Физические свойства и воды.

Защита гидросферы от промышленных загрязнений

Очистка сточных вод

Свойства и классификация вод. Вода имеет решающую роль во многих процессах, протекающих в природе и обеспечивающих жизнедеятельность человека. В промышленности воду используют как сырьё и источник энергии, как хладоагент, как растворитель (абсорбент), как экстрагент, для транспортирования сырья и материалов и т.д.

Ресурсы воды. Общее кол-во природной воды на Земле около 1,5 млрд км³, но около 98% - солёные воды. Кол-во пресной воды примерно 2%, а это 35 млн км³. Однако подавляющая часть пресной воды явл-ся труднодоступной, т.к. она находится в полярных ледниках и под землёй. В нашей стране запас пресных поверхностных вод около 10 тыс км³. Объём потребления пресной воды в мире достигает 3900 млрд м³/год. Около половины этого количества потребляется безвозвратно, а другая половина превращается в точные воды. Природная вода качественно и количественно формируется под воздействием… Её качественные показатели находятся на среднем многолетнем уровне. В зависимости от степени минерализации воды делятся на пресные (содержание солей < 1 г/кг (< 1 промилле)), солоноватые (солёность 1-10 промилле), солёные (10-50 промилле), рассолы (> 50 промилле). Пресные воды подразделяются на воды малой минерализации (200 мг/кг), средней минерализации (200-250 мг/кг) и повышенной минерализации (до 1000 мг/кг). По преобладающему аниону все воды делятся на гидрокарбонатные, сульфатные и хлоридные. Жёсткость природных вод обуславливается присутствием в них солей Ca и Mg. Различают общую, карбонатную и некарбонатную жёсткость. Общая явл-ся карбонатной и некарбонатной. Карбонатная жёсткость связана с присутствием в воде бикарбонатов Ca и Mg. Некарбонатная связана с присутствием сульфатов, хлоридов и нитратов Ca и Mg.

Физические свойства и воды.

1 Плотность чистой воды при 15⁰С и атмосферном давлении равна 999 кг/м³. С увеличением конц-ции примесей плотность возрастает. Морская вода с конц-цией солей 35 промилле имеет плотность при тех же условиях 1028 кг/м³. Изменение минерализации на 1 г/кг изменяет плотность на 0,8 кг/м³.

2 Вязкость воды при понижении тем-ры уменьшается. При увеличении тем-ры от 0 до 35⁰С коэффициент динамической вязкости η меняется… С увеличением солесодержания коэффициент динамич вязкости повышается.

3 Удельная теплоёмкость воды составляет 4800 Дж/кг*К.

4 Теплота плавления r = 330 кДж/кг.

5 Удельная теплота парообразования (кипения) ƛ = 2250 кДж/кг.

6 Химически чистая вода – диэлектрик. Причём относительная диэлектрич проницаемость ɛ = 81. Наличие растворённых солей увеличивает её диэлектрич проводимость. Проводимость изменяется и в зависимости от тем-ры.

7 Оптические св-ва. Характеризуются прозрачностью и мутностью воды. Но и прозрачность, и мутность зависят от содержания в воде мех примесей. Чем больше примесей, тем больше мутность. Прозрачность определяется длиной пути луча, проникающего вглубь воды, и зависит от длины волны. УФ-лучи проходят дальше, а ИК-лучи проходят хуже, чем лучи видимого света. Показатель прозрачности используют для оценки кач-ва воды и содержания в ней примесей.

Загрязнения воды. В следствие антропогенного воздействия природная вода загрязняется различными веществами, что приводит к ухудшению её кач-ва. Выделяют следующие изменения кач-ва природных вод под влиянием хоз деятельности человека:

1) снижение рН пресных вод в рез-те их загрязнения H₂SO₄ и HNO₃, выпадающих из атмосферы, и увеличение содержания в них сульфатов и нитратов;

2) повышение содержания ионов Ca, Mg, Si вследствие вымывания и растворения подкислёнными водами карбонатных и др пород;

3) повышение содержания в природных водах ионов тяжёлых Me (As, Hg, Cd, Zn), а также повышение содержания фосфатов, нитратов и нитритов;

4) повышение содержания солей в поверхностных и подземных водах в рез-те их поступления со сточными водами, из атмосферы и за счёт смыва твёрдых отходов;

5) повышение содержания в водах орг соединений (биологически стойких – ПАВ, пестицидов и др канцерогенных и мутогенных в-в);

6) снижение содержания О₂ в пр водах, прежде всего в рез-те повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с эвтрификацией водоёмов, а также вследствие загрязнения поверхности водоёмов гидрофобными в-вами и сокращения доступа О₂ из атмосферы. При недостатке О₂ развиваются восстановительные процессы, в частности сульфаты восстанавливаются до H₂S;

7) снижение прозрачности воды. В загр водах размножаются вирусы и бактерии – возбудители инфекционных заболеваний;

8) загрязнение пр вод радиоактивными изотопами.

Пр вода, подвергаемая антропогенному загрязнению, наз-ся денатурированной или природно-антропогенной. При необходимости перед использованием в промышленности её очищают в соответствии с требованиями данного производства.

Классификация вод по целевому назначению. Воду, используемую в промышленности, (техническую воду) подразделяют на охлаждающую, технологическую и энергетическую.

Вода часто служит для охлаждения различных в-в в хладоаппаратах. В промышленности 65-80% расхода воды потребляется для охлаждения.

Технологическую воду подразделяют на средообразующую, промывающую и реакционную. средообразующую воду используют для растворения и образования пульп, при обогащении и переработке руд, при гидротранспорте. Промывающую воду используют для промывки газообразных, жидких и твёрдых продуктов. Реакционную воду используют в составе реагентов. Технологическая вода непосредственно контактирует с продуктами или изделиями. Энергетическая вода потребляется для получения энергетич пара и нагревания оборудования, помещений, продуктов.

 

Оборотное водоснабжение. Наиболее перспективный путь уменьшения потребления свежей воды – это создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения.

П – производство

ОХ – охлаждение

ОС – очистка сточных вод

В схеме а вода явл-ся теплоносителем и в процессе использования она не загрязняется в-вами, а нагревается, поэтому перед повторным использованием её охлаждают в градирнях, прудах или бассейнах. В схеме б вода загрязняется в-вами. Поэтому перед повторным исп-ем её необходимо очищать. В схеме в вода загрязняется в-вами и тепловым загрязнением. Поэтому её необходимо очищать и охлаждать. Во всех случаях вода добавляется для восполнения потерь.

Применение оборотного водоснабжения позволяет в 10-50 раз уменьшить потребление пр воды.

Эффективность использования воды в производстве оценивается целым рядом показателей:

1) - процентный оборот

Q_об – расход оборотной воды, м³/ч

Q_и – расход воды, забираемой из источника водоснабжения

2) - коэффициент использования

Q_сб – расход воды, сбрасываемый предприятием

3) – кратность использования

Q_с – поступление воды из сырья

4) - коэффициент безвозвратного потребления воды (коэффициент потерь)

Оборотная вода должна соответствовать определённым значениям показателей:

- карбонатная жёсткость;

- рН;

- содержание взвешенных в-в и биогенных элементов;

-ХПК;

определяющих термостабильность и интенсивность биообрастаний в оборотной системе.

Оборотную воду часто используют в теплообменной аппаратуре. Значительная часть её теряется в рез-те брызгоуноса и испарения. Кроме того из-за неиправности и неплотности теплообменной тем-ры она может загрязняться до определённого предела.