Тест для самоконтроля к разделу 12.7

1. В направлении господствующих ветров загрязняющие вещества из труб промышленных предприятий могут рассеиваться на расстояние:

А) 10 км; Б) 20 км; В) 30 км; Г) 50 км.

2. Загрязнение почв вдоль автомобильных трасс ограничивается полосами шириной:

А) 50 м; Б) 50-200 м; В) 200-300 м; Г) 400 м.

 

Очистные сооружения

 

Сточные воды представляют собой сложную систему, содержащую твердую фазу в виде взвешенных и плавающих веществ, а также коллоидные и растворенные компоненты. Выбор технологической схемы очистки сточных вод, которая может включать механические, химические, физико-химические и биохимические методы, определяется требованиями к сбрасываемой воде, а также составом и концентрацией загрязняющих веществ.

Механические методы. Они являются наиболее распространенными для очистки городских и производственных сточных вод и включают: процеживание, отстаивание и фильтрование.

При процеживании отделяются наиболее крупные фрагменты (бумага, тряпье, древесина и др.) с помощью решеток различной конструкции. Для выделения более мелких минеральных примесей (например, песка) применяют так называемые песколовки, что очень важно для предотвращения абразивного износа оборудования. Их конструкций разработано еще больше. В отстойниках обычно отделяются взвешенные и плавающие вещества, а также активный ил после биохимической очистки, не осевшие в отстойниках. Песчаные и песчано-гравийные фильтры, задерживают более легкие взвешенные частицы, В некоторых случаях применяют и центрифугирование. Механически отделяют нефтепродукты, которые всплывают на поверхность в отстойниках.

Химические методы. На стоки воздействуют химическими веществами, переводя растворимые соединения в нерастворимые. Так, от кислот стоки очищают добавлением щелочи, а от щелочей, наоборот, добавлением кислот.

Для удаления ионов металлов используется осаждение и ионный обмен. Например, для осаждения ионов ртути (Hg²⁺) добавляют избыток ионов хлора (Cl^–), а для ионов кадмия (Cd²⁺), свинца (Pb²⁺), цинка (Zn²⁺) – добавляют ионы серы (S^2–).

Методом нейтрализации приводят рН кислых или щелочных сточных вод к значениям, характерным для нормальной воды (рН = 6,8-7,5). Это достигается: взаимным смешением кислых и щелочных сточных вод; добавлением специального реагента (используют растворы кислот, негашеную известь, каустик, раствор аммиака); фильтрованием через нейтрализующие материалы (доломит, известняк, обожженный магнезит); обработкой дымовыми газами, содержащими СО₂, SО₂, NО_Х, таким образом одновременно производится и очистка отходящих промышленных газов.

Установки для очистки газообразных выбросов очень дороги. Для того чтобы уменьшить выбросы оксидов серы и азота, сероводорода, применяют “щелочной дождь”, через который пропускают насыщенные газами выбросы, в результате получают соль и воду.

Физико-химические методы. Как правило, в большинстве своем они основаны на использовании адсорбционных свойств веществ с развитой поверхностью, например, активированных углей. Уголь предварительно прокаливают до 950^о С. На нем хорошо адсорбируются органические соединения, в частности, ароматические, алифатические с разветвленной цепью и функциональные производные с амино-, окси-, карбокси-, сульфо- и нитрогруппами. В качестве фильтров-поглотителей используют также алюмогель, силикагель и др.

Для некоторых токсичных ионов металлов-загрязнителей воды известны эффективные экстрагенты. Ионы меди хорошо извлекаются из растворов четвертичными аминами R₄N⁺X^–, а кадмий – бис (2-этилгексиловым) эфиром ортофосфорной кислоты.

В некоторых случаях используют коагуляцию, т.е. процесс удаления мелких частиц путем осаждения их с крупными, которые затем осаждают.

Используются и электрохимические методы. Cложные соединения электролизом превращают в более простые и извлекают металлы, кислоты и другие неорганические соединения. Для выделения наиболее опасных или ценных веществ, которые можно подвергнуть дальнейшей переработке, применяют ионообменные смолы.

К сточной воде добавляют морскую (или стандарт) и пропускают электрический ток. В анодном пространстве образует хлор, который уничтожает микробы, а один из продуктов электролиза морской воды – Мg(ОН)₂ – реагирует с фосфатами стоков и коагулирует нитраты.

Применяют также огневые методы очистки: распыленные стоки впрыскивают в пламя мощных горелок. Этот способ дорог, но позволяет “расколоть” даже очень стабильные ядовитые соединения, не поддающиеся прочим химическим и биологическим способам очистки. Например, огневым методом разлагают диоксины, пестициды и несортированные бытовые отходы. К этой же категории относятся высокотемпературное сжигание в шлаковом расплаве (печь Ванюкова) и в плазме.

Биологические (биохимические) методы. В специально созданных экосистемах загрязняющие вещества разрушаются или концентрируются микроорганизмами и мелкими животными. Организмы могут накапливать и осаждать тяжелые металлы (особенно успешно это делают диатомовые водоросли).

Методы биологической очистки исключительно важны, так как значительная часть загрязнения, которую не удается ни отфильтровать, ни извлечь электролизом – это растворенные в воде органические вещества.

Биологическую очистку осуществляют в специальных емкостях – открытых бассейнах аэротенках и закрытых – метантенках.

Бактерии-аммонификаторы в аэротенках разлагают белки до аммония, а бактерии-нитрификаторы окисляют аммоний до нитратов и нитритов. Для уменьшения площади очистных сооружений применяют активный ил (слой почвы на дне очистного водоема, насыщенный микроорганизмами: бактериями, водорослями, грибами, простейшими, через который постоянно продувают воздух, что ускоряет процессы биологической очистки). В современных установках применяют полимерные носители, плавающие на поверхности воды, на которых иммобилизованы микроорганизмы.

Метантенки – это большие емкости из бетона или металла, очистка в них идет в анаэробной среде. В метантенках метанообразующие бактерии сбраживают органические вещества. В результате, кроме очищенной воды, получается биогаз, который можно использовать для отопления. Метантенки могут применяться для обеззараживания навоза на животноводческих фермах.

Хорошо очищают воду от загрязнения заросли высокорослых водных растений – камыша, тростника, рогозы и т.п.

Но существующие в природе бактерии не могут разлагать некоторые загрязняющие вещества, в том числе пестициды, и потому селекционеры-микробиологи выводят специальные штаммы бактерий. Они разрушают многие органические соединения, включая ароматические углеводороды. Ученые вывели штамм гриба, который может разлагать полимерные материалы, в частности, полиэтилен. Получены микроорганизмы, способные очистить поверхность воды от нефтяного загрязнения и даже разрушить попавший в почву гербицид 2,4-Д.

На очистных сооружениях может проводится стерилизация (обеззараживание) очищаемых вод, которая осуществляется путем хлорирования, УФ-облучения, озонирования. Озонирование экологически более безопасно, чем хлорирование, т.к. в последнем случае в загрязненной воде могут образовываться хлорорганические соединения, которые токсичны для позвоночных.

Доочистку стоков можно проводить на полях орошения, где ими поливают и удобряют почву. Состав стоков контролируют, не допуская образования высоких концентраций тяжелых металлов и болезнетворных бактерий. На таких полях можно выращивать многолетние травы для откорма скота, однако они не приемлемы для выращивания овощей, используемых в пищу в сыром виде: капусты на салат, петрушки или корнеплодов (морковь, свекла) и клубнеплодов (картофель).

Важно отметить, что в настоящее время технологическую и экономическую сложность представляет не столько очистка сточных вод, сколько проблема обработки и утилизации выделенной после очистки твердой фазы, в том числе илового шлама.