Контрольная работа по дисциплине «Производственные технологии»

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%.

Гидромеханические методы применяют  для извлечения из сточных вод  нерастворимых грубодисперсных  примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки  сточных вод от различных растворимых  и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании  через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют  к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

Физико-химические методы очистки  сточных вод многообразны. Это  коагуляция, флотация, адсорбционная  очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод  удаляются тонкодисперсные и  растворенные неорганические примеси  и разрушаются органические и  плохо окисляемые вещества.

Биохимические методы очистки  сточных вод. Применяются для  очистки хозяйственно-бытовых и  промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан  на способности микроорганизмов  использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид  углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам  очистки воды относятся нижеперечисленные  методы:

Осветление - удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией  воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения  взвешенных веществ. Эту функцию  выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках  вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение  в осадок взвешенных частиц. В целях  осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор  коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное  железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении  взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляция - обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Окисление - обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или  их комбинацией) делает возможными или  интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.

Обесцвечивание - удаление или  видоизменение веществ, придающих  воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины  цветности. Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат  калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание - обработка  воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для  питья подземной и поверхностной  воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

1. Хлорирование путем  добавления хлора, диоксида хлора,  гипохлорита натрия или кальция.

2. Озонирование. При применении  озона для подготовки питьевой  воды используются окислительные  и дезинфицирующие свойства озона.

3. Ультрафиолетовое облучение.  Используется энергия ультрафиолетового  излучения для уничтожения микробиологических  загрязнений. Кишечная палочка,  бацилла дизентерии, возбудители  холеры и тифа, вирусы гепатита  и гриппа, сальмонелла погибают  при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы  обеспечивают дозу облучения  не менее 30 мДж/см2.

Обезжелезивание/деманганация - превращение растворённых соединений железа и марганца в нерастворимые  и удаление тех и других путем  фильтрования, как правило, через  специальные фильтроматериалы. Решение  проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной  задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:

1.Аэрирование - окисление  кислородом воздуха с последующим  осаждением и фильтрацией. Расход  воздуха для насыщения воды  кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.

2.Каталитическое окисление  с последующей фильтрацией. Наиболее  распространенный на сегодняшний  день метод удаления железа, применяемый  в высокопроизводительных компактных  системах. Суть метода заключается  в том, что реакция окисления  железа происходит на поверхности  гранул специальной фильтрующей  среды, обладающей свойствами  катализатора (ускорителя химической  реакции окисления). Наибольшее распространение  в современной водоподготовке  нашли фильтрующие среды на  основе диоксида марганца (MnO2). Железо  в присутствии диоксида марганца  быстро окисляется и оседает  на поверхности гранул фильтрующей  среды. Впоследствии большая часть  окисленного железа вымывается  в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного  катализатора является одновременно  и фильтрующей средой. Для улучшения  процесса окисления в воду  могут добавляться дополнительные  химические окислители.

Умягчение - замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное  количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался  каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится  при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость  воды делает её непригодной и для  питания газовых и электрических  паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу  на 15%, а слой толщиной 10 мм - уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к  увеличению расхода топлива или  электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы  отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров - умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых  отложений.

Обессоливание - удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через  специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.

Все большее значение в  охране поверхностных вод от загрязнения  и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.

Выбор метода очистки воды обусловлен ее составом, требованиями к качеству очищенной воды и областью ее применения. Задача получения воды для технических нужд может сводиться  к простому обезжелезиванию, то есть к удалению железа и иногда марганца. Если не удалить из воды ионы этих металлов достаточно глубоко, она становиться  непригодной даже для технических  нужд, так как желтеет на воздухе  или при нагреве и кипячении. Это происходит потому, что при  окислении растворимое двухвалентное  железо переходит в форму нерастворимого оксида трехвалентного железа. Данный оксид отлично знаком всем - это  обычная ржавчина. Задача обезжелезивания  при очистке воды может быть решена многими способами, которые сводятся к его окислению с последующей  фильтрацией. Наиболее надежный и универсальный  способ реализован в озоно- ультрафильтрационных установках.

Установки этого типа разработаны  не только для решения задачи обезжелезивания  воды, но и для решения гораздо  более сложной и комплексной  задачи - получения воды питьевого  качества. В последнее время даже в артезианской воде из глубоких скважин  могут появляться различные токсичные  и трудно устранимые примеси антропогенной  природы - тяжелые металлы, хлорорганические соединения и т.п. Понятно, что качество воды из поверхностных источников еще  хуже из-за растущего количества загрязнений  поступающих в водоемы вследствие плохой работы систем очистки промышленных сточных вод, ливневых и коммунальных стоков и т.п. Все это сильно усложняет  задачу очистки воды до качества действительно  соответствующего стандартам питьевой воды. Использование разнообразных  фильтров для воды во всех случаях  гарантирующих получение воды питьевого  качества, к сожалению, является опасной  иллюзией, которая может принести реальный вред здоровью. Система очистки  воды действительно решающая поставленную задачу, как правило, включает в себя различные методы водоподготовки оптимальные  для удаления конкретных примесей различной  природы. К сожалению, универсальный  метод или идеальный фильтр для  воды существует только в рекламных  роликах.

Вот основные методы очистки  воды:

Озонирование.

Применение озона в  различных технологических процессах  очистки воды связано с уникальным сочетанием большой реакционной  и стерилизующей способностью озона с его малым временем жизни в воде. Продукты озонолиза не токсичны в отличии от продуктов, образующиеся при применении хлорсодержащих реагентов.

Ультрафильтрация.

Ультрафильтрация - один из наиболее современных и высокотехнологичных  методов механической очистки воды. Этот метод, в отличие от обратного  осмоса, убирает коллоидные и взвешенные частицы, оставляя полезные соли. Ультрафильтрационные мембранные модули долговечны, не требуют  химической регенерации, легко промываются  обратным давлением и работают при  перепаде давления меньше одной атмосферы. Отлично сочетается с озонированием, что реализовано в установках озоно- ультрафильтрационных установках различных серий представленных в разделе продукция.

Обратно - осмотическая фильтрация.

Технология глубокой очистки  воды с применением мембран задерживающих  соли и многие органические соединения. Одна из основных сфер применения - обессоливание, опреснение и умягчение воды. Использование  этой технологии после предварительной  озоно- ультрафильтрационной глубокой очистки воды резко увеличивает  срок службы мембраны обратного осмоса. Этот комплексный подход идеально подходящий для получения питьевой воды высочайшего  качества с любой желаемой степенью жесткости и солесодержания реализован в установках серии Pozitron 1 UF-RO.

Ионообменные методы очистки  воды.

Метод селективной очистки  воды от некоторых растворенных неорганических (катионов или за анионов) соединений за счет их адсорбции при помощи ионообменных смол с последующей  реагентной регенерацией (например, при  помощи поваренной соли). Одна из основных сфер применения - умягчение воды для  технических нужд.

Озоно - каталитические фильтры  из активированного угля:

Активированный уголь  используется для каталитического  доокисления растворенных хлорорганических и органических соединений и некоторых  продуктов озонолиза на поверхности  угля. Как показывает практика, уголь  в таком процессе не расходуется  и не утрачивает своей каталитической активности, так как при подаче большого количества избыточного озона  работает не как адсорбент, а как  катализатор. Этот метод подходит для  доочистки хлорированной водопроводной  воды.

Только применение современных  и высокотехнологичных подходов позволяет оптимально решать практически  все задачи водоочистки.

Наибольший интерес представляют возможные синергетические комбинации различных методов очистки воды, реализованные в установках различных  серий выпускаемых нашей компанией. Так были созданы озоно- ультрафильтрационная технлогия очистки артезианской воды и воды рек, озер и других поверхностных источников и технология глубокой очистки сточной воды,- которые позволили во многих случаях добиться удивительных результатов.