- •Конспект лекций по учебной дисциплине “Теоретические основы защиты окружающей среды”
- •Конспект лекций по учебной дисциплине “Теоретические основы защиты окружающей среды”
- •1 Охрана воздушной среды
- •Строение и состав газовой оболочки Земли
- •1.2 Источники загрязнения атмосферы
- •1.3 Последствия загрязнения атмосферы
- •Парниковый эффект
- •1.3.2 Разрушение озонового слоя
- •1.3.3 Кислотные осадки
- •1.3.4 Смог
- •1.4 Нормирование атмосферных загрязнений
- •1.5 Уменьшение загрязнения воздушной среды
- •1.5.1 Уменьшение загрязнения от промышленных предприятий
- •1.5.2 Уменьшение загрязнения от теплогенерирующих устано-вок
- •1.5.3 Уменьшение загрязнения от автотранспорта. Рассеивание загрязнений в атмосфере
- •1.5.4 Использование зелёных насаждений
- •1.6 Методы и средства контроля воздушной среды
- •1.6.1 Контроль концентрации пылеобразных примесей
- •1.6.2 Контроль концентраций газо- и парообразных примесей
- •2 Защита гидросферы от загрязнений
- •2.1 Характеристика водных ресурсов Земли
- •2.2 Потребители пресной воды
- •2.3 Потери пресной воды. Экологические последствия
- •2.4 Источники загрязнения воды. Экологические последствия загрязнения природных вод
- •2.5 Нормирование и регулирование качества воды в водоёмах
- •2.6 Методы и приборы контроля качества воды в водоёмах 12
- •2.7 Очистка сточных вод
- •2.7.1. Классификация методов очистки сточных вод
- •2.7.2 Основы процессов и принципы механической очистки стоков
- •2.7.3 Очистка сточных вод от нефтепродуктов
- •2.7.4 Физико-химические методы очистки сточных вод
- •2.7.4.1 Коагуляция, флокуляция и электрокоагуляция
- •2.7.4.2 Сорбция
- •2.7.4.3 Экстракция
- •2.7.4.4 Ионный обмен
- •2.7.4.5 Электродиализ
- •2.7.4.6 Гиперфильтрация (обратный осмос) и ультрафильтрация
- •Другие методы физико-химической очистки сточных вод
- •2.7.5 Химическая очистка сточных вод
- •2.7.5.1 Нейтрализация
- •2.7.5.2 Окисление
- •2.7.6 Биологическая очистка сточных вод
- •2.7.6.1 Общие представления о биологической очистке сточных вод
- •2.7.6.2 Влияние факторов на биологическую очистку стоков
- •2.7.6.3 Методы и сооружения биологической очистки
- •Глубокая очистка и обеззараживание сточных вод
- •2.7.8 Оборотные системы водоснабжения промышленных пред- приятий
- •3 Уменьшение загрязнения окружающей
- •3.1 Классификация твёрдых отходов. Транспортировка твёрдых отходов
- •3.2 Полигоны для твёрдых отходов
- •3.3 Хранение и нейтрализация токсичных промышленных отходов
- •3.4 Переработка и утилизация твёрдых отходов
- •3.4.1 Переработка твёрдых отходов на компост
- •3.4.2 Рециклизация
- •3.4.3 Обработка осадка сточных вод
- •3.4.4 Отходы как источник энергии
- •3.4.5 Безотходное и малоотходное производства
- •4 Контроль и управление качеством окружающей природной среды
- •4 1 Нормативно-правовые и организационные основы охраны природной среды в Российской Федерации
- •4.1.1 Природоохранное законодательство России
- •4.1.2 Управление охраной природной среды в России
- •4.2 Экологический контроль и мониторинг окружающей природной среды
- •Экологический контроль состояния окружающей среды
- •4.3 Экологическая паспортизация
- •5.4 Экологическая экспертиза
- •4.5 Экономический механизм природопользования
- •4.5.1 Платность природных ресурсов России
- •4.5.2 Лицензирование природопользования
- •4.5.3Арендные отношения в природопользовании
- •4.5.4 Экологическое страхование
- •4.5.5 Экологические фонды
- •Литература
2.7.4.3 Экстракция
Метод применяется для удаления из стоков примесей, представляю-щих техническую ценность (фенолы, жирные кислоты), основан на распре-делении примеси в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей (сточной воды и экстрагента) соответственно коэффициенту экстракции (распреде-ления) Кэ = Сэ/Св, где Сэ и Св – концентрации примеси в экстрагенте и в воде при установившемся равновесии. Так, для бутилацетата, который ши-роко используется для удаления из стоков фенола, коэффициент экстрак-ции составляет 8...12. Экстрагент должен иметь следующие свойства: высокий Кэ; селективность – способность экстрагировать из стоков одно вещество или определённую их группу; малую растворимость в воде; плотность, отличающуюся от плотности воды; нетоксичность; низкую стоимость и др.
Конечная концентрация Св экстрагируемого вещества в стоках определяется из соотношения:
,
где Со – начальная концентрация вещества в стоках, кг/м3; n – число экстракций, В – удельный расход экстрагента для одной экстракции, м3/м3, равный
,
где W – общий объём экстрагента, затрачиваемого на экстракцию, м3; Q – объём стоков, подвергающихся экстракции, м3.
Регенерация экстрагента из сточных вод и из экстракта (раствор примеси, удаляемой из стоков, в экстрагенте) осуществляется водяным паром.
2.7.4.4 Ионный обмен
Метод (гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция) основан на процессе обмена между ионами, находящимися в растворе (в сточных водах), и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы – ионита. Молекулярная структура ионита содержит матрицу – молекулу нерастворимого органического вещества – и введенную в матрицу функциональную группу, способную обмениваться ионами с очи-щаемым раствором. Наиболее распространены синтетические орга-нические иониты – ионообменные смолы. Иониты разделяются на катиониты и аниониты.
Катиониты – материалы, способные обмениваться катионами, то есть положительными ионами. Их функциональные группы, например, SO3H – сульфогруппа, СООН – карбоксильная группа. При контакте с водой функциональная группа диссоциирует с отщеплением иона водо-рода. Последний легко может быть вытеснен другим положительным ионом, который, положим, необходимо удалить из сточной воды. Реакция ионного обмена может быть записана в виде:
,
.
Здесь R обозначает комплекс катионитной матрицы и катионитной функциональной группы без обменного иона (одновалентного), R1 – новый комплекс, образовавшийся в результате объединения двух комплексов R двухвалентным ионом кальция.
Значит, подобный ионообменный фильтр поглощает из раствора ионы Na+, Ca2+ и т.д., а раствору передаёт ионы водорода.
Аниониты – материалы, способные обмениваться с раствором анионами, то есть отрицательными ионами. По аналогии с катионитами, структура анионита может быть обозначена как ROH, где R – комплекс анионитной матрицы и анионитной функциональной группы.
Примеры реакций обмена:
,
.
Регенерация катионов производится слабыми растворами кислот, например, 1,0…1,5 %-ным раствором серной кислоты:
,
.
Регенерация анионитных фильтров производится обычно 4%-ным раствором NaOH.
Ионный обмен производится в ионообменных фильтрах, которые в общих конструктивных чертах подобны механическим зернистым насыпным фильтрам. При пропускании сточной воды (прошедшей предочистку) через ионообменный фильтр частицы (зёрна) ионитного фильтроматериала расходуют свой ионообменный ресурс, и фронт насыщения ионами, удаляемыми из сточной воды, постепенно перемещается от входа фильтра к его выходу. При «крутом» фронте насыщения имеет место наиболее полное использование ионитного фильтроматериала. При подходе фронта насыщения к выходу насыпного ионообменного фильтра подача сточной воды прекращается, чтобы не допустить проскока через насыщенный фильтр ионов, удаляемых из сточной воды. Насыщенный фильтр подлежит регенерации, а очищаемые сточные воды пропускаются через свежий ионообменный фильтр.