На
сегодняшний день имеется ряд способов водоподготовки и методов очистки
воды, позволяющих получить высокое качество питьевой воды практически из
любого источника.
Различные варианты получения гарантированного высокого качества питьевой
воды из разнообразных источников:
Методы осаждения; Осветление воды; Мембранные методы; Химические
реагенты для окисления; Адсорбция; Обезжелезивание воды; Умягчение воды;
Обессоливание воды; Кондиционирование воды; Обеззараживание воды;
Удаление органических загрязнений; Дехлорирование воды; Удаление нитратов.
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения
воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были
невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с
11
резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь
значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать
сточные воды и утилизировать их. Очистка сточных вод - обработка сточных вод
с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение
сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом
производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная
вода).
Методы очистки сточных вод можно разделить на механические, химические,
физико-химические и биологические, когда же они применяются вместе, то метод
очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным.
Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется
характером загрязнения и степенью вредности примесей.
Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем
отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные
частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами,
песколовками, септиками, навозоуловителями различных конструкций, а
поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями,
отстойниками и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых
сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%,
многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.
Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные
химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают
их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение
нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%
При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонко
дисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются
органические и плохо окисляемые вещества, чаще всего из физико-химических
методов применяется коагуляция, окисление, сорбция, экстракция и т.д. Широкое
применение находит также электролиз. Он заключается в разрушении
органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других
неорганических веществ.
Электролитическая очистка осуществляется в особых сооружениях -
электролизерах. Очистка сточных вод с помощью электролиза эффективна на
свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других
областях промышленности. Загрязненные сточные воды очищают также с
помощью ультразвука, озона, ионообменных смол и высокого давления, хорошо
зарекомендовала себя очистка путем хлорирования. Среди методов очистки
сточных вод большую роль должен сыграть биологический метод, основанный на
использовании закономерностей биохимического и физиологического
самоочищения рек и других водоемов. Есть несколько типов биологических
устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и
аэротенки.
В биофильтрах сточные воды пропускаются через слой крупнозернистого
материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке
интенсивно протекают процессы биологического окисления. Именно она служит
12
действующим началом в биофильтрах. В биологических прудах в очистке
сточных вод принимают участие все организмы, населяющие водоем.
Аэротенки - огромные резервуары из железобетона. Здесь очищающее начало -
активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые
существа бурно развиваются в аэротенках, чему способствуют органические
вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в сооружение
потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и
выделяют ферменты, минерализующие органические загрязнения. Ил с хлопьями
быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы,
коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, неслипающиеся в
хлопья, омолаживают бактериальную массу ила. Сточные воды перед
биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления
болезнетворных бактерий и химической очистке, хлорированию жидким хлором
или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-
химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и др.)
Биологический метод дает большие результаты при очистке коммунально-
бытовых стоков. Он применяется также и при очистке отходов предприятий
нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производстве
искусственного волокна.
УДАЛЕНИЕ ИЗ ВОД НИТРАТОВ И НИТРИТОВ
Процесс удаления нитратов при водоподготовке методом электродиализа: в
соответствии с нормами Европейского Союза содержание нитратов в воде
подземных и поверхностных источников не должно превышать 50 мг/л, в тоже
время наблюдается стабильная тенденция роста их концентраций. Предлагается
метод подготовки питьевой воды с использованием электродиализа,
особенностью является то, что обеспечивается селективность удаления нитратов.
Это достигается за счет применения мембран особого вида, через которые при
фильтровании осуществляется транспорт воды, а также сульфатов, хлоридов и
бикарбонатов, (это необходимо для обеспечения санитарных требований к воде),
однако нитраты при этом задерживаются. Концентрация раствора, содержащего
нитраты, периодически отводится, эффективность удаления последних до 90%.
Деалкализация с применением слабокислотных катионитов: Этот метод
применяется для снижения временной (карбонатной) щелочности воды путём её прохождения
через фильтры загруженные слабокислотным катионитом. Данный способ целесообразен для
случаев, когда содержание бикарбонатов в исходной воде высокое, обычно для случаев, когда
соотношение общей жесткости и щелочности приблизительно 1:1 и меньше. Слабокислотный
катионит обладает более высокой обменной ёмкостью, чем сильнокислотный и, кроме того,
лучше регенерируется. Для регенерации используется раствор серной или соляной кислот.
Процесс ионного обмена описывается следующими уравнениями:
2 R COOH +Ca (НСОз)2 Ca (RCOO)2 + 2 Н2О + 2 CO2
2 R COOH +Mg (HCОз)2 Mg (RCOO)2 + 2 Н2О + 2 CO2
13
Как видно из уравнений в процессе ионного обмена происходит разрушение
бикарбонатов кальция и магния с выделением углекислого газа. При этом рН
воды понижается, смещаясь в "кислую" область в зависимости от концентрации
углекислого газа. В случае появления у Заказчика необходимости
стабилизировать воду после декарбонизации, привести рН к нормам для питьевой
воды, то выполнить это можно, например, с помощью специальных дегазаторов
(градирен дегазационных вентиляторных).
Деалкализация с применением сильноосновных анионитов: Применяемая для
этого метода ионообменная смола (сильноосновный анионит в Cl - форме)
способна устранить из воды не только анионы щелочности, но и снизить
содержание сульфатов и нитратов. Важным преимуществом этих систем является
то, что в процессе снижения щелочности стабилизируется pH и не образуется
CO2, как это происходит в системах деалкализации с применением
слабокислотных катионитов. В системах деалкализации с применением
сильноосновных анионитов, для регенерации ионообменной смолы используется
соль, смешанная с небольшим количеством щёлочи (едким натром). Если
очищаемая воды должна быть умягчена, то перед этими системами рекомендуем
установить умягчители, так как данные системы деалкализации не способны
удалить из воды ионы кальция или магния.
Биологическая очистка – широко применяемый на практике метод очистки
производственных сточных вод, позволяющий очистить их от многих
органических примесей. Биологическое окисление осуществляется сообществом
микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и
ряд более высокоорганизованных организмов – водорослей, грибов и т.д.,
связанных между собой в единый комплекс сложными взаимоотношениями.
1. Удаление из сточных вод нитритов с использованием прикрепленной
микрофлоры. В лабораторных условиях исследовался процесс биологической
очистки сточных вод металлургической промышленности, в состав которых
входили также нитриты. Лабораторный реактор включал механическую мешалку
и диспергатор воздуха, емкость реактора 8,8 л. В качестве загрузки использовался
желеобразный гранулят на базе полиакриламида, размер гранул 1-2 мм. После
формирования биопленки содержание нитритов в модельной сточной воде
составляло 80 мг на л, время пребывания СВ в реакторе 4 сут, при этом нитриты
практически полностью окислялись до нитратов.
2. Исследование процесса биологической очистки сточных вод
нефтеперерабатывающей промышленности, содержащих соединения азота.
В пилотном масштабе исследовался процесс очистки сточных вод, образующихся
при переработке нефти. Эти сточные воды имели ХПК в среднем около 580 мг/л,
а также содержали аммонийный азот в концентрации до 78 мг/л, и нитратный - до
14
43 мг/л. На входе установки имелся узел для отделения легких фракций, далее
следовала трехкоридорная схема, снабженная вторичным отстойником и
системой рециркуляции. Установлено, что время пребывания СВ в системе
должно составлять не менее 10 ч, при этом содержание аммонийного азота и
нитритов на выходе равнялось 2,7 и 5,2 мг/л соответственно, и ХПК - 45-70 мг/л.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в
последние годы вопрос о чистоте воды и воздуха ставится на многих всемирных
форумах. Эта проблема возникла в связи с огромными масштабами
промышленного, сельскохозяйственного и коммунального использования вод. В
настоящее время во многих районах земного шара ощущается острый водный
голод. Использование пресной воды в таких огромных масштабах приводит к
изменению физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного
влияния промышленного и сельскохозяйственного использования воды на
экологию земного шара необходима более глубокая очистка сточных вод.
Наибольшие концентрации нитратов обнаруживаются в поверхностных и
приповерхностных подземных водах, наименьшие – в глубоких скважинах. Очень
важно проверять на содержание нитратов воду из колодцев, родников,
водопроводную воду, особенно в районах с развитым сельским хозяйством.
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального
использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных
проблем, требующих безотлагательного решения. В России широко
осуществляются мероприятия по охране окружающей Среды, в частности по
очистке производственных сточных вод.
Одним из основных направлений работы по охране водных ресурсов является
внедрение новых технологических процессов производства, переход на
замкнутые (бессточные) циклы водоснабжения, где очищенные сточные воды не
сбрасываются, а многократно используются в технологических процессах.
Замкнутые циклы промышленного водоснабжения дадут возможность полностью
ликвидировать сбрасываение сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую
воду использовать для пополнения безвозвратных потерь.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
15
1. Лабораторные работы по экологии: Учебное пособие Н.А.Амирханова 2002
2. Большая серия знаний «Экология». Мир книги Москва 2005
3 Журнал «Франт»-эксперт от 29 июля 2004
4. «Современные методы подготовки воды" Б.Е.Рябчиков 2005
5. В. В. Некрасов “Курс Общей Химии “
6. «Унифицированные методы анализа вод СССР» 1978
7. Электронный научный журнал «Экология Производства». www.ecoindustry.ru I
8. Информационно-экологический портал. www.informeco.ru
9. Журнал «Экология и жизнь» www.ecolife.ru
16