Презентация на тему "Методы очистки воды от антропогенных примесей"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  от антропогенных Методы очистки воды Физико-химические методы водоподготовки примесей

• 
  Слайд 2
  

  Виды антропогенных загрязнений и их основные свойства Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 3
  

  Виды антропогенных загрязнений и их основные свойства Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 4
  

  Виды антропогенных загрязнений и их основные свойства Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 5
  

  Очистка воды от фенолов Физико-химические методы водоподготовки Для очистки природной воды от фенолов можно применять окислительные методы с применением хлора, озона, перекиси водорода, перманганата калия. Однако наиболее рациональным при температуре воды выше +5°С является микробиологический метод. При хлорировании природных вод, содержащих фенол, образуется хлорфенол с аптечным запахом по реакции В зависимости от соотношения хлора и фенола образуются разные продукты реакции. При соотношении активного хлора и фенола 2:1 образуется максимальное количество хлорфенола (пик аптечного запаха). При соотношении активного хлора и фенола более 6: 1 фенольные запахи практически не образуются. Максимальная скорость окисления фенола находится в области рН = 7,5­-8,5, причем зоны Fe3+ являются катализатором процесса окисления. Поэтому переход на железный коагулянт и проведение процесса в интервале рН = 7,5-­8,5 позволяет исключить хлорфенольные запахи или свести их к минимуму. При окислении водных растворов фенола озоном снижается значение рН, ХПК, общего органического углерода. Фенол наиболее полно окисляется озоном в щелочной среде, при этом концентрация фенола снижается до следовых количеств. Удельные дозы реагентов: 2 моль О3/моль фенола (1,02г О3/г фенола) и 3 г-­экв ОН­/моль фенола. Окисление фенолов с помощью перекиси водорода происходит также в присутствии Fe2+ при рН = 7,2-­8,1.

• 
  Слайд 6
  

  Очистка воды от фенолов Физико-химические методы водоподготовки Оптимальные параметры процесса окисления: рН = 4, мольное соотношение фенола и Н202 = 1 : 3, наличие катализатора Fe2+. Для полного окисления одного моля фенола требуется 6 молей пероксида водорода. При использовании в качестве окислителя перманганата калия для полного окисления одного моля фенола требуется 9,3 моля КМnО4, что соответствует стехиометрическому уравнению В продуктах реакции обнаруживается винная, щавелевая и муравьиная кислоты. Применение биореакторов­ и фильтров при температуре исходной воды выше +5°С и рН = 6,5­9,0 позволяет также эффективно удалять фенол при микробиологической очистке. Скорость утилизации ксенобиотиков позволяет расположить их в следующий ряд: формальдегид > метанол > фенол. Закрепленные на носителе смешанные аэробные биоценозы, адаптированные к фенолам, могут почти полностью утилизировать фенол при его концентрации до 1 мг/л. В экспериментах к.т.н, Асса Г. Ю. при температуре воды 12°С, водо­-воздушном соо­тношении 5­ 7 л/л, удельной гидравлической нагрузке в биореакторе 2 м3/м2 содержание фенола от 0,04­-0,25 мг/л снижалось практически до нуля после обработки воды в биореакторах и на стандартных скорых фильтрах. Биореактор загружался щебнем d= 5­10 мм с толщиной слоя загрузки Н = 1000 мм. Слой воды над загрузкой составлял 1,0 м.  

• 
  Слайд 7
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Для удаления пестицидов могут использоваться различные физико-­химические процессы, применяемые в отдельности или в различных сочетаниях: При использовании активного хлора для улучшения процесса коагуляции и обеззараживания воды целесообразно вводить уголь после окисления, обеспечивая интервал, равный 10 мин. При необходимости частичного удаления пестицидов в процессе коагуляции уголь целесо-образно вводить перед фильтрами, так как при подаче в отстойник не исключено снижение адсорбционной активности его из­-за быстрого осаждения частичек с хлопьями коагулянта, а, следовательно, и увеличение расхода сорбента. При эпизодическом введении угля перед фильтрами доза его составляет 10­12 мг/л, а при длительном применении ­ 5­ - 7 мг/л. Значительную экономию расхода порошкообразного угля обеспечивает введение его в два приема: на ковше или первом подъеме и перед фильтрами. Так, если для снижения содержания ГХЦГ от 0,5 до ПДК (0,02 мг/л) в один прием требовалось 34 мг/л угля КАД или 27,5 мг/л угля БАУ, то при введении угля в два приема расход угля соответственно снижался до 27 и 9,4 мг/л. Для снижения концентрации дильдрина с 10 до 0,1 мкг/л в первом случае расход составил 85, во втором ­25 мг/л. Дробное введение ПАУ снижает его суммарный расход. Время контакта ПАУ с водой, необхо-димое для сорбции загрязнений, при интенсивном перемешивании 10­20 мин. Реализация этого процесса требует лишь строительство блока приготовления и дозирования ПАУ и склада ПАУ. Постоянное использование ПАУ для водоподготовки обычно невыгодно из-­за нерентабель-ности и невозможности его регенерации и потерь при дозировании. Очистку природных вод со стабильным содержанием пестицидов целесообразно проводить, применяя фильтры, загруженные гранулированным активным углем. Осуществление сорбции в динамических условиях резко повышает экономичность процесса за счет снижения расхода сорбента.    

• 
  Слайд 8
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Фильтрование через ГАУ дает воду лучшего и более постоянного качества по сравнению с углеванием. Непременным условием рационального использования угольных фильтров является тщательное предварительное осветление воды. При малых равновесных концентрациях пестицидов в воде, пренебрегая достижением максимальной адсорбционной· емкости угля, можно добиться удаления из водных растворов не только (хлорорганических) ХОП, но и пестицидов других классов. Порошкообразные· сорбенты, как правило, проявляют в 2­5 раз большую сорбционнуюемкостьпопестицидам, чемгранулированные. Особенность сорбции хлорорганических пестицидов ­ обратимый характер ее, т.е. возможность вымывания их из угля при изменении температуры, рН или загрязненности воды. Большинство фосфорорганических соединений (ФОП) также сорбируются на АУ. Для уменьшения содержания фосфамида, карбофоса и хлорофоса в воде от С0 = 1 мг/л до Ск =ПДК= 0,02+0,05 мг/л необходима доза угля (мг/л): ОУ­Ащ ­ 11 +21; АГН ­ 15+39 и АГ­5 ­ 20+24. Срок службы ГАУ при очистке природных вод составляет от 2 до 30 месяцев. Используются обычные водопроводные фильтры с плотным слоем ГАУ высотой 1­1,2 м. Скорость фильтрования 3­6 м/ч. Повышение скорости фильтрования от 7,5 до 30 м/ч требует, как правило, увеличение высоты слоя ГАУ от 0,5­1,0 до 3­­5 м. На фильтры с ГАУ следует подавать предварительно осветленную на механических фильтрах воду. В противном случае скорость фильтрования через ГАУ снижается от 4­6,5 до 1,5 м/ч. На ряде водопроводных станций к сорбционной очистке воды на ГА У переходят путем замены части или всей загрузки скорых песчаных фильтров на ГАУ. При малых капитальных вложениях подобный переход от углевания к сорбции на ГАУ позволяет сократить эксплуатационные затраты на 30%.    

• 
  Слайд 9
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Деструкция ряда легкоокисляющихся пестицидов, например, серосодержащих производных карбаминовой кислоты, может быть достигнута практически без изменения режима хлорирования, принятого на водопроводных станциях. Но обычно разложение пестицидов под действием активного хлора протекает с небольшой скоростью. Поэтому требуется введение повышенных доз окислителя, что· усложняет процесс очистки воды из­-за необходимости последующего дехлорирования воды. Не исключена в этом случае возможность образования биологически активных промежуточных продуктов взаимодействия хлора с пестицидами, что недопустимо и может ограничить применимость данного метода при очистке воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения. При сочетании хлорирования с коагуляцией, флокуляцией, отстаиванием и фильтрованием содержание в воде ДДТ, гексахлорана, гексахлора обычно .снижалось до норм, соответствующих требованиям стандарта. Обработка воды, загрязненной фосфорно­органическими пестицидами (ФОП), по схеме: предварительное хлорирование (3­4 мг/л), флокуляция ПАА или ВА­2 (2­3 мг/л), коагуляция Al2(S04)3 (30­40 мг/л), отстаивание (1,5­2 часа), хлорирование (до остаточного хлора 0,3­0,5 мг/л) обеспечила ее удовлетворительные органолептические свойства и химический состав при отсутствии токсичности. Озон является наиболее перспективным деструктором многих классов пестицидов, обеспечивая глубокое разрушение загрязнений и надежное их обезвреживание. Использование озона в качестве деструктора пестицидов одновременно обеспечивает обесцвечивание и обеззараживание воды, что значительно снижает расход реагентов по сравнению с традиционной технологией обработки.    

• 
  Слайд 10
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Различие в физико-­химических свойствах применяющихся пестицидов объясняет трудности, встретившиеся при использовании стандартных схем очистки природных вод для питьевых целей. В отдельных случаях, при загрязнении воды гидрофобными веществами коллоидной степени дисперсности, коагуляция с последующим отстаиванием и фильтрованием обеспечивала достаточно высокую степеньочистки. Однако, если в воде содержатся одновременно несколько типов пестицидов, относящихся к разным классам органических соединений, что часто бывает на практике, технологическая схема должна включать новые реагенты или базироваться на использовании нескольких приемов обработки. При удалении пестицидов из природных вод, используемых после очистки для питьевого водоснабжения, необходимую степень очистки иногда можно получить путем усовершенствования имеющейся традиционной технологии осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды. Но в большинстве случаев традиционные водоочистные сооружения не являются надежным барьером, препятствующим попаданию пестицидов в очищенную воду. Такие данные касаются арилалкинмочевин и их метаболитов, фосфорорганических пестицидов, производных картаминовых, тио­ и дитиокарбаминовых кислот, хлорорганических пестицидов, некоторых гетероциклических соединений. Поэтому в таких случаях требуется включение в схему новых технологических процессов. Основными реагентами, используемыми в настоящее время на всех водоочистных станциях, является активный хлор и коагулянты.  

• 
  Слайд 11
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Положительные результаты при удалении из воды пестицидов можно ожидать в том случае, если они присутствуют в виде суспензий или коллоидных частиц. Для повышения эффективности их удаления из воды необходима интенсификация процесса коагуляции и улучшение режима фильтрования. Задерживающая способность песка для хлорорганических и фосфорорганических пестицидов колеблется от 8 до 25%. По мере коагуляции и отстаивания из воды удалялось до 50% эмульгированного и 70% рас­творенного ДДТ, после фильтрования ­ до 90%. Использованиеорганическихфлоку­лянтовповышаетстепеньочистки. В то же время, на примере севина, являющегося одним из малорастворимых карбаматов, было показано, что 10­50 мг/л Al2(S04)3 снижали концентрацию пестицида менее чем на 20%. Более высокого эффекта удаления карбаматов удалось достичь лишь с применением очень высоких доз коагулянта (до 150 мг/л). Обработка воды коагулянтом (150 мг/л Al2(S04)3) с последующим фильтрованием на песчаных фильтрах со скоростью 1,5 м/ч снижает содержание ДДТ на 78,8%, поли­ хлоркамфена (ПХК) ­ 100%, ГХЦГ на 96%. Высокий эффект очистки от ДДТ и ПХК обеспечивает также применение комбинированного коагулянта (40 мг/л сернокислого алюминия и 40 мг/л сернокислого железа). Содержание делапона в воде при обработке ее сернокислым алюминием с последующим отстаиванием (в течение 1,5­2 часов), фильтрованием и хлорированием снижалось от 2 до 0,09 мг/л от 20 до 0,5 г/л.  

• 
  Слайд 12
  

  Очистка воды от пестицидов Физико-химические методы водоподготовки Высокая стоимость активного угля явилась причиной 'поисков новых сорбентов, которые могут привести к удешевлению процесса адсорбции. Имеется способ очистки природной воды от пестицидов на основе использования сорбента, состоящего из: 77+ 79% глинозема; 16+18% мелкодисперсного торфа; 2+4% бактеризованной травяной муки и 1+3 % аммиачной селитры. Способ обеспечивает глубокую очистку поверхностных вод рыбохозяйственного назначения от пестицидов типа полихлорпинена, симазина, диурона, Наиболее перспективным методом обезвреживания пестицидов разных классов при их совместном присутствии в природных водах является окислительно­адсорбционный, с дополнением традиционной технологии процессами озонирования и адсорбции на активном угле. Применение вместе с АУ различных окислителей ­ О3, С1О2, KMnO4 ­ позволяет сократить общий расход и сорбентов и реагентов. Концентрация загрязнений на поверхности ГАУ и время их нахождения в сорбированном состоянии в тысячи раз больше, чем в свободном объеме фильтра. Одновременно на угле сорбируются окислители, поэтому на поверхности АУ интенсивно идут процессы окисления примесей. Причем, чем активнее окислитель, тем эффективнее очистка воды и регенерация сорбента. Так, например, сильно загрязненные воды р. Рейн перед сорбционной очисткой не только озонируют, но и вводят в них перманганат калия, а после угольных фильтров воду озонируют повторно.  

• 
  Слайд 13
  

  Удаление из воды галогенорганических соединений Физико-химические методы водоподготовки При хлорировании цветных природных вод, а также вод, содержащих нефтепродук-ты, фита­ и зоопланктон, образуются канцерогенные хлорорганические соеди-нения (тригалогенметаны). По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) ПДК галоорганических соединений в воде не должно превышать 30 мкг/л при использо-вании воды для хозяйственно­-питьевого водоснабжения. По данным института им. Сеченова ориентировочно ­безопасный уровень (ОБУВ) хлороформа 40­60 мкг/л. Результаты комплексных исследований проблемы образования галогенорганических соединений, выполненные в НИИ КВОВ на 16 станциях очистки воды, показали, что основную опасность представляет хлороформ и проблема его удаления в технологии очистки природной воды является наиболее важной и неотложной. Стоимость обработки воды с целью снижения содержания тригалогенметанов на 80% в ценах 1990 г.

• 
  Слайд 14
  

  Удаление из воды галогенорганических соединений Физико-химические методы водоподготовки Эффективность удаления летучих органических соединений аэрацией составляет 80­90%, причем концентрация снижается с 200 приблизительно до 20 мкг/л. Вследствие использования в промышленности, сельском хозяйстве и в быту химических веществ большое количество летучих органических веществ попадает в воду (трихлорэтилен, тетрахлорэтилен, четыреххлористый углерод и др.). Особенно уязвимыми для загрязнения этими веществами оказались подземные воды, так как там не происходит удаления этих веществ в результате диффузии их из воды в воздух. Сущность реакции взаимодействия хлора с природными соединениями, присутствующими в воде, например гумусовыми веществами, можно представить следующим образом: Количество галогенорганических соединений (ГО), образующихся в результате хлорирования воды, возрастает с увеличением дозы хлора, продолжительности реакции, содержания органического углерода (ОУ), ростом температуры воды и увеличением рН:

• 
  Слайд 15
  

  Удаление из воды галогенорганических соединений Физико-химические методы водоподготовки Изменением режима хлорирования воды концентрация хлороформа может быть снижена на 15­30%. Доза предварительного хлорирования воды не должна превышать 1­2 мг/л при высокой хлоропоглощаемости воды следует проводить дробное хлориро- вание: перед 1-­ой ступенью очистки после барабанных сеток и микрофильтров, перед фильтрами, в резервуар чистой воды. При транспортировании воды на большие расстояния следует хлорировать воду по участкам. Предварительная очистка воды от органических соединений коагулированием и осветлением позволяет снизить концентрацию хлорорганических веществ на 25­30%.При использовании связанного хлора (хлораминов) концентрация хлорорганических веществ уменьшается на 60­80%. Максимальный эффект достигается, если весь хлор находится в виде хлораминов, что теоретически соответствует соотношению аммиака и хлора 1:3 – 1:4. Для конкретных природных вод это соотношение устанавливается экспериментально. Следует подчеркнуть, что рационально предотвращать образование хлорорганиче- ских веществ, предварительно удаляя органику, т.к. в этом случае эффективность процесса значительно выше, чем очищать воду от хлорорганических соединений. Для угля марки АГ­М сорбционная емкость составляет 30 мг на 1 г угля, для АГ­3 ­ 19 мг на 1 г угля. При исходной загрузке по хлороформу 100­150 мкг/л время защитного действия угольного фильтра не превышает 2­3 мес.

• 
  Слайд 16
  

  Очистка воды от поверхностно-активных веществ Физико-химические методы водоподготовки Всевозрастающие объемы и ассортимент производимых в стране и мире поверхност-­ но­активных веществ (ПАВ) и их использование во многих отраслях промышленности и коммунальном хозяйстве приводит к загрязнению поверхностных источников водоснабжения. В подавляющем случае ПАВа представляют собой органические высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из гидрофобной и гидрофильной частей. Гидрофильная часть молекул в воде представлена обычно группами типа ­ СН2 ­О­ СН2 ­, карбоксильной, сульфатной и другими. В зависимости от структуры гидрофильной части молекул и их природы различают анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и негомогенные поверхностно­активные вещества. Наиболее распространенными СПАВ являются анионоактивныеалкиларисульфаты, обладающие пенообразующими и моющими свойствами и представляемые формулой Большинство катионоактивных ПАВ представляют собой нечетвертичные или четвертичные аммониевые основания: где R - радикал с прямой цепью атомовуглерода; Х ­ атомхлора (брома, йода)

• 
  Слайд 17
  

  Очистка воды от поверхностно-активных веществ Физико-химические методы водоподготовки Производимые в России неионогенные ПАВ (ОП­4, ОП­7 и т.д.), являются продуктами взаимодействия алкилфенолов с окисью этилена. В зависимости от концентрации ПАВ в водных растворах они способны изменить свойства раствора с образованием мицелл. Практически все растворы ПАВ обладают способностью в определенных условиях создавать пену. Причинами появления ПАВ в источниках водоснабжения является недостаточно эффективная очистка сточных вод. В частности появление ПАВ даже в подземных грунтовых водах замечено в местах, расположенных недалеко от полей фильтрации сточных вод. Попадая в водотоки и водоемы, ПАВ истощают кислородный запас, способствуют концентрированию нефтепродуктов и пенообразованию, оказывают вредное воздействие на рыб. Удаление ПАВ из природных вод осуществляется в комплексе с очисткой от других загрязняющих веществ. Так, при коагуляционной водообработке, снижение ПАВ достигается при начальной концентрации до 3­5 мг/л на 30-­40%. Более высокий эффект достигается при последовательной обработке воды методами аэрации, реагентного осаждения и фильтрования через инертные и сорбционные загрузки. Наиболее высокую сорбционную активность по отношению ПАВ, растворенных в речной воде, имеют активные угли марки КАДйод и БАУ. Толщина сорбционной загрузки рекомендуется в пределах 1,5-2,0 метра, диаметр гранул 1-­2 мм. Допустимая скорость фильтрования не должна превышать 5­-8 м/ч. При этом снижение ПАВ с начальной концентрацией 1,02 мг/л может быть достигнуто в 10­-15 раз. Менее эффективной является очистка воды от ПАВ окислением озоном и диоксидом хлора.  

• 
  Слайд 18
  

  Извлечение солей тяжелых металлов Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 19
  

  Токсикологическая характеристика ионов металлов Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 20
  

  Описание процесса катионного обмена для катионита в H+- форме Физико-химические методы водоподготовки Функциональная группа катионита определяет степень его диссоциации (т.е. его кислотность) и сродство различных катионов к нему - селективность. Ряд селективности для сильнокислотного катионита КУ-2-8: H

• 
  Слайд 21
  

  Величины рН осаждения гидроксидов металлов Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 22
  

  Специфика удаления из воды диоксинов Физико-химические методы водоподготовки Диоксиновая проблема связана в основном с хлорфенольными производствами на химических производствах хлорной продукции. Значительными источниками загрязнения диоксинами и фуранами являются также сточные воды предприятий целлюлозно­бумажной промышленности, отходы предприятий электронной и радиопромышленности, использующих для обезжиривания хлорорганические растворители, печи сжигания галогенсодержащих промышленных и бытовых отходов. Данные об уровнях загрязнения водоисточников весьма скудны. Есть сведения, что при хлорировании воды с целью ее очистки диоксины образуются из своих «предшественников» ­ фенолов и хлорфенолов, эфиров, содержащих ароматические кольца и др. Следовательно, уже при первичном хлорировании и при наличии «предшественников» предельно­ допустимая концентрация диоксинов в воде (20 пг/л до ДЭ) может быть превышена, однако данные о загрязнении диоксинами питьевой воды в России практически отсутствуют. Что касается отдельных случаев обнаружения загрязнений водоисточниковдиоксинами, то в районах с развитой химической промышленностью содержание диоксинов в поверхностных водоисточниках иногда превышало в 7­20 раз, в подземных ­ до 1,0-1,5 ПДК. Средние уровни содержания диоксинов (ПХДД и ПХДФ) в воде поверхностных во­доисточников колеблются от 10 до 200 пг/л (то есть от 10·10­12 до 200·10­12 г/л). При этом отдельные выбросы концентраций достигают до 450 пг/л.

• 
  Слайд 23
  

  Специфика удаления из воды диоксинов Физико-химические методы водоподготовки В результате процессов деструкции (работа микроорганизмов, окисление и др.) в водных средах, в примесях воды водоисточников существенно преобладают низкомо­лекулярные хлорорганическе соединения (ЛГОС). Остальные соединения содержатся в воде в значительно меньших количествах или практически отсутствуют. На большинстве существующих систем подготовки воды из открытых водоисточни­ков первой стадией является хлорирование сырой воды, во время которого происходит дополнительное образование легколетучих галогенорганических соединений (ЛГОС), уровень содержания которых в десятки и сотни раз превышает исходный. Содержание галогенорганических соединений, незначительное в исходной воде, увеличивается в 5­40 раз именно в процессе обработки воды. Так, после вторичного хлорирования содержание хлороформа в пробе из резервуара чистой воды одной из водопроводных станций нар. Волга возросло в 38,5 раз (с 1 до 38,5 мкг/л), а концентрация четыреххлористого углерода ­ от 1 до 12,9 мкг/л, Кроме того, учитывая в данном примере большое остаточное содержание свободного хлора в очищенной воде (0,54 мг/л), можно предположить, что к потребителю поступала вода с еще более высоким содержанием канцерогенных галогенорганических веществ. Задача очистки воды от микроколичествполихлордибензодиоксинов (ПХДД) и поли­ хлордибензофуранов (ПХДФ) может быть решена двумя способами: прямое воздействие на зараженную воду с целью разрушения ПХДД до нетоксичных веществ (1) и извлечение ПХДД из воды с последующим обеззараживанием извлекающего агента (2).

• 
  Слайд 24
  

  Специфика удаления из воды диоксинов Физико-химические методы водоподготовки К методам первого типа, действующим в волной среде, относятся: ультрофиолетовое облучение (УФ), радиолиз, озонирование, воздействие химических реагентов, биологическая деградация и различные комбинации этих методов. К методам другого типа относятся коагуляция и сорбция. Эффективность коагуляции основывается на чрезвычайно малой растворимости ПХДД в воде ~10­7 моль/л). Это дает основание предполагать, что при наличии взвешенных частиц ПХДД будут находиться преимущественно в сорбированном состоянии, а не в водной фазе, и будут эффективно удаляться из системы с удалением взвеси. Методы коагуляции и флокуляции позволяют разрушать системы, присутствующие в загрязненных водах: «диоксины ­- вещества в коллоидном состоянии -­ вода», и «диоксины ­- вещества в гетерафазном состоянии -­ вода», с выведением большой частидиоксинов из системы в виде осадка. Установлена возможность достижения эффективности очистки воды от диоксинов до 20­ 70% в зависимости от фона ксенобиотиков. Сорбционная очистка ­ наиболее эффективный метод очистки воды от диоксинов. При адекват-ной предочистке, фильтрацией через гранулированные активные угли (ГАУ) (типа СКД­515), удаляется 93­97% всех типов диоксинов. Показано, что наиболее опасные изомеры диоксинов: 2,3,7,8­тетра ПХДД и 1,2,3,7,8­пента ПХДД, извлекаются из воды сорбцией на ГАУ не менее иных типов ПХДД. В ходе испытаний установлено, что высокий эффект сорбционной очистки воды от диоксинов на ГАУ сохраняется в диапазоне их исходных концентраций от 0,2 до 2000 нг/л, что подтверждает протекание сорбционных процессов в области адсорбционной емкости угля FILTRASORВ­300 по отношению к различным галогенированным соединениям этот уголь является одним из наиболее эффективных сорбентов для очистки воды. Для представителей класса полихлорбифенилов (ПХБ), к которому относятся и диоксины, адсорбционные емкости для этих ПХБ составляют 630 мг/г (ПХБ­1232) и 242 мг/г (ПХБ­1221).

• 
  Слайд 25
  

  Специфика удаления из воды диоксинов Физико-химические методы водоподготовки В некоторых случаях по адсорбционной емкости с активированым углем могут быть сравнимы и модифицированные глины, которые оцениваются как очень перспективный сорбент. Глины проигрывают по адсорбционным характеристикам синтетическим сорбентам. Однако глины, модифицированные алюминатами, являются наилучшим из рассмотренных сорбентов. К тому же глины значительно дешевле полимерных сорбентов. Регенерация отработанных активированных углей от поглощенных диоксинов осуществляется высокотемпературным обжигом в печах специальных конструкций и дехлорированиемсорбиро-ванныхдиоксинов реагентами, получаемыми при взаимодействии полиэтиленгликоля с щелочами

• 
  Слайд 26
  

  Очистка воды от радиоактивных загрязнений Физико-химические методы водоподготовки Источниками антропогенного радиоактивного загрязнения поверхностных вод могут являться радиоактивные сточные воды, образующиеся при применении изотопов в технике в медицине; отходы топливного и охлаждающего циклов реакторов ядерных установок, радиоактивные выпадения после испытаний ядерных устройств на полигонах. в процессе добычи урановой (U) и ториевой (Тh) руд и их последующего обогащения и химической обработки методами осаждения, экстракции и полного обмена образуются жидкие отходы, которые в случае недостаточной их очистки и сброса в поверхностные водоисточники являются радиоактивными загрязнителями. С увеличением количества атомных электростанций, даже при нормальных условиях их эксплуатации, и тем более, при аварийных мелких ситуациях, следует опасаться возможности повышения радиоактивного загрязнения охлаждающей воды во внешнем контуре, а, следовательно ­ через нее и поверхностного водоисточника. Содержание естественных радиоактивных изотопов, в частности урана и радия, в поверхностных водах разных стран колеблется в широких пределах: U = (0,02-­14,0)∙10-6 г/л и Ra = (0,01­-86)·10­-12 кюри/л. На распределение радиоактивных потоков в водоемах оказывают существенное влияние пресноводные гидробионты, способные концентрировать радионуклиды ипродуктыраспадарадиоактивныхвеществ. Для прогнозирования вероятных форм существования радиоактивных изотопов (уран, плутоний, торий, стронций, цезий и др.) в воде поверхностных и подземных водоисточников большое зна-чение имеют данные по исходным формам нахождения изотопов в радиоактивных отходах и почвах. Среди изученных и применяемых методов очистки воды от радиоактивных загрязнений (в частности, Sr), находятся методы соосаждения радиоактивных элементов с кристалличес-кими осадками, их адсорбции на кристаллических осадках, умягчение, очистка с помощью сорбентов и ионообменных смол, электродиализ, электроосмос, флотация.

• 
  Слайд 27
  

  Перечень радионуклидов, контролируемых в подземных водах Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 28
  

  Радиоактивные ряды Физико-химические методы водоподготовки Ряд тория Ряд нептуния

• 
  Слайд 29
  

  Радиоактивные ряды Физико-химические методы водоподготовки Ряд радия Ряд актиния Свинец

• 
  Слайд 30
  

  Ряд радия Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 31
  

  Соосаждение радионуклидов в малорастворимыми гидроксидами и солями Физико-химические методы водоподготовки Механизм соосаждения сопровождается захватом радиоактивного элемента в результате его адсорбцци на растущих гранях кристаллического осадка при выделении последнего из раствора. Принцип действия таких механизмов в системах при обработке воды различными коагулирующими соединениями могут служить системы: Процессы сокристаллизации характеризуются коэффициентом, показывающим во сколько раз отношение между количеством микро­ и макрокомпонентов в кристаллах больше или меньше, чем аналогичное отношение в равновесном растворе. Иными словами характеризует ситуацию, происходит или нет концентрирование радиоактивных элементов в твердой фазе. Удаление из воды изотопов стронция 90Sr и 89Sr можно осуществить в процессе умягчения воды содово­известковым способом при высокой температуре. Так при концентрации стронция до 2-­3 мг/л и доведения концентрации соды и извести в обрабатываемой воде до 20­-150 мг/л при рН = 9,8­-10,2 степень очистки по стронцию достигается в пределах от 75 до 85%, соответственно.

• 
  Слайд 32
  

  Очистка воды от радиоактивных загрязнений Физико-химические методы водоподготовки Очистку воды от радиоактивных изотопов (в частности цезия) полным обменом на смолах, целесообразно сочетать с предварительной коагуляцией и фильтрованием через инертную и сорбционную загрузки. Имеются данные об эффективной очистке загрязнен-ной воды с удельной радиоактивностью до 4·0­-3 кюри/л, создаваемой изотопами 137Cs, 131J, 90Sr и свежеоблученного урана методом контактной коагуляции и фильтрования через 2 ступени песчаного фильтра с последующей обработкой на ионообменном фильтре со смешанной загрузкой (JR­120 в Н+ и Na+ форме + АВ17 в ОН-­ и Сl- форме) с толщиной слоя 150 см при скоростях фильтрования 6­-8 м/ч. При двухстадийном обессоливании радиоактивно­загрязненных вод в электродиализной установке при рН = 2,5­-3,5 их β-­активность снижалась с (1­50)·10­-7 до 1·10­-9 кюри/л, а содержание 90Sr с (1­5)·10­-8 до 1·10­-11 кюри/л. Однако, с экономической точки зрения, этот метод целесообразно применять при относительно небольших про­изводительностях очистных установок. Наиболее простым и распространенным методом очистки больших количеств радиоак-тивно­загрязненных природных вод является адсорбция на сорбентах природного происхождения. Именно этот метод нашел наибольшее применение для защиты вод на водоочистных водопроводных станциях Днепровского каскада после Чернобыльской катастрофы. Сорбция радиоактивных элементов осуществляется как в статических условиях (при вводе порошковых сорбентов типа перлит, доломит, диатомит в воду), так в динамических условиях ­ при фильтровании воды через слой гранулированного цеолитового сорбента с толщиной до 2,5 м.

• 
  Слайд 33
  

  Очистка воды от радиоактивных загрязнений Физико-химические методы водоподготовки При выборе сорбента учитывают помимо физико-­химической его устойчивости в водной среде радиационную его стойкость и сообразность его возможной регенерации и проблему захоронения. Способность сорбционного материала поглощать тот или инойрадиоактивный изотоп оценивается коэффициентом распределения Kd, определяемого по формуле: где г - масса твердой фазы; ар - равновесная удельная активность раствора; а0 - удельная активность исходного раствора; v - объем жидкой фазы; т - масса сорбента. В практике очистки воды от радиоактивных загрязнений используют природные неорганические сорбенты (доломит, вермикулит, монтмориллонит, бентонит и др.), искусственные неорганические сорбенты (ионообменные смолы) и природные органические сорбенты. Наиболее широкое применение в практике находит полуобожженный доломит (магномасса). Ряд природных сорбентов обладают индивидуальной сорбционной активностью по отношению к тому или иному изотопу. Так, широко применяемый на практике природный цеолит ­ клиноплитолит, может извлечь до 99% 137Cs одним объемом из 5·104 объема воды, содержащей ~25 мг/л Са2+ и Mg2+. Его объемная емкость в динамических условиях составляет ~ 1,6 мг-­экв/г. Одним из простейших методов очистки воды от радиоактивных загрязнений является ее фильтрование через дерновый луговой почвенный слой.

• 
  Слайд 34
  

  Очистка воды от радиоактивных загрязнений Физико-химические методы водоподготовки При толщине такого слоя 2­5 см фильтрация обеспечила очистку речной воды от 99Srна 87­-96% при остаточной концентрации изотопов в воде (4­-6,5)·10­13 кори /л. 720-750оС

• 
  Слайд 35
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 36
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 37
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 38
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 39
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 40
  

  Технологии очистки природных вод, содержащих антропогенные примеси Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 41
  

  Технология очистки воды методом электроуправляемой адсорбции Физико-химические методы водоподготовки Метод электроуправляемой адсорбции представляет собой технологию, позволяющую изменять свойства воды в слое воды, прилегающем к поляризуемой в электро-магнитном поле загрузке. Метод реализован в установках, состоящих из нескольких параллельно работающих аппаратов, называемых электрокондиционерами. Стандартная установка очистки холодной воды состоит из четырех стандартный электрокондиционеров АВЭ-32/400 "КАСКАД" и блока электропитания. Основным узлом одного аппарата является электроколонка, которая представляет собой проточный электрохимический реактор с насадкой. Штуцеры для подвода и отвода воды расположены в верхней и нижней частях корпуса. Внутри электроколонки расположены плоско-параллельные электроды. На аноды нанесено специальное токопроводящее покрытие, предотвращающее электролитическое разрушение металла. Пространство между пластинами электродов заполнено гранулированным материалом.

• 
  Слайд 42
  

  Технология очистки воды методом электроуправляемой адсорбции Физико-химические методы водоподготовки Вода, подлежащая очистке, сверху вниз проходит через гранулированный наполнитель при поданном на электроды аппарата напряжении, очищается от вредных компонентов, и далее поступает на выпуск (ландшафт, поверхностные водоемы, к водоразборным кранам и другим объектам пользователя). Молекулы загрязняющих вещества частично разрушаются под действием электрического поля за счет электрохимических процессов, частично агрегируются и задерживаются гранулированным наполнителем. Клеточные мембраны микроорганизмов разрушаются локальными электрическими полями в окрестности гранул наполнители. На не разрушаемых анодах аппарата происходит окисление органических соединений, ионов металлов (кроме элементов принадлежащих щелочной группе). В прикатодных пространствах – т.е. в зонах повышенного рН, происходит образование гидратов окислов железа и их агрегирование. Образовавшиеся полимолекулярные агрегаты гидратированныхгидроксидов железа и других металлов, в том числе тяжелых, а также различные макро- и микрочастицы, будучи поляризованными в электрическом поле электродов, сорбируются на частицах гранулированного наполнителя тоже поляризованных внешним полем, что, в конечном счете, обеспечивает удаление из очищаемой воды ионов металлов и взвешенных веществ. После отключения водоразбора таймер блока электропитания автоматически отключает напряжение на электродах.

• 
  Слайд 43
  

  Технология очистки воды методом электроуправляемой адсорбции Физико-химические методы водоподготовки Для корректировки рН водных растворов используются возможности электрогенерации протонов или гидроксильных групп на не разрушаемых анодах или катодах аппаратов. В отличие от устройств водоочистки, основанных на других принципах, аппараты «КАСКАД» не нуждаются для восстановления их работоспособности после периода эксплуатации в замене каких-либо рабочих элементов: сорбентов, мембран или картриджей, что самым положительным образом отражается на эксплуатационных расходах. Регенерация наполнителей осуществляется кратковременной промывкой аппаратов после переключения вентилей и отключения электрического тока. При промывке пульсирующий обратный поток жидкости в отсутствие электрического поля легко удаляет уже практически обезвреженные загрязнения, удерживавшиеся до сих пор наполнителем, и уносит в дренаж. Электросорбционная установка водоподготовки производительностью 15 м3/ч на фармацевтическом предприятии «ПОЛИСАН» Вид типичных модулей из сдвоенных электрокондиционеров воды «Каскад»

• 
  Слайд 44
  

  Технология очистки воды методом электроуправляемой адсорбции Физико-химические методы водоподготовки При начале водоразбора электрический сигнал от счетчика расхода воды включает блок электропитания. Постоянное напряжение на электродах электроколонки создает в пространстве между ними электрическое поле. В непосредственной близости от поляризованных гранул насадки, а особенно около сколов и острых граней частиц напряженность поля многократно превышает его среднее значение по объему электроколонки. Исходная вода поступает в электроколонку через штуцер в горловине и верхний коллектор, проходит сверху вниз через слой гранулированной насадки при поданном на электроды аппарата рабочем напряжении и очищается от вредных компонентов и через выходной штуцер поступает к водоразборным кранам или другим объектам пользователя. Загрязняющие вещества частично разрушаются под действием электрического поля за счет электрохимических процессов, частично задерживаются насадкой, причем газообразные компоненты выделяются автоматическим воздухоотводчиком. Клеточные мембраны микроорганизмов разрушаются мощными электрическими полями в окрестности частиц гранулированной засыпки. Через 3 – 4 минуты после отключения водоразбора таймер блока электропитания автоматически отключает напряжение на электродах. Загрязнения, удерживаемые насадкой, при промывке обратным током исходной воды в отсутствии электрического поля легко удаляются и вместе с водой сливаются в канализацию.

• 
  Слайд 45
  

  Принцип действия и схема установки «Каскад» Физико-химические методы водоподготовки Установка очистки воды построена на принципе электроуправляемой сорбции («электросорбции») и представляет собой линейку из параллельно подключенных четырех электрокондиционеров воды «КАСКАД» АВЭ-32/2 («КАСКАД -5000). Электросорбционная очистка обеспечивает удаление из воды практически всех видов загрязнений. Концентрация ионов щелочных и щелочноземельных элементов, составляющих естественный ионный фон воды в данном регионе, снижается незначительно: в большей степени это относится к щелочноземельным металлам. Периодически требуемая промывка электрокондиционеров осуществляется по сложному алгоритму, реализуемому с помощью программируемого микроконтроллера и системы соленоидных клапанов. Указанная промывка аппаратов осуществляется попарно, может выполняться в любое время суток и любые дни недели.

• 
  Слайд 46
  

  Технические характеристики установки электрокондиционирования воды

• 
  Слайд 47
  

  Структурная схема установки доочистки производственных сточных вод методом электрокондиционирования воды Физико-химические методы водоподготовки

• 
  Слайд 48
  

  Результаты очистки дренажных вод полигона «Новоселки» на установке электрокондиционирования воды Физико-химические методы водоподготовки