Доочистка городских сточных вод от фосфатов методом гальванокоагуляции
Оценка содержания фосфат-иона на нижнем уровне требует, особенно при разработке технологических схем доочистки, надежного контроля. Поэтому определение малых содержаний фосфат-ионов является важной задачей. В настоящее время наиболее часто для их определения в водах используют фотометрический метод и большинство таких методик связано с переводом фосфат-иона в желтые фосфоромолибденовую или… Читать ещё >
Содержание
- Страница
- Глава 1. Современные методы очистки сточных вод от соединений фосфат-ионов
- 1. 1. Экологические аспекты загрязнения вод соединениями фосфора
- 1. 2. Формы фосфорсодержащих соединений, присутствующих в сточных и природных водах
- 1. 3. Биологические методы очистки сточных вод от фосфат-ионов
- 1. 4. Реагентные методы доочистки сточных вод от соединений фосфора
- 1. 5. Электрохимические методы доочистки вод от соединений фосфора .,
- 1. 5. 1. Электрокоагуляция
- 1. 5. 2. Гальванокоагуляция
- 2. 1. Используемые реактивы и растворы
- 2. 1. 1. Реактивы и растворы для определения малых количеств фосфат-ионов
- 2. 1. 2. Состав бытовых сточных вод и их имитата
- 2. 1. 3. Реактивы и растворы для определения тривиальных анионов
- 2. 1. 4. Реактивы и растворы для определения основных катионов
- 2. 2. Аппаратура
- 2. 3. Схема установки для процесса гальванокоагуляции и устройство гальванокоагулятора.56*
- 3. 1. Современные методы определения фосфат-иона
- 3. 2. Разработка фотометрической методики определения микроколичеств фосфат-иона в водах
- 3. 2. 1. Выбор реагента для определения молибдат-иона. Определение молибдат-иона реагентом сульфонитразо Э
- 3. 2. 2. Расчет интервала определяемых концентраций фосфат-иона
- 3. 2. 3. Отработка методики получения фосформолибденового комплекса и определение оптимальных условий его экстракции
- 3. 4. Методика определения фосфат-иона
- 3. 5. Определение фосфат-иона в водах
- 4. 1. Выбор типа скрапа
- 4. 1. 1. Определение стационарной разности потенциала гальванопары
- 4. 2. Определение оптимальных условий доочистки от фосфат-иона. 8 $
- 4. 3. Определение степени доочистки сточных вод от тривиальных анионов
- 4. 4. Изменение жесткости сточных вод в процессе доочистки методом гальванокоагуляции
- 4. 5. Определение степени доочистки от катионов цветных металлов
- 4. 6. Определение расхода скрапа при доочистке сточных вод
Доочистка городских сточных вод от фосфатов методом гальванокоагуляции (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Актуальность работы. Охрана водных ресурсов — одна из важнейших экологических задач на современном этапе развития человечества, поскольку наблюдается качественная деградация водных ресурсов, приводящая к деградации биогеоценозов.
В Мировой океан со стоком речных вод ежегодно сбрасывается 4010 т соединений фосфора и азота (в пересчете на элементы). Поэтому особого внимания заслуживает проблема очистки и доочистки городских сточных вод от биогенных компонентов — соединений углерода, азота и фосфора, способствующих эвтрофикации водоемов. Эвтрофикация — процесс роста биологической растительности водоемов, происходящий вследствие изменения баланса питательных веществ.
Поскольку вода поглощает атмосферный диоксид углерода, ограничить концентрацию углерода в ней сравнительно трудно. Более целесообразно бороться с эвтрофикацией путем сведения к минимуму сбрасываемых в водоемы соединений азота и фосфора. Известно, что при концентрации фосфат-иона ниже 0,05 мг/ дм3 процесс эвтрофикации почти полностью прекращается.
Содержание фосфат-ионов в воде в пересчете на фосфор колеблется в пределах от 0,02 до 1,6 мг/дм3, то-есть, верхний предел значительно превышает предельные концентрации, не вызывающие эвтрофикации, и часто желательна доочистка городских сточных от фосфат-ионов.
Оценка содержания фосфат-иона на нижнем уровне требует, особенно при разработке технологических схем доочистки, надежного контроля. Поэтому определение малых содержаний фосфат-ионов является важной задачей. В настоящее время наиболее часто для их определения в водах используют фотометрический метод и большинство таких методик связано с переводом фосфат-иона в желтые фосфоромолибденовую или фосфо-рованадиевомолибденовую гетерополикислоты с последующим восстановлением их до синих гетерополикислот, обладающих существенно большей интенсивностью светопогашения. Предел обнаружения фосфат-иона по синей гетерополикислоте составляет 0,1−1 мг/дм3, что не всегда позволяет надежно контролировать процесс доочистки. К тому же интенсивность окраски синего гетерополисоединения зависит от природы и количества восстановителя, условий реакции (температуры, рН, времени проведения анализа и т. д.).
Сказанное выше показывает, что доочистка городских сточных вод от фосфатов и разработка методики определения микроколичеств последних являются актуальными задачами.
Цель работы. В соответствии с указанными выше проблемами целью настоящей работы была разработка теоретического обоснования и практических рекомендаций по доочистке сточных вод от фосфатов, а также способа контроля качества глубокой очистки.
В соответствии с этой целью в работе решались следующие задачи:
— разработка фотометрической методики определения микроколичеств фосфат-иона в очищенных сточных водах;
— выбор на основании литературных данных наиболее перспективного способа доочистки (таковым оказался метод гальванокоагуляции);
— разработка конструкции и создание лабораторного образца гальванокоагулятора для исследования процесса очистки вод методом гальванокоагуляции;
— исследование возможности удаления фосфат-иона и некоторых сопутствующих ему ионов из городских сточных вод при их доочистке методом гальванокоагуляции;
— разработка рекомендаций по доочистке городских сточных вод от фосфатов методом гальванокоагуляции.
Научная новизна работы заключается в следующем: а.
— разработана фотометрическая методика определения микроколичеств фосфат — иона;
— определены количественные характеристики процессов, «лежащих в основе гальванокоагуляционного процесса доочистки городских сточных вод от фосфат-ионов.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
— предложен гальванокоагуляционный метод доочистки городских сточных вод от фосфат-ионов;
— определены основные количественные характеристики соответствующего технологического процесса;
— разработано аппаратурное оформление для лабораторного исследования процесса;
— разработано методическое указание к лабораторным работам «Методы очистки сточных вод. Гальванокоагуляционная очистка» .
Положения, выносимые на защиту:
— новый метод определения микроколичеств фосфат-иона в сточных и природных водах;
— результаты исследований по применению метода гальванкоагуляции для доочистки городских сточных вод;
— результаты разработки метода доочистки городских сточных вод от фосфат-ионов методом гальванокоагуляции.
Апробация работы:
Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях «Качество воды и здоровье человека» (Одесса, октябрь 1999 г,) и «Экологическая и техногенная безопасность» (Харьков, май 2000 г.), на 4-м Международном Конгрессе «Вода: экология и технология» (Москва, июнь 2000), на IV Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды «Экоаналитика-2000» (Краснодар, сентябрь 2000 г.) на научных конференциях Московского педагогического университета (Москва, 1998 — 2000 г. г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей- 4 тезиса докладов и составлено методическое указание к лабораторным работам.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, трех глав экспериментальной части, выводов и списка литературы. Она изложена на 130 страницах, включает 8 рисунков и 18 таблиц.
Список литературы
содержит 113 работ отечественных и зарубежных авторов.
Общие выводы.
1. Разработан и реализован на практике лабораторный вариант гальва-окоагулятора, с помощью которого исследована возможность доочистки эродских сточных вод от фосфат-ионов методом гальванокоагуляции.
2. Оценены условные значения ЭДС для гальванопар Си — Ре и С — Ре.)пределены количественные характеристики процесса гальванокоагуля-, ии.
3. Показано, что при достаточном времени контакта с гальванопарой скорости пропускания очищаемой воды через гальванокоагулятор) фос-эат-ион удаляется практически полностью в широком интервале темпера-ур. Также удаляются до 30% хлориди нитрат-ионов, до 50% сульфат-юна и до 45% кальция, что приводит к снижению солесодержания вод поч-и на 40%. Одновременно почти полностью удаляются ионы железа и фактически полностью — цветных металлов.
4. Сформулирован подход к разработке технологической схемы доочист-:и городских сточных вод от фосфат-ионов этим методом.
5. Разработана методика определения фосфат-иона на уровне 0,02 -0,3 о лг/дм (в пересчете на фосфор), заключающаяся в связывании фосфат-иона в фосфоромолибденовую гетерополикислоту, экстракции ее изо-амилацетатом, реэкстракции в слабощелочную водную фазу с рН 8−9 при соотношении водной и органической фазы 1:1 и микроволновой обработке пробы и фотометрическом определении молибдена в полученном растворе: помощью реагента сульфонитразо Э. Методика опробована на модель—1ых водных растворах, водопроводной воде и речной водах.
5. Составлены методические указания для лабораторной работы «Методы очистки сточных вод. Гальванокоагуляционная очистка» для студентов педвузов химических специальностей.
Список литературы
- Родина И. С. Особенности очистки воды эвтрофированных водохранилищ // Труды ВОДГЕО. Глубокая очистка природных вод из источников повышенной загрязненности, — М.-1993.-С.43−46.
- Bernard Н. Aufbereitung von Wasser und Talsperren // «DVGW»: Schriftern
- Wasser.- 1987.- № 26. S. 235.. Работнова Л. И. Общая микробиология.- М.: Высшая школа, 1980. -465 с.
- Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды./ Под. ред.
- Лурье Ю. Ю., Рыбникова А. И. Химический анализ производственных сточных вод.- М.: Химия, 1974. С. 336.
- Лейте. В. Определение органических загрязнений питьевых, природных и сточных вод. / Под ред. Ю. Ю. Лурье. М.: Химия, 1975. -С.200.
- Хаммер M. Технология обработки сточных вод.- М.: Стройиздат, 1979. -С.127−134, 246−248.
- Фосфор в окружающей среде. Пер. с англ./ под ред. Э. Гриффита и др. М.: Мир, 1977. С.650−655.
- ВельнерХ. А., Лойгу Э. О., Саава А. Э. Регламентирование биогенных веществ для малых рек Балтийского региона // Тез. док. Ill Всесоюз. симпоз. «Антропогенное эвтрофирование природных вод.» М., 1983.
- Cronstrjm A. Southuesten Stocyolm Regional Treatment sustem. Iron, water Pollut/Contr.Ted., 1983. № 45, — S.8.
- Toxic and enviroment an issue summarizing process desing information for removal methods of phosphorus in domestic wastewaters.// Toxic Substances Journal, 1988, — 8, № 2 -3. — P. 63−259.
- Разумовский Э. С. Глубокая очистка сточных вод // Водоснабжение и сан. техника.-1992, — № 6.- С.5−6.
- Разумовский Э. С., Залетова Н. А. Удаление биогенных элементов из городских сточных вод // Водоснабжение и сан. техника 1991. — № 6-С.28 -30.
- Контроль химических и биологических параметров окружающей сре-ды./под ред Исаева Л. К. С.-П.: Изд-во информ. центра «Союз», 1988. — 896 с.
- Яковлев С. В., Карелин Я. А., Ласков Ю. М., Воронов Ю. В. Очистка производственных сточных вод М.: Стройиздат, 1979. — С. 208−215
- Химия промышленных сточных вод. / Под ред. А. Рубина М.: Химия, 1983.-360 с.
- Врочинский К. К, Телитченко M. М., Мережко А. И. Гидробиологическая миграция пестицидов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. — 120 с.
- Фосфор и калий в природе./ Под ред. А. П. Зинина М.: Наука, 1986-С. 342 — 348.
- Х.Корбридж Д. Фосфор, основы химии, биохимии, технологии. Пер. с англ. / под ред. Нифантьева Э. Е. М.: Мир, 1982 — 769 с.
- Ь.Кульский Л. А., Строкач П. П. Технология очистки природных вод. Киев.: Вища школа, 1981.- 328 с.
- Возная Н. Ф. Химия воды и микробиология,— М.: Высшая школа, 1979,-С.341.
- Лукиных Н. А., Липман Б. Я, Криштул В. П. Методы доочистки сточных вод М.: Стройиздат, 1978. — 156 с.
- Ковалева И. Г., Ковалев В. Г. Биохимическая очистка сточных вод предприятий химической промышленности. М.: Химия, 1987. -243 с.
- Илялетидинов А. И., Алиева Р. М. Микробиология и биотехнология очистки промышленных сточных вод. Алма-Ата: Гылым, 1990. — С.34−37.
- Залетова И. А. Удаление азота и фосфора для городских станций аэрации // Водоснабжение и сан. техника 1993. -№ 9. — С.3−5.
- Залетова И. А., Башкатова Л. В., Пятачкова Е. В., Бриштен Л. К. Удаление биогенных веществ из городских сточных вод // Водоснабжение и сан. техника 1992. — № 3.- С. 10 -11.
- Синев О. П. Интенсификация биологической очистки сточных вод. К.: Техника, 1983. -110 с.
- Родзиллер И. Д., Зотов В. М. Роль высшей водной растительности в доочистке биохимически очищенных сточных вод. // Водоснабжение и сан. техника.- 1971. № 1. — С. 17−18.
- Toxic and the environment an issue summarizing process desing information for removal methods of phosphorus in domestic waster waters. // Toxic Sub-stences Jornal. -1988. -8. № 2−3. P. i-iv 63−259.
- Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1976. 512 с.
- Жуков А. И. Методы очистки производственных сточных вод— М.: Стройиздат, -1977. -267 с.
- Бабенков В. Д. Очистка воды коагулянтами М.: Наука, 1977. — 356 с. 11 .Запольский А. К., Баран, А .Я. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки вод: Свойства. Получение. Применение.- Л.: Химия, 1987. 208 с.
- Пилипенко А. Т., Фалендыш H. Ф., Пархоменко Е. П. Состояние алюминия в водных растворах.// Химия и технология воды. 1982. — 4.- № 2. -С.136−150.
- Ъ.Лукиных Н. А. Очистка городских сточных вод от биогенных веществ. МЖКХ РСФСР, — М. 1989. (Сер. Водоснабжение и канализация. Обзор информ. АКФ им. К. Д. Памфилова. Ин-т экономики жилищно-коммунального хоз-ва.)
- Кульский Л. А., НакорчевскаяВ. Ф. Химия воды. Физико-химические процессы обработки природных и сточных вод. Киев: Вища школа, 1983.-240 с.
- Клименко Н. А., Левченко Т. М. и др. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983. — 89 с.
- Гвоздев В Д. Ксенофонтов. Б. Е. Очистка производственных сточных вод и утилизация осадков, — М.: Химия, 1988. 113 с.
- Залетова Н. А., Шарыгин Ю. М., Зайцев А. В. Биолого-химический очистка городских сточных вод // Водоснабжение и сан. техника.- 1986. -№ 10.-С.7−9.
- Шутько А. П. Очистка воды основными хлоридами алюминия Киев.: Техника. — 1978.- 97 с.
- З.Запольский А. К., Соломенцева И. М. Интенсификация водоподготовки с помощью гидроксосульфата алюминия // Бум. пром-сть.-1985. № 8. -С. 23.
- А.Панченко Л. И., Соломенцева Н. Г. и др. Применение гидроксосолей алюминия для очистки транспортно-моечных вод сахарных заводов.// Химия и технология воды-1988. № 4.- С. 26.
- Шутько А. П., Сороченко В. Ф., Куликовский Л. С. и др. Очистка вод основными хлоридами алюминия.- Киев: Техника, 1984 -136 с.б.Справочник по свойствам и методам анализа и очистке воды. Киев: Наукова думка, 1980. — 680 с.
- Луценко Г. Н., Цветкова А. И., Тугуьцева Н. Н. Технологические схемы физико-химической очистки городских сточных вод // Тез. докл. Всесо-юзн. научно-техн. конф. Харьков, 1982 С. 21 — 24.
- Сафиев X., Гладушко В. И., Запольский А. К. // Хим. технол., 1979- № 4, — С. 12−14.
- Захарова В. И., Николаев И. В., Луценко Г. Н. И Химия и технология воды, 1985.-7, № 5.-С. 65−66.
- Ю.Кульский Л. А., Строкач, Слипченко В. А., Сайгак Е. И. Очистка воды электрокоагуляцией.- Киев: Будивельник, 1978. -112 с.
- М.Кульский Л. А., Гребенюк В. Д., Савлук О. С. Электрохимия в процессах очистки воды. Киев: Техника, 1987.- 220 с.
- Назарян. М. М., Ефимов В. Т. Электрокоагуляторы для очистки промышленных стоков.- Харьков.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1983. 142 с.
- Образцов В. В. Получение алюминиевых коагулянтов из отходов машиностроительных предприятий: Автореф. дис.. канд. техн. наук. К.: воды. Киев: Техника, 1987. -22 с.
- Соколова Л. И., Коперина Е. В. и др. Гальванокоагуляционный метод очистки сточных вод с утилизацией образующихся отходов.// Тез. докл. Межотр. научно-техн. конф. ВНИИМИ. М.: 1991. — С.3−5.
- Виноградова О. О., Погорелое В. И., Феофанов В. А. Применение гальванокоагуляции для очистки промышленных сточных вод. // Цветн. металлургия, 1993. № 11. — С. 59−60.
- Муханин Б. С. Феофанов В. А., Жданова Л. П. Метод гальванокоагуляции для очистки хромсодержащих сточных вод. // Цветн. металлургия, 1988. -№ 3-С.52.
- Волков Я С., Андреева Л. А. и др. Обезвоживание и утилизация осадков после гальванокоагуляционной обработки сточных вод.// Тр. ин-та ВНИИ Водгео. Вопросы физико-химической очистки промышленных сточных вод. М.: 1984. — С. 205−206.
- Андреев П. П., Рыкова Т. Ф., Соловьева Е. В. Очистка шахтных вод методом гальванокоагуляции.// Цветн. металлы 1988. — № 9. — С.39−40.
- Колориметрические (фотометрические) методы определения неметаллов / Под ред. А. И. Бусева. М.: Иностр. лит-ра, 1963. — С.9 -33.
- Дедков Ю. М., Рыбина Т. Ф., Яковлев П. Я. Исследование условий фотометрического определения молибдена с реагентом сульфонитразо. // Заводск. лаборатория. -1972. № 7. — С. 787−790.
- Т.Ермоленко Л. В., Дедков Ю. М. Фотометрическое определение алюминия в водах реагентом сульфонитразо ДАФ.// Журн. аналит. химии 1988. -44, № 6.-С. 1030−1035. 78. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод.- М. Химия, 1984. — 448 с.
- Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии.- М. Химия, 1979. -480 с.
- Доерфель К. Статистика в аналитической химии. М.:Мир, 1969. -222 с.
- Уильяме У. Дж. Определение анионов. М.: Химия, 1982. — С.456−454.
- Новиков Ю. В., Ласточкина К. О., Болдина 3. Н. Методы исследования качества вод водоемов. М., Медицина, 1990. — С.115 — 121.
- Унифицированные методы исследования качества вод. Часть 1. Методы химического анализа вод. М.: Изд-во СЭВ, 1987. -Т.1, Ч.1.- С. 694 -706.
- Лурье Ю. Ю., Панова В. А. Очистка промышленных сточных вод. М.: ВОДГЕО, 1969.-№ 4.-С. 180.
- БабкоА. К., Пилипенко А. Т. Фотометрический анализ. Методы определения неметаллов. М.: Химия. -1974. -359с.
- Аналитическая химия фосфора. / под ред. А. П. Виноградова. М.: На-у-ка, 1974. — С. 52−55.
- Э.Трохименко О. М., Сухан В. В., Набиванец Б. И. Оптимизация методики фотометрического определения полифосфатов в водах посредством мо-либдата и олова (Н). //Химия и технология воды. 2000 — 22, № 2. -С.145−150.
- ГОСТ 18 309–72. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов. Введ. 01.01.74.
- Chalmers R., Singlair F. //Anal. Chem. Acta, 1965, 33. -S.348.i2. БабкоА. К., Шкаравский Ю. Ф. //Журн. неор. химии, 1963, № 8.- С. 934.
- З.Трохименко О. М. Концентрирование и определение микроколичеств фосфора (V) и Tl (l) в водах с использованием гетерополикомплексов фосфора. Автореф. дис.. кан. хим. наук./ КНУ им. Т.Шевченко., Киев, 2000. 17 с.
- Трохименко О. М., Фалендыш Н. Ф, Трачевский В. В. Экстракционно-фотометрическое определение фосфора по образованию фосфорномолибденового комплекса.// Химия и технология воды. 1994. — 16, № 5,-С.535−540.
- Wadelin С., Mellon М. G.// Analit. Chem., 1953. 25. — P. 1668.
- Schafer Т. L" Fong J., Kirk P. UI Analit. Chem., 1953, — 25. P.343.)7. Helsop R. В., Pearson E. F. //Analit Chem. Acta, 1967, — 39. -P.348.
- Ганаго Л. И., Ищенко Н. Н., Старобинец J1. Г., Пушкарева Т. М. Прямой флотационно-фотометрический метод определения фосфора в питьевой воде.//Химия и технология воды. 1984. -6, № 2 — С. 156−157.)9. Lorant М. // Chem. Rundschau, 1979 — 12. — S. 479.
- Furmann N. H., State Y.// Ind. Eng. Chem., Anal. Ed., 1936, — 8. -S.420.
- Lindley G.//Analit Chem. Acta, 1961, — 25. -S.1668.
- Конкин В. Д.//Зав. лаб., 1939, 8-С.322.
- ЮЗ. Сборник методов анализа промышленных сточных вод предприятий цветной металлургии, применяемых в химико-аналитических лабораториях. Часть II. /Тр. ин-та Казмеханобр.-Алма-Ата, 1988. С.71−78.
- Бабко А. К., Шкаравский Ю. С., Кулик В. И. // Журн. аналит. химии. 1966.- 21, № 1. С. 196.
- Бабко А. К., Шкаравский Ю. С., Ивашкович Е. М.// Укр. хим. Журнал. 1967, — 33.-С. 951.
- Чалая 3. И., Якумова М. Н.// Зав. лаборатория. 1966, — 32. С. 792.
- Трохименко О. М., Фалендыш Н. Ф., Трачевский В. В. //Химия и техн. воды. 1994. -16, № 5, — С. 535 -540.
- Пилипенко А. Т., Трохименко О. М. Фалендыш Н. Ф.// Там же. 1994. -16, № 1.- С. 32−36.
- Вакулич А. Н., Цыганюк Л. П., Вишникин А. Б. // Там же. 1998.-20, № 6. — С.604−607.
- Djurkin V., Kirkbright G. F., West Т. SM Analyst. 1966, 91. — № 89. — S. 89.
- Арсаланова H. В., Мясоедова А. С. Судаков Ф. П. // Журн. аналит химии, 1971. 26, № 4. — С. 947.
- Halasz А., Polyak К, Pungor Е. // Magy. Kern. Folyorat, 1970 76. -S.545.
- Лельчук Ю. Л., Соколович В. Б., Деткова Г. А.// Изв. Томского политех, ин-та, 1967. С. 144.