Основные принципы химического, электрохимического и термического методов очистки сточных вод. Экологически чистые технологии получения воды

Химическая очистка сточных вод позволяет выделить из отработанных стоков растворённые в них вещества, способные пагубно влиять на окружающую среду. Под действием добавленных в сточные воды реагентов эти загрязнения выпадают в осадок, после чего механизированно удаляются из специальных установок. Выделяют два основных метода химической водоочистки.

1) Нейтрализация представляет собой обработку стоков кислотами или щелочами, в результате достигается требуемая величина водородного показателя рН.

2) Окисление заключается в добавлении в стоки разного рода окислителей. Это может быть сжиженный или газообразный хлор, диоксид хлора, хлорная известь, гипохлорат натрия или кальция, кислород и т.д. Такой метод особенно эффективен для отработанных стоков, в составе которых имеется цианид меди, цинка и другие похожие соединения. Единственный минус очистки сточных вод окислением – большой расход довольно дорогостоящих реагентов.

В целом химическая очистка сточных вод является очень эффективной и обеспечивает соблюдение санитарных норм в плане химического состава стоков.

Электрохимическая очистка стоков является разновидностью физико-химического метода очистки сточных вод. Процесс электрохимической очистки сточных вод происходит под действием электрического тока с использованием растворимых и нерастворимых электродов. Такая очистка стоков относится к безреагентным методам и благодаря применению электрического тока удобна и легко поддается управлению и автоматизации. При прохождении стоков между электродами под воздействием электрического поля происходят процессы электрофлокуляции и электрокоагуляции.

1)Метод электрокоагуляции применяется для очистки стоков, содержащих коллоидные и взвешенные частицы, а также растворенные соединения, обладающие высокой адсорбционной способностью к образующимся хлопьям гидроокисей металлов. К ним относятся различные загрязнения: масла, жиры, нефтепродукты, ионы тяжелых металлов, фенолы, поверхностно-активные вещества, красители, туши, гуаши, акварели и прочие.

2)При электрофлотационной очистке стоков газовые пузырьки, образующиеся в процессе электролиза, осуществляют флотацию загрязнений в объеме сточной воды. Электрофлотация используется для очистки стоков, содержащих нефтепродукты, жиры, масла, детергенты, взвешенные вещества и прочие загрязнения.

3)Сущность метода электрохимической деструкции заключается в обработке сточной жидкости в электрореакторе с нерастворимыми в условиях анодной поляризации электродами.

Термические методы применяются для обезвреживания как минерализованных сточных вод, так и стоков, содержащих растворенные и нерастворенные органические вещества.

К термоокислительным методам обезвреживания сточных вод относятся парофазное окисление (огневой метод), жидкофазное окисление, парофазное каталитическое окисление. Сущность этих методов состоит в окислении примесей кислородом воздуха при повышенной температуре до нетоксичных соединений.

Техническая цивилизация не может существовать без использования технологических водных растворов и чистой воды. В последние десятилетия резко возросла доля ионов тяжелых металлов в общем солесодержании природных вод. Постоянно увеличивается концентрация растворенных пестицидов, удобрений, моющих средств, нефтепродуктов. Все больше усилий необходимо затрачивать, чтобы получить воду, пригодную для питья, питания котлов тепло- и электростанций, полива растений и производства различных изделий: машин, станков, мебели, тканей, лекарств, бытовой техники. Наиболее широко распространенные в мире методы очистки воды - фильтрация, сорбция, ионный обмен. Однако, установки в которых реализованы указанные процессы, нуждаются в регенерации и периодической замене основного рабочего элемента: фильтров, сорбентов, ионообменных смол. При этом возникают проблемы с утилизацией отработанных материалов, а также сохраняется необходимость восполнения их потерь путем производства из невозобновляемых сырьевых запасов новых материалов взамен отработанных.

Одним из естественных процессов, имеющих самое широкое распространение в живой и неживой природе является электрохимическое преобразование веществ, т.е. окислительно-восстановительные реакции, связанные с удалением или присоединением электрона. Теоретические расчеты показывают, что потенциальные возможности электрохимического кондиционирования воды (очистки, умягчения, опреснения, обеззараживания и т.д.) более чем в 100 раз превосходят фильтрационные, сорбционные и ионообменные методы по экономичности, скорости и качеству. Кроме того, электрохимические реакции позволяют без дополнительных затрат химических реагентов преобразовать пресную или слабосолоноватую природную воду в высокоактивный технологический раствор, обладающий практически любыми необходимыми функциональными свойствами.

Термин электрохимическая активация (ЭХА) был введен в науку академиком российской академии медико-технических наук В.М. Бахиром. В отличие от известных электрохимических процессов, исходным веществом в процессах электрохимической активации являются разбавленные водно-солевые растворы, пресная или слабоминерализованная вода, т.е. жидкости с низкой электропроводностью. Конечным продуктом ЭХА являются не концентрированные химические вещества, а активированные растворы, т.е. низкоминерализованные жидкости в метастабильном состоянии. Ее целью является уменьшение или полное исключение расхода химических реагентов, снижение загрязненности растворов, повышение качества целевых продуктов, сокращение времени, повышение эффективности и упрощение различных технологических процессов.

Таким образом, 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 сбрасываемые сточных вод в поверхностные водоемы, а свежую воду использовать для пополнения безвозвратных потерь. В химической промышленности намечено более широкое внедрение малоотходных и безотходных технологических процессов, дающих наибольший экологический эффект.

8. Технологические решения утилизации отходящих газов ТЭЦ в полноценные вторичные продукты.(ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечениягорячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов).. Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива нетоксичные углекислый газ (СО2) и водяной пар (Н2О),оксиды серы, азота, углерода, в частности угарный газ (СО), соединения тяжёлых металлов, таких как свинец (Рв), сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твёрдого топлива, канцерогенный бензопирен (С20Н12).

Применяемые методы очистки газов могут быть разделены на следующие основные группы:

1. Механическая (сухая) очистка, при которой осаждение частиц проходит под действием механической силы: силы тяжести или центробежной силы.

2. Мокрая очистка путём пропускания газа через слой жидкости или орошения его жидкостью.

3. Фильтрование газов через пористые материалы, не пропускающие частиц, взвешенных в газе.

4. Электрическая очистка газов путём осаждения взвешенных в газе частиц в электрическом поле высокого напряжения.

Способы очистки газов. В промышленности применяют механический, электрический и физико-химический способы очистки газов. Механическую и электрическую очистку используют для улавливания из газов твёрдых и жидких примесей, а газообразные примеси улавливают физико-химическими способами. Механическую очистку газов производят осаждением частиц примесей под действием силы тяжести или центробежной силы, фильтрацией сквозь волокнистые и пористые материалы, промывкой газа водой или др. жидкостью. Для очистки газов широко применяют Циклоны, в которых отделение от газа твёрдых и жидких частиц происходит под действием центробежной силы Тканевые и бумажные фильтры, а также фильтры в виде слоя коксовой мелочи, гравия или каких-либо пористых материалов применяют для очистки газов посредством фильтрации. Наиболее широкое распространение получили Скрубберы, мокрые циклоны, скоростные пылеуловители и пенные пылеуловители. Электрическая очистка газов основана на воздействии сил неоднородного электрического поля высокого напряжения . Методы физико-химической очистки применяют для удаления газообразных примесей. К таким методам относятся промывка газов растворителями (абсорбция); промывка газов растворами реагентов, связывающих примеси химически (химическая абсорбция); поглощение примесей твёрдыми активными веществами (адсорбция); физическое разделение (например, конденсация компонентов), каталитическое превращение примесей в безвредные соединения.

9. Принципы и задачи комплексного использования минерального сырья. Основные принципы создания безотходных производств заключаются в комплексном использовании сырья, создании принципиально новых и совершенствовании действующих технологий, создании замкнутых водо- и газооборотных циклов, кооперировании предприятий и создании территориально-производственных комплексов.

1. Комплексное использование сырья. Отходы производства – это неиспользованная или недоиспользованная по тем или иным причинам часть сырья. Поэтому проблема комплексного использования сырья имеет большое значение как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.

Необходимость комплексного использования природных ресурсов диктуется, с одной стороны, все увеличивающимися темпами роста объемов промышленных производств, загрязняющих окружающую среду, а с другой – необходимостью экономного их расходования, поскольку запасы основного минерального сырья ограничены, а цены на него непрерывно возрастают.

Источниками отходов являются:- примеси в сырье, т. е. компоненты, которые не используются в данном процессе для получения готового продукта;-·неполнота протекания процесса, остаток полезного продукта в сырье;-· побочные химические реакции, приводящие к образованию неиспользуемых веществ.

Рациональное комплексное использование сырья позволяет уменьшить количество недоиспользованных веществ, увеличить ассортимент готовых продуктов, выпускать новые продукты из той части сырья, которая раньше уходила в отходы.

Повышение выхода продукта на каждой стадии процесса приводит к уменьшению количества отходов и увеличению комплексного использования сырья. Радикальное средство против протекания побочных реакций – изменение технологии.

2. Создание принципиально новых и совершенствование действующих технологий (схем). Это очень важный этап в технологии. Например, в основу создания атомной промышленности положены принципы, исключающие загрязнение окружающей среды или значительно снижающие его.

3. Создание замкнутых водо- и газооборотных циклов. С позиций экологической безопасности и надежности не менее важной представляется задача по созданию замкнутых водо- и газооборотных циклов.

4. Кооперирование предприятий, создание территориально-производственных комплексов. В большинстве случаев отходы одного производства являются сырьем для других производств. В связи с этим предлагается сам термин «отходы» заменить на «продукты незавершенного производства». При этом основная задача состоит в изыскании возможностей для применения продуктов незавершенного производства в других производствах или отраслях народного хозяйства, которые могли бы строить свою деятельность на них как на вторичных материальных ресурсах.

10. Медная индустрия Казахстана. Сырьевая база медной отрасли. МЕДНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ— подотрасль цветной металлургии, объединяющая предприятия по добыче и обогащению руд и производству меди. Основное количество медных руд добывают при разработке месторождений медно-порфирового типа, медно-никелевых, медно-колчеданных и медистых песчаников и сланцев. Ведущее место в цветной металлургии Казахстана занимает производство меди. Добычу медьсодержащих руд осуществляют такие крупные компании как дочерние структуры корпорации Kazakhmys и ТОО «Казцинк», Актюбинская медная компания (учредителем которой является ЗАО «Русская медная компания»), «Майкаинзолото», «Полиметалл».

Рафинированная медь выпускается дочерними подразделениями компании Kazakhmys – ПО «Жезказганцветмет» и ПО «Балхашцветмет». Мощности по ее производству имеет и «Казцинк». Практически вся производимая в стране медь (как в виде рафинированной меди, так и медного концентрата) экспортируется за рубеж, в основном в Китай, Турцию, Великобританию и Россию.

Основные объемы балансовых запасов меди сосредоточены в Карагандинской и Восточно-Казахстанской областях. При этом большая их часть заключена в бедных медно-порфировых месторождениях. Вопросы вовлечения этих месторождений в отработку связаны, прежде всего, с рядом технологических проблем, решение которых позволило бы вести рентабельную отработку низкосортных руд.

Перспективы медной подотрасли могут значительно увеличиться за счет освоения новых рудопроявлений в Алматинской и Карагандинской областях. В частности, в марте текущего года Министерство индустрии и новых технологий Казахстана и «Тау-Кен Самрук» – национальный оператор горнорудных активов и дочерняя организация ФНБ «Самрук-Казына» – подписали контракты на разведку меди, золота и попутных компонентов на находящихся в Карагандинской области Спасской меднорудной зоне и на добычу полиметаллических руд на месторождении Алайгыр.

Однако в последние годы все большее значение приобретает разработка богатых медью техногенных отвалов, копившихся еще с советского периода. В частности, отвалов Коунрадского рудника, занимающих общую площадь 23 км2. В конце апреля 2012 г. британская компания Central Asia Metals запустила перерабатывающий эти отвалы гидрометаллургический завод. По итогам минувшего года ей было произведено 6,58 тыс. тонн медных катодов, что превысило запланированный уровень (5,75 тыс. тонн) более чем на 14%. В 2013 г. предполагается достижение уровня в 10 тыс. тонн медных катодов.

Крупнейшим предприятием, осуществляющим добычу медьсодержащих руд и производство меди на территории Казахстана, является корпорация Kazakhmys. На эту компанию (владеющую 17 действующими рудниками, 10 горно-обогатительными фабриками и двумя медеплавильными производствами) приходится около 85% выпускаемого в стране медного концентрата и 90% рафинированной меди. Однако объемы производства меди группой Kazakhmys. в последние годы снижаются, как и доходы от реализации продукции.

Перевод отрасли на рыночную систему и передача собственности в частное управление, привели к нещадной эксплуатации открытых еще в советское время месторождений. В 2000-х их запасы начали иссякать. В результате только с 2004 по 2008 год Kazakhmys сократил производство меди из собственного сырья на 15,3%. В дальнейшем падение продолжилось, поскольку содержание меди в руде сократилось с 1,18% в 2008 году до 1,09% в 2010 году и до 0,95% в 2012 году. Это связано с тем, что большая часть запасов сосредоточена в месторождениях медно-порфирового типа, отличающихся невысокой массовой долей меди. Рост чистой прибыли компании в последние годы обеспечивался ростом мировых котировок на металлы.

Динамика объемов добычи руды корпорацией Kazakhmys, млн тонн

2008 – 35,7; 2009 – 32,4; 2010 – 32,9; 2011 – 33,4; 2012 – 37,5;

Производство меди в катодном эквиваленте из собственного сырья, тыс. тонн

2008 – 343; 2009 – 320; 2010 – 303; 2011 – 299; 2012 – 292,

Вопросы ГАК по дисциплине «Основы безопасности

Поиск по сайту: