Реферат - Окружающая среда и синтетические поверхностно-активные вещества - файл n1.doc

Реферат - Окружающая среда и синтетические поверхностно-активные вещества
скачать (214.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc215kb.20.11.2012 03:57скачать

n1.doc


РЕФЕРАТ


По экологии на тему:


Окружающая среда и СПАВЫ

Содержание


Введение 3

Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) 4

Применение СПАВ 8

СПАВ и окружающая среда 12

Очистка сточных вод от СПАВ 16

Заключение 21

Список литературы 22



Введение
За последние более чем 50 лет появилась большая группа органических соединений, которые создали дополнительную проблему, связанную с загрязнением вод. Это синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) или детергенты. Возросшая потребность в СПАВ на промышленных предприятиях, а также их использование в быту, прежде всего при стирке, приводит к большим скоплениям пены в руслах рек и водоемах. Поступая в водные объекты, пена распространяется на значительные расстояния, осаждается на берегах, разносится ветром. Примером этому может служить скопление пены у берега Каспийского моря в местах выхода сточных вод.

Присутствие СПАВ резко ухудшает органолептические свойства воды: уже при концентрациях СПАВ 1-3 мг/л вода приобретает неприятный вкус и запах, интенсивность которых зависит от химической структуры СПАВ). Содержание СПАВ в водных объектах центрального района республики Татарстан (Куйбышевское водохранилице, Казанка, Меша, Шумбут, Сулица, оз. Кабан) в 2009 году составило 16 тонн. Роль СПАВ в изменении трофического состояния водоемов-приемников заключается в том, что присутствие их в воде снижает ее способность насыщаться кислородом. В поверхностном слое воды СПАВ перехватывает фотоны света и тем самым тормозит фотосинтез, снижая образование первичной продукции, однако концентрирующиеся в нем загрязняющие вещества, главным образом органические, приводят к повышению трофности. Положение углубляется тем, что больший объем сточных вод сбрасывается в водные объекты неочищенными или не отвечающими нормативным стандартам.




Синтетически поверхностно-активные вещества



Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - большая группа химических соединений, понижающая поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Их нередко называют детергентами (от лат. detergere -очищать).

Молекулы всех СПАВ имеют дифильное строение и состоят из гидрофильной и гидрофобной частей. Гидрофильной частью служат карбоксильная (СОО-), сульфатная (ОSО3-) и сульфонатная (SО3-) группы, а также скопления остатков с группами –СH2-СН2-О-СH2-СН2- или группы, содержащие азот и фосфор. Гидрофобная часть состоит обычно из прямой, включающей 10-18 атомов углерода, или разветвленной парафиновой цепи, из бензольного или нафталинового кольца с алкильными радикалами.

Основные физико-химические и технологические свойства СПАВ опре­деляются так называемым гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул. ГЛБ зависит от химического строения и соотношения молеку­лярных масс гидрофильных и гидрофобных групп. По эмпирической шкале Гриффита числа, характеризующие ГЛБ, увеличиваются с возрастанием влияния липофильных групп на свойства СПАВ:

3, 5-6 - эмульгаторы 2-го рода, стабилизаторы эмульсий вода-масло,

7 - 8- смачиватели,

8-18 - эмульгаторы 1-го рода, стабилизаторы эмульсий масло-вода,

13 -15 - моющие агенты (детергенты),

15 - 18 - солюбилизаторы, способствующие образованию коллоидных растворов.

В зависимости от свойств, проявляемых СПАВ при растворении в воде, их делят на анионоактивные вещества (активной частью является анион), катионоактивные (активной частью молекул является катион), амфолитные и неионогенные, которые совсем не ионизируются.

Анионоактивные СПАВ  в водном растворе ионизируются с образованием отрицательно заряженных органических ионов. Из анионоактивных СПАВ широкое применение нашли соли сернокислых эфиров (сульфаты) и соли сульфокислот (сульфонаты). Радикал R может быть алкильным, алкиларильным, алкилнафтильным, иметь двойные связи и функциональные группы.

Катионоактивные СПАВ - вещества, которые ионизируются в водном растворе с образованием положительно заряженных органических ионов. К ним относятся четвертичные аммониевые соли, состоящие из: углеводородного радикала с прямой цепью, содержащей 12-18 атомов углерода; метильного, этильного или бензильного радикала; хлора, брома, иода или остатка метил- или этилсульфата.

Амфолитные СПАВ ионизируются в водном растворе различным образом в зависимости от условий среды: в кислом растворе проявляют катионоактивные свойства, а в щелочном - анионоактивные.

Неионогенные СПАВ представляют собой высокомолекулярные соединения, которые в водном растворе не образуют ионов.

Основную долю (50%) в общем объеме производства составляют анионные вещества: соли карбоновых кислот (жирных, смоляных и др.), алкилсульфаты, алкилсульфонаты и др. Важную роль в ряде областей новой техники играют фторированные СПАВ, например, фторалкилсульфонаты. Второе место по значению и объему производства занимают неионные СПАВ - полиоксиэтиленовые эфиры алифатических спиртов и кислот, алкилфенолов, аминов и других соединений с реакционноспособными атомами водорода. Значительно меньшая, но постоянно возрастающая доля в производстве приходится на катионные (главным образом, производные алкиламинов) и амфотерные СПАВ.

В водные объекты СПАВ поступают в значительных количествах с хозяйственно-бытовыми (использование синтетических моющих средств в быту) и промышленными сточными водами (текстильная, нефтяная, химическая промышленность, производство синтетических каучуков), а также со стоком с сельскохозяйственных угодий (в качестве эмульгаторов входят в состав инсектицидов, фунгицидов, гербицидов и дефолиантов).

Главными факторами понижения их концентрации являются процессы биохимического окисления, сорбция взвешенными веществами и донными отложениями. Степень биохимического окисления СПАВ зависит от их химического строения и условий окружающей среды.

По биохимической устойчивости, определяемой структурой молекул, СПАВ делят на мягкие, промежуточные и жесткие с константами скорости биохимического окисления, соответственно не менее 0,3 сутки-1; 0,3-0,05 сутки-1; менее 0,05 сутки-1. К числу наиболее легко окисляющихся СПАВ относятся первичные и вторичные алкилсульфаты нормального строения. С увеличением разветвления цепи скорость окисления понижается, и наиболее трудно разрушаются алкилбензолсульфонаты, приготовленные на основе тетрамеров пропилена. При понижении температуры скорость окисления СПАВ уменьшается и при 0-5°С протекает весьма медленно. Наиболее благоприятные для процесса самоочищения от СПАВ нейтральная или слабощелочная среды (рН7-9).

С повышением содержания взвешенных веществ и значительным контактом водной массы с донными отложениями скорость снижения концентрации СПАВ в воде обычно повышается за счет сорбции и соосаждения. При значительном накоплении СПАВ в донных отложениях в аэробных условиях происходит окисление микрофлорой донного ила. В случае анаэробных условий СПАВ могут накапливаться в донных отложениях и становиться источником вторичного загрязнения водоема.

Максимальные количества кислорода (БПК), потребляемые 1 мг/дм3 различных ПАВ колеблется от 0 до 1,6 мг/дм3. При биохимическом окислении СПАВ, образуются различные промежуточные продукты распада: спирты, альдегиды, органические кислоты и др. В результате распада СПАВ, содержащих бензольное кольцо, образуются фенолы.

В поверхностных водах СПАВ находятся в растворенном и сорбированном состоянии, а также в поверхностной пленке воды водного объекта.

В слабозагрязненных поверхностных водах концентрация СПАВ колеблется обычно в пределах тысячных и сотых долей миллиграмма в 1 дм3. В зонах загрязнения водных объектов концентрация повышается до десятых долей миллиграмма, вблизи источников загрязнения может достигать нескольких миллиграммов в 1 дм3.


Применение СПАВ
Детергенты широко используются в различных отраслях народного хозяйства. Мировое производство еще в 1998 г. превышало 10 млн. т в год.

Применение СПАВ в технике оправдано тем, что даже в небольших количествах, образуя на поверхности твердых тел и жидкостей мономо­лекулярный слой, они могут резко изменить условия и технологический процесс, повышая качество различных материалов: тканей, синтетических волокон, резин, пластика, бетона и др.

Основными потребителями СПАВ является текстильная промышлен­ность, много их идет на бытовые нужды. В производстве стройматериалов они используются как связующий материал, замедлитель при производстве алебастра. В медицине смачивающая способность обусловила применение их в косметических композициях, эмульгирующие и солюбилизирующие способности - в фармацевтической промышленности для приготовления водных экстрактов, эмульсий, оснований для мазей. Широко применяются в кожевенной, меховой и бумажной промышленности в качестве компо­нентов моющих средств, для обеззараживания.

В сельском хозяйстве СПАВ нашли применение в качестве стимуляторов роста животных и растений, инсектицидных, гербицидных и фунгицидных опрыскиваний, а также для улучшения физических свойств удобрений. В пищевой промышленности используются для замедления черствения хлебо-булочных изделий, для улучшения физических свойств кондитерских изделий и молочных продуктов. В нефтяной промышленности употребляются при бурении скважин, диэмульгировании сырой нефти, при операциях по ее очистке и транспортировке.

В индустрии СПАВ используются при обогащении руд, бурении нефтяных и газовых скважин, получении полимеров, разделении химических продуктов, борьбе с коррозией.
ПАВ все больше усовершенствуются, есть так званые неионогенные ПАВ, биоразлагаемость которых достигает 100%. Они более эффективны при низких температурах, что важно для щадящих режимов стирки. Поскольку многие искусственные волокна не выдерживают высоких температур. К тому же стирка в более холодной воде экономит энергоресурсы, что актуальнее с каждым днем. К сожалению, большинство неионогенных ПАВ жидкие или пастообразные, и поэтому используются в жидких и пастообразных моющих средствах. В порошкообразные СМС неионогенные ПАВ вводятся в виде добавок 2-6%мас. Важные преимущества синтетических ПАВ в том, что они не образуют малорастворимых в воде солей кальция и магния. А значит, одинаково хорошо стирают как в мягкой, так и в жесткой вод. Концентрация синтетических моющих веществ даже в мягкой воде может быть гораздо ниже, чем мыла, полученного из натуральных жиров.

Наверное, из продуктов бытовой химии нам известны более всего синтетические моющие средства. В 1970 году впервые во всем мире синтетических моющих средств (СМС) было произведено больше, чем обычного натурального мыла. С каждым годом производство его все снижается, тогда как выпуск СМС непрерывно возрастает.

Почему же так падает производство натурального, ядрового, мыла, которое верой и правдой служило человеку долгие годы? Оказывается, у него много недостатков.

Во-первых, мыло, будучи солью слабой органической кислоты (точнее, солью, образованной смесью трех кислот— пальмитиновой, маргариновой и стеариновой) и сильного основания — едкого натра, в воде гидролизует: ся (т. е. расщепляется ею) на кислоту и щелочь. Кислота вступает в реакцию с солями жесткости и образует новые, уже нерастворимые в воде соли, которые выпадают в виде клейкой белой массы на одежду, волосы и т. д. Это не очень приятное явление хорошо известно всем, кто пытался стирать или мыться в жесткой воде.

Другой продукт гидролиза — щелочь — разрушает кожу (обезжиривает ее, приводит к сухости и образованию болезненных трещин) и снижает прочность волокон, из которых состоят различные ткани. Полиамидные же волокна (капрон, нейлон, перлон).разрушаются мылом особенно интенсивно.

Во-вторых, мыло — относительно дорогой продукт, так как для его производства необходимо пищевое сырье — растительные или животные жиры.

Есть и другие, менее значительные недостатки у этого до недавнего времени совершенно незаменимого в быту вещества.

В отличие от натурального мыла синтетические моющие средства обладают несомненными достоинствами: большей моющей способностью, гигиеничностью и экономичностью.

На международном рынке известно сейчас около 500 наименований синтетических моющих средств, выпускаемых в виде порошков, гранул, чешуек, паст, жидкостей.

Производство СМС дает большой народнохозяйственный эффект. Эксперименты показали, что одна тонна синтетических моющих средств заменяет 1,8 тонны 40°/о-ного хозяйственного мыла, производимого из ценного пищевого сырья. Подсчитано, что одна тонна СМС экономит для пищевой промышленности 750 кг растительных жиров.

Применение СМС в домашнем хозяйстве позволяет сократить затраты труда при ручной и машинной стирке на 15—20 %• При этом гораздо лучше, чем при использовании обычного хозяйственного мыла, сохраняются прочность и первоначальные потребительские свойства ткани (белизна, яркость цвета, эластичность).

Нужно сказать, что СМС предназначены не только для стирки белья. Есть специальные средства для мытья и чистки различных предметов домашнего обихода, туалетные синтетические мыла, средства для мытья волос—шампуни, пеномоющие добавки для ванн, в которые вводятся биостимуляторы, оказывающие тонизирующее воздействие на организм.

Главным компонентом всех названных средств является синтетическое поверхностно-активное вещество (ПАВ), роль которого та же, что и органической соли в обыкновенном мыле.

Однако химикам давно уже известно, что индивидуальное вещество, каким бы универсальным оно ни было, не может удовлетворять всем предъявляемым к нему требованиям. Небольшие же добавки других, сопутствующих веществ помогают обнаружить у этого основного вещества весьма полезные качества. Вот почему все современные СМС представляют собой не индивидуальные ПАВы, а композиции, в которые могут входить отбеливатели, отдушки, регуляторы пены, биологически активные вещества и другие компоненты.

Вторым по значимости компонентом современных синтетических моющих средств являются конденсированные, или полимерные, фосфаты (полифосфаты). Эти вещества обладают рядом полезных свойств: они образуют с имеющимися в воде ионами металлов водорастворимые комплексы, чем предупреждают возможность появления нерастворимых минеральных солей, возникающих при стирке обычным мылом; увеличивают моющую активность ПАВа; предотвращают обратное оседание взвешенных частиц грязи на отстиранную поверхность; дешевы в производстве.

Все эти свойства полифосфатов позволяют снизить в СМС содержание более дорогого основного компонента—ПАВа.

Как правило, в любое синтетическое моющее средство входит отдушка — вещество с приятным запахом, который передается белью при использовании СМС.

Почти во все СМС вводится вещество, называемое натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы. Это — высокомолекулярный синтетический продукт, растворимый в воде. Его основное предназначение — быть, наряду с фосфатами, антирезорбтивом, т. е. предотвращать оседание грязи на уже отстиранные волокна.
Большинство из них имеет ряд преимуществ перед мылом, которое издавна применялись для этой цели. Так, например, ПАВы хорошо растворяются и пенятся даже в жесткой воде. Образующиеся в жесткой воде калиевые и магниевые соли не ухудшают моющего действия ПАВов и не образуют на волосах белого налета.


ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА И СПАВ
Основными источниками загрязнения водоемов СПАВ являются про­мышленные предприятия, применяющие их (в первую очередь текстильные и кожевенные), а также предприятия, производящие детергенты для бытовых нужд, и прачечные. Кроме того, водоемы могут загрязняться водами поверхностного стока с полей, обработанных пестицидами, содер­жащими СПАВ в качестве эмульгаторов и смачивателей. Однако основной причиной загрязнения водоемов этими веществами считают бытовое использование детергентов и поступление их с бытовыми сточными водами.

Токсичность СПАВ для человека и теплокровных животных относительно низка, для низших животных и растений - несколько выше. Так, концентрации катионных, анионных и неионных детергентов 0,5-0,25 мг/л вызывают гибель бокоплавов и многих рыб, меньшие концентрации этих веществ задерживают рост и развитие гидробионтов, ухудшают усвоение пищи, ингибируют функции хеморецепторов. У водорослей сублетальные концентрации СПАВ нарушают подвижность половых клеток и спорообразование.

Основное влияние СПАВ оказывают на среду обитания гидробионтов; незначительно изменяют прозрачность и окраску растворов. Большое значение имеет их способность придавать воде запахи и привкусы, часто лимитирующие их распространение в водоемах. Весьма важным является также способность СПАВ к пенообразованию. Пена препятствует аэрации водоемов, ухудшая процессы их самоочищения, в ней концентрируются органические загрязнения и микрофлора (в том числе патогенные микроорганизмы).

При концентрации моющих средств 1 мг/л гибнет планктон, при 3 мг/л — дафнии, 15 мг/л — рыбы. Кроме того, в городских сточных водах может содержаться в среднем (мг/л): 0,5 — меди; 0,5 — свинца; 0,8 — железа; 23,2 — натрия; 0,2 —цинка, 6,6 —фосфора, 4,53 —жиров. Разложение большого количества органических веществ в стоках приводит к дефициту кислорода и накоплению сероводорода, в результате чего со временем такие водоемы «умирают»

Основные действующие вещества всех стиральных порошков, т.н. ПАВ (поверхностно активные вещества), представляют собой чрезвычайно активные химические соединения. Обладая некоторым химическим родством с определенными компонентами мембран клеток человека и животных, ПАВ, при попадании в организм, скапливаются на клеточных мембранах, покрывая их поверхность тонким слоем и при определенной концентрации способны вызвать нарушения важнейших биохимических процессов, протекающих в них, нарушить функцию и саму целостность клетки.

В экспериментах на животных ученые установили, что ПАВ существенно изменяют интенсивность окислительно-восстановительных реакций, влияют на активность ряда важнейших ферментов, нарушают белковый, углеводный и жировой обмен. Особенно агрессивны в своих действиях анионы ПАВ. Они способны вызвать грубые нарушения иммунитета, развитие аллергии, поражения мозга, печени, почек, легких. Это одна из причин, по которым в странах Западной Европы наложены строгие ограничения на использование а-ПАВ (анионных ПАВ) в составах стиральных порошков. В лучшем случае их содержание не должно превышать 2-7%. На Западе уже более 10 лет назад отказались от применения в быту порошков, содержащих фосфатные добавки. На рынках Германии, Италии, Австрии, Голландии и Норвегии продаются только бесфосфатные моющие средства. В Германии применение фосфатных порошков запрещено федеральным законом. В других странах, таких как Франция, Великобритания, Испания, в соответствии с правительственными решениями содержание фосфатов в СМС строго регламентировано (не более 12%).

Наличие фосфатных добавок в порошках приводит к значительному усилению токсических свойств а-ПАВ. С одной стороны, эти добавки создают условия для более интенсивного проникновения а-ПАВ через неповрежденную кожу, способствуют усиленному обезжириванию кожных покровов, более активному разрушению клеточных мембран, резко снижают барьерную функцию кожи. ПАВ проникают в микрососуды кожи, всасываются в кровь и распространяются по организму. Это приводит к изменению физико-химических свойств самой крови и нарушению иммунитета. У а-ПАВ есть способность накапливаться в органах. Например, в мозге оседает 1,9 % общего количества а-ПАВ, попавших на незащищенную кожу, в печени - 0,6 % и т.д. Они действуют подобно ядам: в легких вызывают гиперемию, эмфизему, в печени повреждают функцию клеток, что приводит к увеличению холестерина и усиливают явления атеросклероза в сосудах сердца и мозга, нарушает передачу нервных импульсов в центральной и периферической нервной системах.

Но этим не исчерпывается вредное действие фосфатов - они представляют собой большую угрозу для окружающей нас среды. Попадая после стирки вместе со сточными водами в водоемы, фосфаты принимаются действовать как удобрения. «Урожай» водорослей в водоемах начинает расти не по дням, а по часам. Водоросли, разлагаясь, выделяют в огромных количествах метан, аммиак, сероводород, которые уничтожают все живое в воде. Зарастание водоемов и засорение медленно текущих вод приводит к грубым нарушениям экосистем водоемов, ухудшению кислородного обмена в гидросфере и создают трудности в обеспечении населения питьевой водой. Еще и по этой причине во многих странах законодательно запретили применение фосфатных СМС.

Для очистки моря от нефти при катастрофе „Торри Каньона" было использовано 7,5 тыс. т детергентов, от которых прибрежная фауна и флора Великобритании пострадали больше; чем от самой нефти. Теперь для очистки поверхности моря от нефти применяются менее токсичные детергенты. Некоторые ученые считают, что детергенты наносят морским организмам больший ущерб, чем разлитая по поверхности воды нефть. Эти ученые предлагают вообще не очищать разливы нефти.

Традиционным недостатком ПАВ является жесткость, выражающаяся в раздражении на коже, появлении сухости и состояния диском­форта после использования шампуня или геля для душа. Кожные покровы рук, соприкасаясь с активными химическими растворами стиральных порошков, становятся основным проводником проникновения опасных химических агентов в организм человека. А-ПАВ активно проникают даже через неповрежденную кожу рук и при содействии фосфатов, энзимов и хлора интенсивно ее обеззараживают. Восстановление нормальной жирности и влажности кожи происходит не ранее, чем через 3-4 часа, а при многократном применении в связи с накоплением вредного эффекта недостаток жирового покрытия кожи ощущается в течение двух суток. Барьерные функции кожных покровов снижаются, и создаются условия для интенсивного проникновения в организм не только а-ПАВ, но и любых токсичных соединений - бактериологических токсинов, тяжелых металлов и др. После нескольких стирок фосфатными порошками зачастую развиваются воспаления кожи - дерматиты. Запускается конвейер патологических иммунных реакций.
В естественной водной среде СПАВ разлагаются и подвергаются биохимическому окислению. При этом идут следующие реакции: гидролиз, окисление конечной метильной группы, окисление жирных кислот, расщепление и окисление ароматического кольца. На процесс активно влияют природные условия: температура воды, соленость, гидрохимический режим, наличие примесей. Причем биохимическое окисление протекает последовательно - одна ферментная реакция за другой. И если хотя б одна реакция останавливается, то, соответственно, и разложение вещества прекращается и не идет дальше. А промежуточные продукты распада накапливаются в грунте и осадочных породах. По этим причинам на мелководных участках водоемов уже отсорбированные СПАВ, соединяясь с иными загрязняющими веществами, могут служить источником вторичного загрязнения и усиливать токсическое воздействие других загрязнителей.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД


 

 

Наиболее полная очистка производственных сточных вод, содержащих органические вещества в растворенном состоянии, достигается биологическим методом. При этом используются те же процессы, что и при очистке бытовых вод, — аэробный и анаэробный. Для аэробной очистки применяют аэротенки различных конструктивных модификаций, окситенки, фильтротенки, флототенки, биодиски и биологические пруды; при анаэробном процессе для высококонцентрированных сточных вод, применяемом в качестве первой ступени биологической очистки, основным сооружением служат метантенки.

Для полной очистки высококонцентрированных сточных вод применяют анаэробно-аэробное окисление.

Скорости аэробного окисления при биологической очистке производственных сточных вод изменяются в широких пределах от 10 до 30 мг/г активного ила в 1 ч (в пересчете на беззольное вещество) и являются функцией видового и количественного состава активного ила, начальной концентрации загрязнений, требуемой степени очистки, биохимической структуры загрязнений, а также физических параметров процесса (интенсивности перемешивания, рН, температуры и т. д.). Чем выше исходная концентрация загрязнений (до определенных пределов) и чем меньше требуемая степень очистки, тем выше скорость окисления Скорости аэробного окисления и анаэробного сбраживания определяют экспериментально.

При биологической очистке производственных сточных вод для развития микробиальных культур должны быть созданы оптимальные условия. В этом направлении наиболее перспективными являются аэротенки, работающие с высокими дозами активного ила; окситенки, снабжаемые чистым кислородом, и аэротенки   с  неравномерно-рассредоточенным впуском сточной воды.

Оценкой биохимического процесса, проходящего в том или ином сооружении, является так называемая окислительная мощность. Она исчисляется количеством граммов кислорода, получаемого с 1 м3 сооружения в   сутки и израсходованного   для   окисления   органических   веществ — аммонийной соли до нитритов и нитратов и т. п.

Окислительная мощность сооружений весьма различна: от нескольких сот граммов (биопруды) до нескольких килограммов ( 5.47) (аэротенки с высокой дозой активного ила).

Очистка производственных сточных вод от СПАВ

Качественная очистка производственных сточных вод сложного состава, таких как сточные воды гальванического производства и производства печатных плат является комплексной задачей, требующей применения наилучших существующих технологий. Например, процессы обработки поверхности металла и нанесения гальванических покрытий используется во многих отраслях промышленности. Данные производственные процессы генерируют в сточные воды сложного состава, основными загрязнениями которых являются тяжелые металлы, ПАВ и нефтепродукты. При недостаточной степени очистки воды происходит загрязнение водных объектов.

Большинство предлагаемых сегодня методов очистки сточных вод гальванического производства, таких как отстаивание, гальванокоагуляция, электрокоагуляция и ионный обмен не только не позволяют очистить воду до жестких требований к сбросу и повторному использованию, но и являются громоздкими и ресурсоемкими. Следовательно основная задача проектировщиков и строителей очистных сооружений обеспечить высокое качество очистки производственных сточных вод при снижении затрат на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Технопарк РХТУ им. Д.И. Менделеева предлагает уникальную ресурсосберегающую технологию очистки производственных сточных вод от тяжелых металлов, СПАВ и нефтепродуктов, на основе комбинирования процессов флотации с нерастворимыми электродами и ультрафильтрации на половолоконных мембранах. Прогресс мембранных и флотационных технологий позволил сконструировать компактное оборудование, обеспечивающее относительно низкие эксплуатационные затраты на электроэнергию и сменные мембранные элементы и возможность повышения производительности очистных сооружений за счет модульности их исполнения.

Главные технологические и экономические очистных сооружений построенных по представленной технологии:




Схема очистки производственных сточных вод от тяжелых металлов, нефтепродуктов, СПАВ и взвешенных веществ

Согласно схеме сточные воды с гальванической линии поступают в усреднительную емкость-реактор, где проходят стадию коррекции pH. Далее сточные воды подаются в электрофлотатор, для разделение жидкой и твердой фаз с удалением нерастворимых веществ из сточных вод. Схема предусматривает обезвреживание кислотно-щелочных, хромсодержащих и фторсодержащих сточных вод в самостоятельных технологических цепочках. Из электрофлотатора осветленная вода подается через самопромывной фильтр на установку ультрафильтрации. Установка ультрафильтрации на половолоконных мембранах Компании «Filmtec», обеспечивает высокоэффективную финишную очистка воды от остаточного содержания нерастворимых соединений тяжелых металлов и коллоидных веществ. Из УФ очищенная вода под остаточным давлением поступает в Е4, сюда же дозирующим насосом НД4 дозируется рабочий раствор серной кислоты для снижения pH. Очищенная вода (фильтрат) содержит растворимые соли (сульфат, хлорид и нитрат натрия) в определенном для конкретной гальванической линии количестве, в зависимости от которого частично возвращается на не прецизионные операции промывки, смешивается с водопроводной водой и соответствуя 1-ой категории ГОСТ 9.314, а частично сбрасывается в городскую канализацию, отвечая требованиям ПДК по сбросу.

Флотоконцентрат из электрофлотатора подается на рамный фильтр-пресс для обезвоживания до 70% с целью последующей утилизации в качестве вторсырья либо твердого отхода. Фильтрат с фильтр-пресса под остаточным давлением возвращается в голову очистных сооружений.

Основным оборудованием системы очистки производственных сточных вод является флотатор с нерастворимыми электродами, представленный на фото ниже. В электрофлотаторе генерируются микропузырьки газа диаметром 10-70 мкм. Микропузырьки захватывают хлопья взвешенных веществ и поднимают их на поверхность сточной воды, где данные загрязнения накапливаются в виде пенного флотоконцентрата. Флотоконцентрат периодически удаляется скиммером в сборник для последующего обезвоживания. Электрофлотатор обеспечивает извлечение 98% дисперсных частиц из воды.

Заключение
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) - химические соединения, понижающие поверхностное натяжение на разделе фаз вода-воздух. Огромное количество поверхностно-активных веществ используется для бытовых нужд, что и является основным источником загрязнения водных объектов. Токсичность СПАВ для человека и теплокровных животных относительно низка, выше она для низших животных и растений. Детергенты в концентрации 0,5 - 0,25 мг/л вызывают гибель ракообразных и рыб; более низкие концентрации задерживают рост и развитие гидробионтов, ухудшают усвоение пищи, ингибируют функцию хеморецепторов. У водорослей сублетальные концентрации СПАВ нарушают подвижность половых клеток и спорообразование.

Основное влияние СПАВ оказывают на среду обитания гидробионтов; незначительно изменяют прозрачность и окраску растворов. Большое значение имеет их способность придавать воде запахи и привкусы, часто лимитирующие их распространение в водоемах. Весьма важным является также способность СПАВ к пенообразованию. Пена препятствует аэрации водоемов, ухудшая процессы их самоочищения, в ней концентрируются органические загрязнения и микрофлора (в том числе патогенные микроорганизмы).
Список литературы

  1. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы / Под ред. Т.В. Гусевой. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. - 192 с.



  1. Мисейко Г.Н., Безматерных Д.М., Тушкова Г.И. Биологический анализ качества пресных вод / Под ред. Г.Н. Мисейко. Баранул: Изд-во АГУ, 2001. 201 с.



  1. Моисеенко Т.И. Водная экотоксикология: Теоретические и прикладные аспекты. - М.: Наука, 2009. - 400 с.



  1. Экология: Учебное пособие / Общая ред. С.А. Боголюбова. - М: Знание, 1997. - 288 с.



  1. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении: Учеб. пособие / Орлов Д.С, Садовникова Л.К., Лозановская И.Н. - М.: Высшая школа, 2002. - 334с.

6. Филенко О.Ф. Водная токсикология. – М.: Издательство Московского Университета, 1988 г. – 154 с.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации