Добавил:
Studfiles2 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

/ Ответы по экологии1

.doc
Скачиваний:
34
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
2.02 Mб
Скачать

Резко сократились рыбные запасы водоема, уменьшилась численность и изменился состав обитающих в нем микроорганизмов. Теперь Арал раньше и быстрее замерзает и дольше освобождается ото льда. Резко изменился климат региона. Арал утратил хозяйственное и транспортное значение Появилась проблема с трудоустройством и переселением живущих на его берегах людей.

Озеро Байкал - уникальный резервуар пресной воды. Объем Байкала 23015 км", площадь водосборного бассейна 588000 км . В Байкале водятся более 500 видов животных, 50 видов рыб, более 1200 видов растений, половина всех живых организмов обитает только в Байкале и нигде в мире не встречается.

В Байкале происходит самоочищение воды под действием мельчайших водорослей, рачков, которые извлекают из воды минеральные и органические вещества. В Байкал впадает 336 рек, а вытекает только одна река Ангара.

Предприятия химической, биологической и сельскохозяйственной отраслей способствуют загрязнению озера, разрушению биохимического и физического состава и структуры водных масс. До нормативных показателей очищается 15 % вод, с основным стоком Байкальского целлюлозно-бумажного комбината (ЦБК) и Селенгинского целлюлозно-карбонатного комбината (ЦКК) поступает в воды Байкала до 70 % трудно растворимых органических веществ. В настоящее время не решена проблема перепрофилирования ЦБК и ЦКК, не реализован проект лесоустройства в водоохранной зоне, лишь частично построены природоохранные и очистные сооружения, мало используются биологически чистые топлива, не вос-ся биолог. ресурсы озер, не прекращается вырубка леса акватории Байкала.

45.Показатели качества воды: значения, от каких факторов зависят.

Физические (цвет, запах, вкус, наличие взвесей);

Химические (рН, жесткость, содержание ионов металлов, органических веществ, растворенного кислорода, ОВП и электропроводность);

Биологические (наличие гидробионтов и гидрофлоры); Бактериологические.

Цвет. Качественную оценку цветности воды производят, сравнивая ее с дистиллированной| водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают исследуемую и дистиллированную воду и рассматривают их на фоне белой бумаги при дневном освещении сбоку и сверху. При наличии окраски указывают цвет воды (слабо-желтый, бурый); при отсутствии ее воду называют бесцветной.

Количественно цветность воды определяют методом колориметрии, сравнивая ее со шкалой эталонов, имитирующих эту цветность.

Запах. При оценке запаха сначала дают его качественную характеристику (болотный, землистый, гнилостный, рыбный, ароматический); затем оценивают запах воды по пятибалльной системе. Для этого воду наливают в колбу с притертой пробкой до 2/3 объема и сильно встряхивают в закрытом состоянии, затем открывают колбу и сразу же отмечают интенсивность запаха. Наличие запаха в очищенных водах свидетельствует о недостаточной степени очистки или неполном удалении использованных при очистке реагентов (например, хлора).

Прозрачность. Прозрачность воды определяют по предельной высоте

столба воды, через который просматривается рисунок черного креста с

толщиной линий 1 мм и четырех черных кружочков диаметром 1 мм на

белом фоне. Определение выполняют в цилиндре, высотой 35 см, на дне

которого лежит фарфоровая пластинка с рисунком (питьевая вода должна

иметь прозрачность по кресту не менее 30 см). Прозрачность води

характеризует количество загрязняющих веществ, присутствующих в воде

во взвешенном и коллоидном состоянии.

.Мутность. Наличие в воде мути объясняется недостаточной степенью удаления грубодиспергированных неорганических и органических примесей. Мутность можно определить гравиметрическим методом, отделив взвеси фильтрованием через плотный фильтр.

Сухой остаток. Сухой остаток характеризует количество нелетучих веществ, содержащихся в сточных водах. Его выделяют1 выпариванием взятого объема анализируемой воды и определяют гравиметрическим методом. Потери при прокаливании осадка позволяют установить содержание органических веществ, находящихся в воде во взвешенном состоянии; разность между массой сухого осадка и потерями при прокаливании соответствует общей массе содержащихся в воде минеральных примесей.

Кислотность. Кислотность воды обусловлена присутствием в ней свободной угольной кислоты, а также других кислот или гидролитически кислых солей. Перед сбросом кислых стоков в водоем кислотность должна быть нейтрализована. Кислотность сточных вод определяют титриметрическим методом, используя в качестве индикатора фенолфталеин.

Щелочность. Щелочность воды зависит от присутствия в ней свободных щелочей и гидролитически щелочных солей. Общая щелочность сточных вод определяется титриметрически, путем титрования воды соляной кислотой по индикатору метиловому оранжевому.IСтепень кислотности или щелочности сточных вод (рН) определяют потенциометрически с помощью специальных приборов - рН-метров.

Контроль активной реакции среды сточных вод необходим не только на выходе из очистных сооружений, но и на входе в них, поскольку для обеспечения нормальной жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляющих биохимическую очистку воды, требуется реакция среды, близкая к нейтральной (рН ~ 6,5 - 8,5). При резком отклонении рН от этих значений процесс биохимической очистки может нарушиться и даже полностью прекратиться.

Азот, При анализе сточных вод определяют содержание азота

аммонийного (NH+4) и азота нитритов и нитратов (NO-2,NO-3).

Обычно концентрацию NH+4,NO-2 иNO-3определяют

колориметрическим методом, основанным на реакции этих ионов с соответствующими реактивами с образованием окрашенных соединений и с последующим определением интенсивности окраски на фотоколориметре.

Окисляемость. Окисляемость воды обусловлена наличием в ней органических веществ и легко окисляющихся неорганических соединений (Fe2+, сульфитов, нитритов, сероводорода и др.) и выражается массой кислорода, потраченного на окисление органических веществ, содержащихся вIл воды (мг О2-1). При ее определении в качестве окислителя органических веществ применяют КМп04(перманганатная окисляемосеть).

Химическая потребность в кислороде (ХПК) (дихроматная окисляемость). ХПК дает представление о содержании в анализируемой воде органических веществ, способных к окислению сильными окислителями, и определяется титриметрически с использованием в качестве окислителя Дихромата калия.

Биохимическая потребность в кислороде (БПК). БПК - показатель, используемый для характеристики степени загрязнения сточных вод органическими примесями, способными разлагаться микроорганизмами с потреблением кислорода. БПК показывает, какое количество кислорода (мг*л-1) расходуется аэробными микроорганизмами на окисление органических примесей. Полное биохимическое окисление органических веществ в воде требует длительного времени. В лабораторных условиях обычно определяют биохимическое потребление кислорода за 5 суток или БПК5 (стандартное БПК). Сущность метода сводится к тому, что в анализируемой воде определяют содержание растворенного кислорода до и после термостатирования. Определение проводят йодометрическим методом.

Жесткость. Важнейшим показателем качества воды является жесткость - содержание в ней хлоридов, сульфатов и гидрокарбонатов кальция и магния. Различаюткарбонатную жесткость, обусловленную присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, инекарбонатную, вызываемую присутствием в воде хлоридов и сульфатов кальция и магния. Суммарное содержание в воде всех солей кальция и магния составляетобщую жесткость.

Общую жесткость определяют комплексонометрическим методом,

карбонатную - титрованием соляной кислотой в присутствии метилового

оранжевого,некарбонатную жесткость-по разности результатов этих

определений.

Биологические показатели качества воды - содержание гидробионатов и

гидрофлоры. Гидробиониты подразделяются на планктон (обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности). Bentos- обитатели, находащиеся на дне водоема,neisia- организмы, населяющие поверхностную пленку воды. Гидрофлора водных объектов определяется макро- и микрофитами. Макрофиты - высшая, водная растительность, микрофиты - водоросли. При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшаются органолептические свойства. Микрофиты поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактериологические показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микроорганизмов. Важным бактериологическим показателемявляется содержание бактерии группы кишечной палочки в 1 л воды, которое определяет величинуколи-индекса.

46.Методы анализа воды: гравиметрические, титриметрические, фотометрические, потенциометрические, вольтамперометрические.

Гравиметрический– основан на определении массы вещества. В ходе анализа вещество отгоняется в виде какого-либо летучего соединения или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения. Осадок взвешивается в виде соединения строго определенного состава, весовая форма по составу совпадает с осаждаемой. По весу высушенного или прокаленного осадка вычисляется содержание определенного компонента в данном образце. Достоинства: высокая точность, отсутствие необходимости калибровки, простота. Недостатки: значительный расход времени на выполнение анализа.

Титриметрический. Основан на точном измерении количества реактива израсходованного на реакцию с определенными веществами. Титрированный раствор – раствор, концентрация которого известна с высокой точностью. Титрование – прибавление титрованного раствора к анализируемому для точного определения эквивалентного количества. Момент титрирования – точка эквивалентности. Титрирующий раствор – титрант. Используются реакции кислотно-основного взаимодействия, удовлетворяющие требованиям, которые предъявляются к титриметрическим реакциям. Взаимодействие должно происходить полностью и с высокой скоростью. Достоинства: быстрота выполнения, простота оборудования, удобство выполнения серийных анализов, большой набор химических реакций. Недостатки: необходимость предварительной стандартофикации растворов титранта и калибровки мерной посуды.

Фотометрический.Измеряет поглощение света анализируемым раствором обычно после введения в него реактива, реагирующего с определенным компонентом сточной воды с образованием интенсивно поглощающего свет соединения. Приборы: Источник света – светофильтр – кювета с раствором – детектор. Конструкция прибора зависит от области спектра применения. Излучение выбирают такое, что бы соединение имело max светопоглощение, а примеси – min. Достоинства – широкая область применения, высокая чувствительность. Недостатки: калибровка аппаратуры, посуды.

Потенциометрия и потенциометрическое титрование. Потенциометрия основана на измерении небольших равновесных напряжений между электродами гальванической ячейки. Метод можно применять для установления активности веществ в растворе (прямая потенциометрия) и для нахождения точки эквивалентности при титриметрических определениях (потенциометрическое титрование). Прямая ПМ находит применение при определении рН растворов, а также многих ионов с использованием ионоселективных электродов. В анализе природных вод и питьевой воды ионоселективные электроды применяют для определения кадмия, меди, свинца, серебра, щелочных металлов, бромид-, хлорид-, цианид-, фторид-, иодид - и сульфид-ионов.

Вольтамперометрические методы анализа. Это совокупность методов исследования кривых ток-потенциал и их зависимостей от электродных реакций и концентраций определяемых веществ. Один из основных ВАМ методов – полярография. Метод заключается в получении и анализе кривых ток-потенциал на ртутном капельном электроде. Методом полярографии можно определить любые вещества, способные к эл-хим превращениям на электродах. Качественная информация следует из значения потенциала полуволны (φ1/2), количественная – из определения высоты волны (id).

Типичная полярографическая волна, используемая для качественного и количественного определения электродно-активных веществ.

47. Контроль и управление качеством воды в водных объектах:

а) ПДК загрязняющих веществ;

б) предельно-допустимая нагрузка на водный объект (ПДН), чем она определяется; в) предельно-допустимый сброс (ПДС). Понятие о ХПК и БПК.

а) для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию вещества выше которой вода становится неприродной для одного или нескольких видов водопользования.

б) степень предельно допустимого загрязнения воды определяется его физическими особенностями (температурой, скоростью течения), а так же способность к нейтрализации примеси, есть предельно допустимая нагрузка на водный объект ПДН, так как использование воды связано с её изъятием, а значит с угрозой истощения водного объекта, разрушение его экологической системы.

в) Сброс сточных вод должен осуществляться до уровня саморазгрузки. Либо сточные воды должны очищаться или разбавляться перед сбросом, либо рассеиваться сразу после сброса до установления норматива.

ПДС – устанавливается санэпидем службой для каждого предприятия с учетом:

а) ПДК вредного вещества

б) осимиллирующие способности водного объекта

в) сброс других производств

г) скорости течения воды

д) с учетом хим. состава и рельефа.

ХПК – хим. потребл. кислорода. Определяется как количество кислорода потребляемого при хим. окислении под воздействием окислителей, содержащихся в воде органич и неорганич веществ.

БПК – биологическая потребляемость кислорода. Это количество кислорода, израсходованного за определенный промежуток времени (5, 20 суток) на аэробное биохимич окисление, то есть на разложение органич соединений микроорганизмами.

48.Защита гидросферы.

1) Развитие безотходных и безводных технологий, систем замкнутого водоснабжения

2) очистка сточных вод

3) очистка и обеззараживание поверхностных вод, использующихся для водоснабжения.

4) закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты.

49. Механические методы очистки сточных вод: процеживание, отстаивание, фильтрация, центрифугирование. Типовое оборудование.

Механические методыприменяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

  1. процеживания через решётки

  2. отстаивание – преаэрацией, биокоагуляцией, осветвлением во взвешенном слое ( отстойники - осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.

  3. фильтрование – пропускание воды через слой различного зернистого материала(кварцевого песка, гранитного щебня, дробленого антрацита и керамзита, горелых пород и других материалов) или через сетчатые барабанные фильтры микрофильтры, через высокопроизводственные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой.

  4. Центрифугирование

Типовое оборудование для механической очистки – решетки, отстойники, фильтры, гидроциклы, центрифуги, жидкостные сепараторы.

50. Химические методы очистки: комплекеообразования, нейтрализации, осаждения, окисления-восстановления Примеры используемых реакций.

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

  1. Осаждение – это отделение определяемого компонента от сопутствующих веществ путем перевода его в осадок.+ +

  2. окисления-востановления – объединяют многочисленную группу окислительно-восстановительных реакций. +6 + 14 2 + 6 + 7 O

  3. Комплексообразования – используют реакции образования координационных соединений. 2KCN + + 4 KCN + []

3[] +4 ]3 + 12 KCl.

  1. Нейтрализация – 2HCl + CaO +O Ca + 2O

51. Физико-химические методы очистки: флотация, коагуляция, адсорбция, ионный обмен, обратный осмос, ультрафильтрация, электрохимические методы. Сущность и особенности каждого метода.

Флотация - процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого

материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха; и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов "частицы-пузырьки", всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности

обрабатываемой жидкости Прилипание частицы, находящейся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается

несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее по границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет

-эффективно при поверхностном натяжении воды не более (60-65)-10-3Н/м. Большое значение при флотации имеют размер, количество и равномерность распределения воздушных пузырьков в сточной воде. Оптимальные размеры

воздушных пузырьков 15-30 мкм, а максимальные -100-200 мкм.

Адсорбционный метод - один из наиболее доступных в эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, кстильной и других отраслей промышленности.

Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Преимуществами этого метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей и высокая Эффективность очистки, особенно слабо концентрированных сточных вод. Сорбциониые методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, опилки, торф, коксовую мелочь, силикагели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м3, кг/кг).

Обратный осмос (гиперфильтрация) - процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично Молекулы либо ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического (равновесного) осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей% 0,1-1 МПа и при концентрации солей 20-3 0 г/л 5-10 МПа. Ультрафильтраця - мембранный процесс разделения растворов осмотическое давление которых мало. Этот метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных -коллоидов. Ультрафильтрация по сравнению с обратным осмосом высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран достигается при давлении 0,2-1 МПа. ^

Коагуляция– способность дисперсных систем выделяться на растворе под влиянием внешних воздействий. Вещества, обуславливающие коагуляцию называются коагулянтами. Центробежное отделение твердой фазы под действием центробежных и центростремительных сил происходит таких аппаратах, как центрифуги и гидроциклоны.

Применяется для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоидных примесей.

Al+3+H2O = Al(OH)2++ H+

Al(OH)2++ H2O = Al(OH)2+2+ H+

Al(OH)2++ H2O = Al(OH)+3+ H+

Коагуляция. Для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоид примесей используют их удаление с помощью коагулянтов и флокулянтов. Коагуляцию осуществляют непосредственно после удаления крупных взвесей.

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Режеприменяют соли магния, цинка и титана. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, готовят рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.

Ионообменный метод - процесс обмена ионами, находящимися в

растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы -

ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена

позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка,

(фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и

радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых

концентраций с последующим ее использованием в технологических

процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катеониты и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на природные и искусственные или синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные (алюмосиликаты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина.

Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным слюдам.

Важнейшим свойством ионитов является их подготовительная способность, так называемая обменная емкость. (Полная емкость ионита (количество находящихся в сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3ионита до полного насыщения. Рабочая емкость ионита - количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м3ионита до начала проскока в фильтрат поглощаемых ионов.

Электрохимические методы. Для очистки сточных вод применяют электрохимическое окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и электрокоагуляцию.

Общим для всех методов является осуществление электролиза сточных вод, при котором имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическое окисление на индифферентном аноде (графит, титан, покрытый оксидами рутения, свинца и др.) различных органических соединений происходит путем образования окислителей С122 ClO

которые способствуют разложению органических веществ

обрабатываемой сточнойводы. Электрохимическим окислением можно

удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим вост. на катоде можно удалить из сточных металлы сполож-ым значением электродного потенциала, такие как Hg2+, Cr2+,Pb2+, Ni2+, можно восстановить непредельные

органические соединения, осуществить восстановление соединений Сr6+ до Сr3+ и др.

процесс электрохимического восстановления и окисления в

значительной степени определяется электролита и величиной рН сточных вод, условиями проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие Прилипая к частицам дисперсной фазы, поднимают их на поверхность.

Очистка сточных вод электрофорезом иэлектродиализам основана на использовании направленного движения ионов и заряженных частиц

процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с помощью селективных ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуется коагулянты - гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием электрического поля.

В электролитах, содержащих активирующие ионы такие как С1-,Вr-, стальной электрод при наложении электрического поля ионизируется по реакции

Fe° -е + Н20 =Fe(OH)адс + Н+;

Fе(ОН)адс-е + Н20=Fe(OH)2адс+ Н+.

В результате анодного растворения и последующего

происходит накопление коагулирующего компонента. Гидроксид Fe(OH)2 образуется при рН > 4,5 и потенциале 0,8 В виде коллоидного раствора.

52. Биологическая очистка сточных вод. Факторы, влияющие на эффективность биологической очистки.

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термическойочистке сжигают, жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Большое влияние на биологическое окисление оказывает кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде. Токсичное действие на биологические процессы могут оказывать органические и неорганические вещества. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, метантенки).

Использование бактерий для очистки вод.

Органические вещества + O2+N+P(микроорганизмы) +CO2+H2+ биологически не окисляемые растворимые вещества.

Соседние файлы в предмете Экология