Найбільше домішок міститься у воді. У чому вимірюються домішки у воді

Вода є універсальним розчинником. Її взаємодія із чим би там не було впливає на склад рідини. У воді може бути величезна кількість найрізноманітніших домішок – близько 70 тис. речовин. Очистити воду від шкідливих домішок можна за допомогою спеціальних приладів. Ця стаття розповість вам про те, які можуть бути шкідливі домішки у воді і як їх позбутися.


З цієї статті ви дізнаєтесь:

    Як зустрічаються неметалеві шкідливі домішки у воді

    Які є металеві шкідливі домішки у воді

Неметалічні шкідливі домішки у воді

Серед безлічі неметалічних речовин у воді можуть бути:

Розглянемо кожен із цих хімічних елементів докладніше.

Фтор

Цей хімічний елемент відіграє у складі людського організму. Він міститься у людині як фторопатит і є складовою наших кісток та зубів. Фторопатит допомагає нам засвоювати залізо та захищати зубну емаль від ураження карієсом. Однак у всьому потрібний баланс. Надлишок фтору в організмі може спровокувати флюороз, що призводить до появи темних плям на зубах, зміни складу кісток (деформуючи їх, піддається важким змінам та зв'язковий апарат). Шкідливі домішки у воді, такі як фтор і марганець, розпізнаються за жовтуватим забарвленням рідини та її в'яжучому смаку.

Хлор

Хлор потрапляє в рідину завдяки системі дезінфекції, що застосовується водоочисними станціями. Хлорування допомагає зробити воду придатною для її використання з побутовою метою. Однак пити таку воду не рекомендується, оскільки це призведе до зниження імунної системи організму, може спричинити алергічну реакцію, бронхіальну астму, хвороби серцево-судинної системи, атеросклероз і навіть рак. Шкідливі домішки у воді, які є похідними хлору, мають канцерогенні властивості. Якщо вода в басейні хлорована, то її контакт із зубами може спричинити ерозію емалі та появу темних плям.

Бром

Цей елемент часто зустрічається у природі у складі хімічних сполук. Також його можна знайти в нашому організмі: у складі крові, сечі, слини, навіть у мозку та печінці. Бром потрапляє у воду через стічні води підприємств. Рідина з елементами брому небезпечна для пиття, тому що може спричинити порушення роботи нервової системи людини. Крім того, така вода може спричинити бромодерму – шкірні висипання.

Бор

Є кілька шляхів влучення бору до складу шкідливих домішок у воді:

    із стічних вод промисловості;

    із побутових стічних вод;

    із природних підземних вод.

Якщо вживати воду, до складу якої входить велика кількість бору, можна досягти повного зневоднення організму. До того ж, цей хімічний елемент щільно осідає в людському організмі і погано піддається виведенню, накопичуючись разом із споживанням зараженої води. Згодом процес може викликати інтоксикацію, що супроводжується такими симптомами, як блювання, розлад шлунка, відсутність апетиту, лущення та висипання на шкірі.

Йод

Йод може увійти до складу шкідливих домішок у воді:

    із стічних вод хімічних підприємств;

    з морських випарів;

    із магматичних порід.

Цей хімічний елемент корисний для людського організму у певних кількостях. Однак пити воду з підвищеним вмістом йоду категорично заборонено, оскільки це небезпечно для здоров'я. Вживання такої води викликає слабкість і головний біль, блювоту та прискорене серцебиття, а також з'являється специфічний наліт мовою.


Миш'як

Миш'як дуже токсичний і тому небезпечний для нашого організму. Миш'якові шкідливі домішки у воді вкрай небажані, оскільки вживання такої рідини розвине ендемічний зоб. Якщо продовжити пити заражену миш'яком воду, смерть неминуча. Цей елемент випаровується під час виверження вулканів, потрапляючи до атмосфери. У складі шкідливих домішок у воді виявляється завдяки токсичним опадам та шляхом вимивання з мінеральних джерел у природі.

До цієї ж групи шкідливих домішок у воді відносяться пестициди, добрива, механічні частинки, про які йтиметься далі.

  • Пестициди.

Багато шкідливих домішок у воді можуть стати причиною отруєння. Пестициди, крім цього, викликають масу алергічних захворювань та діатезу. Споживання води з пестицидами у великих кількостях є причиною хронічних захворювань, що згубно позначається на розвитку дітей, викликаючи у них аномалії різного характеру.

  • Хімічні добрива.

Фосфати, нітрати, нітрити та поліфосфати – все це і є хімічні добрива. Як правило, з'являються у воді під час її добування. Якщо таких шкідливих домішок у воді, як хімічні добрива, не так багато, її споживання викличе слабкість і сонливість. Однак продовжуючи вживати цю рідину, людина ризикує серйозно отруїтися, захворіти і навіть померти.

  • Великі механічні домішки.

Великі механічні домішки у воді – це пісок, глина, частинки іржі, мінеральні відкладення та інше. Дані домішки шкодять не тільки людині, а й різним побутовим приладам та сантехніці.

Металеві шкідливі домішки у воді

Цей розділ присвячений вивченню питання про шкідливі металеві домішки у воді, що надходять у наші будинки по водопроводу. Йтиметься про залізо, марганець, хром, ртуті, свинець, кальцію і магнію.

  • Залізо.

Залізо міститься у величезній кількості і в артезіанських, і поверхневих водах. Якщо питна вода містить надто великий відсоток заліза, то велика ймовірність появи захворювань печінки, зниження репродуктивності організму, збільшення ризику інфаркту та алергічних реакцій.

Залізні шкідливі домішки у воді також негативно впливають на побутову техніку та водопровідні труби через розвиток бактерій та окислювальних процесів. Також залізо здатне накопичуватися в тілі людини (у внутрішніх органах та м'язах).

  • Марганець.

Марганець теж часто зустрічається у складі шкідливих домішок у воді. Він розвиває анемію та згубно впливає на нервову систему людини.

  • Хром.

Вченими доведено, що велике утримання хрому у воді сприяє швидкому розвитку раку в тілі людини. Цей елемент дуже небезпечний своєю токсичністю.

  • Ртуть.

Даний хімічний елемент та його сполуки негативно позначаються на білковому обміні в організмі людини, також ртуть порушує роботу центральної нервової системи. Згодом відмовляють нирки, печінку, виникають захворювання ШКТ. Так звана метилртуть – вкрай небезпечна шкідлива домішка у воді. Вона викликає хворобу Мінамата, яка супроводжується такими симптомами, як порушення слуху, моторики, згодом розвивається параліч.

  • Свинець.

Свинець вважається найбільш токсичним металом, що дозволяє віднести його до групи шкідливих домішок у воді. Він відкладається у кістках людського організму, порушуючи роботу центральної нервової системи та знижуючи імунний захист. Вкрай небезпечний для дітей віком до 6 років.

  • Кальцій та магній.

Як відомо, підвищений вміст кальцію та магнію робить воду жорсткою та непридатною для пиття. Кип'ятіння твердої води сприяє появі на стінках судини накипу. Відшарування накипу, що накопичився, викликають збої в роботі побутових приладів. Американськими вченими було проведено дослідження, завдяки якому вдалося встановити, що шар накипу товщиною півтора міліметра знижує теплопередачу на 15 %, товщина накипу в три міліметри – на 25 % тощо. Крім того, такі шкідливі домішки у воді, як кальцій та магній , Вимагають для нагрівання рідини до 25% більше електроенергії.

Понад 90 % нагрівальних приладів стають несправними при постійному контакті із твердою водою. Розчинені у воді кальцій і магній згубно позначаються на якості білизни, що стирається в ній, скорочуючи його «життя» на 15–30 %, при цьому на 30 % збільшуючи кількість прального порошку, що витрачається. Якщо ви застосовуєте під час вмивання спеціальні косметичні засоби, їх корисні властивості стають малоефективними при контакті з жорсткою водою.

При тривалому вмиванні твердою водою сильно страждає шкіра людини. Це призводить до закупорювання пір, ослаблення захисних властивостей жирової плівки на поверхні шкіри, що стає причиною лущення, подразнення та появи різних висипів. Крім самої шкіри, страждає і волосся, що супроводжується такими симптомами, як свербіж, лупа. Саме ж волосся стає сухим і жорстким на дотик, перестає «слухатися», візуально набуває недоглянутого вигляду.

Такі шкідливі домішки у воді, як кальцій і магній, здатні накопичуватися в організмі, з часом призводячи до відкладення каменів у нирках і закупорці судин. У жодному разі не пийте жорстку воду, якщо не хочете серйозних проблем зі здоров'ям.

Як очистити воду від шкідливих домішок

Відстоювання

Очистити воду від шкідливих домішок можна її відстоювання протягом 5 годин. Хлор, що міститься у воді, випаровується за цей час, солі ж виявляються на дні судини. Тільки після такої процедури можна спокійно прокип'ятити воду, обережно переливши її в чайник. Кип'ятіння остаточно випарує таку шкідливу домішку у воді, як хлор, а також допоможе позбавити рідину від небажаних мікроорганізмів. Солі, що залишилися після п'ятигодинного настоювання, у воді осядуть на стінках чайника у вигляді накипу.

Купівля невеликого побутового фільтра

Також очистити воду від шкідливих домішок можна побутовим фільтром. Робота цієї конструкції дуже схожа з принципом промислової фільтрації рідини. Невеликий побутовий фільтр для очищення води від шкідливих домішок – це свого роду глечик із двома рівнями та знімним модулем. У першому рівні глека знаходиться водопровідна вода, яка далі очищається, проходячи через модуль, що знімається. Очищена вода знаходиться на другому рівні побутового фільтра. За словами виробників, невеликий побутовий фільтр очищає рідину від таких шкідливих домішок у воді як пісок, глина, іржа, пестициди, феноли, хлор, а також вбиває небезпечні для здоров'я людини бактерії. Сам модуль, що знімається, необхідно змінювати кожен квартал.

Самостійне виготовлення фільтра

Очистити воду від шкідливих домішок можна за допомогою фільтра, виготовленого власноруч. Ймовірно, він може стати в нагоді в похідних умовах або на дачі. Вам знадобляться: активоване вугілля, звичайна марля, пляшка із пластику, посудина для очищеної рідини, ножиці або ніж. Для початку беремо пластикову пляшку та відрізаємо у неї дно. Далі готуємо кілька шарів марлі, поміщаємо їх у шийку пляшки. Марлею, що залишилася, замотуємо активоване вугілля і та ж розташовуємо в перевернутій вниз шийці пляшці. Шийка повинна бути строго над судиною для очищеної рідини. Таким чином, очистити воду від шкідливих домішок можна заливаючи її з боку відрізаного дна пляшки. Вода очищатиметься, проходячи через шари активованого вугілля та марлі.

Заморожування

Очистити воду від шкідливих домішок можна як її кип'ятіння, а й з допомогою заморозки. Щоб позбавити воду небезпечних мікроорганізмів, достатньо помістити її в морозилку на 10 годин. Після закінчення часу заморозки посудина з водою розморожується при кімнатній температурі. Невеликий шматочок льоду, що залишився, необхідно викинути, тому що саме він містить шкідливі домішки у воді. Очищену воду можна вживати, додаючи по 100 г солі на кожен літр. Деякі джерела вказують на те, що тала вода допомагає продовжити молодість та покращити загальний стан організму.

Використання срібла

Очистити воду від шкідливих домішок можна за допомогою срібла. Ні для кого не секрет, що даний метал має бактерицидні властивості. Для того щоб очистити воду від вмісту шкідливих речовин, достатньо помістити в посудину з рідиною срібний предмет вищої проби, тому що метал із сумнівним складом може вплинути на воду. Однак срібло навіть найвищої проби необхідно тримати у воді певну кількість часу, щоб воно не стало токсичним для здоров'я.

Використання кремнію

Очистити воду від шкідливих домішок можна як сріблом, а й кремнієм. Цей неметал також має бактерицидні властивості. Перед застосуванням для очищення води його необхідно ретельно промити і потім розмістити в посудині з водою, накривши поверхню ємності марлей. Процедура очищення буде здійснюватися протягом кількох діб. У цей час важливо зберегти ємність з водою від потрапляння прямих сонячних променів. Кип'ятити воду, очищену кремнієм, не можна в жодному разі! Посудину з очищеною водою слід зберігати в закритому вигляді, щоб рідина якомога довше залишалася свіжою.

Купівля комплексної системи доочищення води

Водопровідна вода вже пройшла етапи попереднього очищення, перш ніж потрапити до наших будинків. У зв'язку з цим фільтри, що застосовуються в домашніх умовах, відносяться швидше до комплексної системи доочищення води. Дані конструкції позбавляють воду різних шкідливих домішок і мікроорганізмів, які залишаються у воді навіть після очищення на міській станції. Частина шкідливих речовин потрапляє у водопровідну воду на шляху до наших квартир (наприклад, іржа водопровідних труб).

Фільтри для доочищення води мають такі функції:

    Очищення води від механічних домішок (іржа, окалина, каламутність, пісок, бруд та ін.).

    Пом'якшення води, т. е. зниження рівня солей, що містяться: кальцію, магнію, а також ртуті, свинцю та багатьох інших важких металів.

    Процес усунення запахів та хлору, позбавлення рідини від органічних речовин, покращення смакових якостей, усунення слідів хлору, нафтопродуктів, фенолу, радіонуклідів та інше.

Комплект водоочищення нашого каталогу

Як правило, побутові фільтри очищення води не мають знезаражуючих властивостей, оскільки цей процес повинен проходити на міських водопровідних станціях шляхом хлорування.

Таким чином, очистити воду від шкідливих домішок можна будь-яким із перерахованих вище методів, зробивши воду не просто чистою, а й корисною. Чиста вода – це запорука міцного здоров'я та прекрасного самопочуття.

Російський ринок має масу компаній, які розробляють та реалізують системи водоочищення. Вибрати індивідуальну систему водоочищення досить складно, якщо не звернутися по допомогу до професіоналів. Не варто намагатися власноруч встановити обрану водоочисну систему, якщо ви зіткнулися з цим уперше. Прочитавши пару статей в інтернеті, ви не станете фахівцем у цій галузі.

Найкраще звернутися за допомогою до спеціалізованих компаній, які займаються розробкою та встановленням водоочисних систем. Як правило, такі фірми пропонують кілька видів послуг: професійна консультація спеціаліста, аналіз води зі свердловини або колодязя, допомога при підборі системи водоочищення з урахуванням індивідуальних особливостей, а також доставка та встановлення обладнання. Крім перерахованих вище послуг, подібні компанії ведуть сервісне обслуговування фільтрів для очищення води.

Компанія Biokit пропонує широкий вибір систем зворотного осмосу, фільтри для води та інше обладнання, яке здатне повернути воді з-під крана її природні характеристики.

Фахівці нашої компанії готові допомогти вам:

    підключити систему фільтрації самостійно;

    розібратися із процесом вибору фільтрів для води;

    підібрати змінні матеріали;

    усунути неполадки або вирішити проблеми із залученням фахівців-монтажників;

    знайти відповіді на запитання в телефонному режимі.

Довірте очищення води системам від Biokit - нехай ваша родина буде здоровою!

  • Аварії на хімічно небезпечних об'єктах, їхня медико-тактична характеристика.
  • Агальна характеристика конституційного права України.
  • Адаптація. Характеристика адаптацій. Основні концепції адаптаційних пристосувань
  • Адміністративне правопорушення та злочин: порівняльна характеристика.
  • Артерії. Морфофункціональна характеристика. Класифікація, розвиток, будова, функція артерій. Взаємозв'язок структури артерій та гемодинамічних умов. Вікові зміни.

    • Вступ

    Промислова водопідготовка є комплексом операцій, що забезпечують очищення води - видалення з неї шкідливих домішок, що знаходяться в розчиненому, колоїдному і зваженому стані.

    Шкідливість домішок, що у воді, визначається технологічним процесом, що використовує воду. Домішки води розрізняються за хімічним складом та дисперсністю. Грубодисперсні суспензії засмічують трубопроводи та апарати, утворюють пробки, які можуть спричинити аварії. Домішки, що у воді в колоїдному стані, засмічують мембрани електролізерів, викликають спінювання води і перекидання в апаратах. Величезна шкода виробничому циклу

    наносять розчинені у воді солі та гази, що утворюють накипи

    і викликають поверхневе руйнування металів внаслідок корозії.

    Таким чином, промислова водопідготовка – це складний і тривалий процес, який включає наступні основні операції: відстоювання, коагуляція, фільтрація, пом'якшення, знесолення, знезараження та дегазація.

    Характеристика природних вод та їх домішок

    Вода одна із найпоширеніших елементів Землі сполук. Загальна маса води лежить на поверхні Землі оцінюється в 1,39 . 10 18 т. Більшість її міститься у морях і океанах. Доступні для використання прісні води в річках, каналах та водосховищах становлять 2 . 10 14 т. Стаціонарні запаси прісних вод, придатних для використання, становлять лише 0,3% обсягу гідросфери.

    Хімічна промисловість є найбільшим споживачем води. Сучасні хімічні підприємства витрачають до 1 млн. м3 води на добу. Витратні коефіцієнти по воді (м³/т) у виробництві: азотної кислоти – до 200, аміаку – 1500, віскозного шовку – 2500.

    Технічна вода, що використовується у виробництві, ділиться на охолоджувальну, технологічну та енергетичну.

    Охолоджувальна водаслужить для охолодження речовин теплообмінних апаратах. Вона не стикається з матеріальними потоками.

    Технологічна водау свою чергу підрозділяється на средообразующую, промивну та реакційну. Середоутворююча вода використовується для розчинення, утворення суспензій, переміщення продуктів та відходів (гідротранспорт); промивна вода – для промивання обладнання, газоподібних (абсорбція), рідких (екстракція) та твердих продуктів; реакційна вода – як реагент, а також агент при азеотропній відгоні. Технологічна вода безпосередньо контактує із матеріальними потоками.

    Енергетична водавикористовується при отриманні пари (для живлення парогенераторів) та як робоче тіло при передачі теплоти від джерела до споживача (гаряча вода).

    Приблизно 75% води, що використовується у хімічній промисловості, витрачається на охолодження технологічної апаратури. Інша вода застосовується головним чином як хімічний реагент, екстрагент, абсорбент, розчинник, реакційне середовище, транспортуючий агент, поживна вода в котлах-утилізаторах, для утворення пульп і суспензій, для промивання продуктів та обладнання.

    Основним джерелом, що задовольняє технічні та побутові потреби у воді, є природні води.

    Природні води є складною динамічною системою, що містить гази, мінеральні та органічні речовини, що знаходяться в істинно розчиненому, колоїдному або зваженому стані.

    за хімічним складомна органічні (гумінові кислоти, фульвокислоти, лігнін, бактерії та ін.) та неорганічні (мінеральні солі, гази N, O, CO, H S, CH, NH та ін.).

    з дисперсності. Розрізняють чотири групи.

    До першої групивідносяться суспензії у воді нерозчинних речовин. Розмір цих домішок коливається від тонких суспензій до великих частинок, тобто 10 -5 ÷ 10 -4 см і більше (пісок, глина, деякі бактерії).

    До другої групивідносяться колоїдні системи, високомолекулярні речовини з величиною частинок 10 -5 ÷10 -6 см.

    До третьої групивідносяться молекулярні розчини у воді газів та органічних речовин з величиною частинок 10 -6 ÷10 -7 см. Ці речовини знаходяться у воді у вигляді недисоційованих молекул.

    До четвертої групивідносяться іонні розчини речовин, що дисоціюють у воді на іони і мають величину частинок менше 10 -7 см. В істинно розчиненому стані знаходяться в основному мінеральні солі, що збагачують воду катіонами Na, K, NH, Ca, Mg, Fe, Mn і аніонами HCO, CI, SO, HSiO, F, NO, CO та ін.

    Склад та кількість домішок залежить головним чином від походження води. За походженням розрізняють атмосферні, поверхневі та підземні води.

    Атмосферні води– води дощових та снігових опадів – характеризуються порівняно невеликим вмістом домішок. У цих водах містяться в основному розчинені гази (N, CO, O, гази промислових викидів) і майже повністю відсутні розчинені солі. Атмосферна вода використовується як джерело водопостачання у безводних та посушливих районах.

    Поверхневі води– це води відкритих водойм: річок, озер, морів, каналів, водосховищ. До складу цих вод входять розчинні гази, мінеральні та органічні речовини залежно від кліматичних, ґрунтово-геологічних умов, агротехнічних заходів, розвитку промисловості та інших факторів.

    Морська вода відрізняється високим вмістом солі і містить практично всі елементи, що є в земній корі. Найбільше у морській воді міститься хлориду натрію (до 2,6 % від усіх солей).

    Підземні води– води артезіанських свердловин, колодязів, ключів, гейзерів – характеризуються значним вмістом мінеральних солей, що вилуговуються з ґрунту та осадових порід, та невеликою кількістю органічних речовин. Фільтруюча здатність ґрунтів зумовлює високу прозорість підземних вод.

    Залежно від солевмісту природні води поділяють на прісну воду – солевміст до 1 г/кг; солону – 1 ÷ 10 г/кг і солону – понад 10 г/кг.

    Води розрізняють також по переважному в них аніону: гідрокарбонатний тип вод з переважним аніоном HCO або сумою аніонів HCO і CO; сульфатні води; хлоридні води. Річки середньої смуги європейської частини Росії переважно відносяться до гідрокарбонатного типу.


    1 | | | | | | | | | |

    Так, Водоканал, де б він не перебував, у Мінську чи Бресті, гарантує надходження до наших будинків рідини, яка за своїм складом безпечна для здоров'я людини та домашніх тварин. Це означає, що працівники цих служб доклали максимум зусиль, щоб позбавити воду шкідливих домішок, пустити у водопровід рідину досить високої якості.

    Декілька етапів очищення проходить рідина. Спочатку з неї видаляються найрізноманітніші механічні домішки, розмір яких може істотно відрізнятися, особливо, якщо рідина береться з відкритих джерел (для частини Мінська це, наприклад, Вілейсько-Мінська водна система). Потім, завдяки використанню сучасних технологій, покращується колір, запах рідини. Вона пом'якшується, знезалізнюється, проходить сорбційне очищення. І, звичайно, обробляється хлором для дезінфекції. Більше його додається у воду із поверхневих джерел, менше – у воду із артезіанських свердловин.

    Які шкідливі домішки потрапляють до нас додому разом із водою?

    Насамперед, давайте розберемося з поняттям «шкідливих» домішок щодо водопровідної води. Кому і чому, можливо, буде завдано шкоди? Очевидно, що жертвою може стати людина, домашні тварини та рослини. Але постраждати можуть також побутові прилади, які використовують у роботі рідину. Відповідно, можна виділити дві великі групи шкідливих домішок, які, можливо, містяться рідини з наших кранів.

    Група №1. Домішки, які завдають шкоди живим істотам.

    Шкідливі домішки води в даному випадку – це:

    • важкі метали, які потрапляють у рідину через активно працюючу промисловість, велику кількість автомобілів з їх вихлопними газами. Найчастіше це ртуть та свинець.
    • пестициди. Потрапляють разом із результатами сільськогосподарської діяльності.
    • нітрити, нітрати, фосфати та поліфосфати. Також є результат сільськогосподарської діяльності людини. В даному випадку це добрива, які потрапили у водойми разом з опадами.
    • хлор та хлористі сполуки. Тут зрозуміло, що сама людина, з метою своєї безпеки, додає ці речовини у воду. Так убиваються мікроби, бактерії у рідині, вона стає безпечною у біологічному плані.

    Як видалити з води перераховані вище домішки, які завдають людині та іншим живим істотам шкоди? Звичайно ж, використовуючи сучасні фільтри для очищення води! Правильно підібраний пристрій здатний покращити смак, колір рідини, усунути всі сторонні запахи. Складники, які можуть перешкодити людині залишатися здоровою, також усунуть за допомогою очисного приладу, щонайменше, значно знизиться їх концентрація.

    На щастя, сьогодні фільтри та картриджі для фільтрів очищення води доступні у Білорусі, коштують відносно недорого. Отже, практично кожна білоруська родина може дозволити собі порятунок рідини від її шкідливих складових.

    Група №2. Домішки, що завдають шкоди техніці.

    Сюди відносяться такі складові рідини, як:

    • солі твердості. Це насамперед накип у чайнику, пральних, посудомийних машинах, бойлерах, прасках і т.д.
    • розчинене у рідині залізо активізує процеси корозії.
    • розчинений кисень. Також сприяє корозії.
    • кислотність води. Знову ж таки, активізує корозію.
    • механічні частки. Це іржа, пісок, окалина тощо. Можуть порушити роботу побутової техніки, призвести до її засмічення та поломки.

    Знизити концентрацію деяких шкідливих можливих складових водопровідної води дозволять магістральні фільтри для води, а також спеціальні фільтри, що пом'якшують. Фахівець допоможе вибрати пристрій, який підійде саме для вашої оселі, для вашої рідини.

    Пам'ятайте, вода з нашого водопроводу не завдасть нам серйозної шкоди, невиліковних захворювань, але може негативно вплинути на самопочуття, викликати деякі нездужання, призвести до поломок техніки і т.д. Тому краще убезпечити свій будинок за допомогою сучасних пристроїв.

    Природні води на основі походження можна розділити на наступні категорії:

    Атмосферні води, що випадають у вигляді дощу та снігу. Вони містять невелику кількість домішок, переважно у вигляді розчинених газів: кисню, оксиду вуглецю, оксиду азоту, сірководню, органічних речовин, пилу. Атмосферна вода практично не містить розчинених солей. Вода, що містить менше 1 г солей на 1 літр, називається прісною. У разі атмосферні води - це прісні води.

    Поверхневі води – річкові, озерні, морські, містять, крім домішок, що є в атмосферній воді, найрізноманітніші речовини. До того ж, від невеликих кількостей до насичення. Це гідрокарбонати кальцію, магнію, натрію, калію, а також сульфати та хлориди. У морській воді присутні майже всі елементи таблиці Менделєєва, включаючи дорогоцінні та радіоактивні елементи. У світовому океані розчинено приблизно 5*1016 т солей (якщо цією сіллю покрити поверхню земної кулі, то товщина шару складе близько 45м). Вже зараз хімічна промисловість видобуває з морської води 200 млн тонн кухонної солі. Добувають також магній калій та бром.

    У всіх поверхневих водах містяться органічні речовини, у тому числі хвороботворні бактерії.

    У Білгородській області майже всі річки належать до третього класу чистоти – помірковано забруднені. Основними споживачами поверхневих вод у Білгородській області є рибгоспи – 80 млн.м3, промисловість – 25 млн.м3, сільське господарство – 1,5 млн.м3.

    Підземні води – води артезіанських свердловин, колодязів, ключів, гейзерів так само як і поверхневі води містять різноманітні мінеральні солі, склад яких залежить від характеру гірських порід, через які просочуються атмосферні та поверхневі води. Але, на відміну від поверхневих вод, завдяки високій фільтруючій здатності грунтів і гірських порід, у підземних водах немає органічних домішок та бактеріальної забрудненості.

    Питне водопостачання Росії переважно забезпечується з допомогою підземних вод.

    У Білгородській області як джерела водопостачання використовуються в основному підземні води, що базуються, як правило, на турон-маастрихтському та альб-сеноманському водоносних горизонтах. Незначна частина сільських населених пунктів використовує воду четвертинного та палеогенового водоносних горизонтів (шахтні колодязі).

    За даними Комітету природних ресурсів Білгородської області, загальні прогнозні експлуатаційні ресурси підземних вод становлять близько 6 млн. м3/сут.

    В даний час на території області для господарсько-питного, виробничо-технічного та сільськогосподарського водопостачання розвідано 55 родовищ прісних підземних вод із загальними експлуатаційними запасами 1373,7 тис. м3/добу. З розвіданих 55 родовищ зараз експлуатуються лише 27.

    Загальне середнє споживання води господарсько-питного призначення на одного мешканця області становить 267 л/добу, середнє споживання води на одного міського жителя – 305 л/добу, а сільського – близько 210 л/добу.

    Наша область має невеликі ресурси поверхневих вод. В основному переважають малі річки та струмки, і лише 14 рік мають протяжність від 50 до 200 км.

    В останні роки інтенсивно ведуться розробки з розвідки, видобутку та розливу мінеральних вод (Травнева, Святе Джерело, і т.д.). Води, що містять радон, використовуються з лікувальною метою (Борисівський, Чернянський райони).

    Всі домішки, що містяться у воді, можна розділити за ознакою фізико-хімічного стану їх у воді, зокрема, їх дисперсності. У таблиці 2.1. наводиться схема класифікації домішок води.

    Таблиця 2.1. Класифікація домішок води

    характеристика

    Гетерогенні системи

    Гомогенні системи

    Група III

    Фізико-хімічна характеристика

    Суспензії (суспензії, емульсії)

    Золі та високомолекулярні сполуки

    Молекулярно-розчинні речовини

    Речовини, що дисоціюють на іони

    Розміри частинок, см

    У першу групу входять нерозчинні у воді домішки з розмірами частинок більше 10-4 см, що утворюють звані суспензії. Це глинисті речовини, карбонати, гіпс, мул, дрібний пісок, гідроксиди металів, деякі органічні речовини, планктон. Серед них можуть бути бактерії, спорові мікроорганізми, віруси. На поверхні зважених частинок можуть бути радіоактивні та отруйні речовини. Системи першої групи нестійкі.

    Другу групу домішок становлять речовини, що знаходяться в колоїдно-дисперсному стані (гідрофільні та гідрофобні колоїди).

    Це мінеральні та органомінеральні частинки ґрунтів та ґрунтів, гумусові речовини (що надають воді забарвлення), віруси, бактерії, високомолекулярні органічні речовини з розмірами частинок 10-5 - 10-6 см.

    У третю групу домішок води входять розчинні гази та органічні речовини біологічного та технологічного походження. Ці речовини можуть надавати воді різну фарбу, присмаки та запахи. Деякі домішки дуже токсичні.

    До четвертої групи домішок відносяться речовини, що утворюють при дисоціації у воді іони.

    Залежно від наявності тих чи інших домішок у питній воді застосовуються різні методи очищення.

    Якість води

    Якість води оцінюють за такими показниками: прозорість, колір, запах, жорсткість, окислюваність, реакція води, загальний вміст солі.

    Прозорість води вимірюється завтовшки шару води, через який можна розрізняти візуально або за допомогою фотоелемента зображення перехрестя або певного шрифту. Прозорість залежить від наявності у воді грубодисперсних суспензій і колоїдних частинок. Ці домішки засмічують трубопроводи, утворюють пробки, колоїдні частинки засмічують діафрагми пристроїв, що пропускають, викликають спінювання води і перекидання води в котлах і апаратах.

    Жорсткість води розрізняють тимчасову (зумовлена ​​наявністю гідрокарбонатів натрію, магнію, кальцію, які при кип'ятінні переходять у нерозчинні карбонати, що випадають у вигляді щільного осаду – накипу). Постійна жорсткість обумовлена ​​наявністю у воді хлоридів та сульфатів магнію та кальцію, які не видаляються з води під час кип'ятіння. Жорсткість виявляється у міліграмеквівалентах іонів кальцію або магнію на 1 літр води. Жорсткість дорівнює 1 мгекв, якщо 1 літрі міститься 20,04 мг іонів кальцію або 12,16 мг іонів магнію.

    Жорсткість – дуже важлива характеристика води. При нагріванні твердої води утворюється накип. За хімічним складом накип є сумішшю різних речовин: гіпсу, карбонатів, силікатів кальцію, фосфору, алюмінію і т.д. Вона має низьку теплопровідність. Отже, чим вищий шар накипу, тим нижча продуктивність та економічність парових котлів та теплообмінників (у котлах за наявності накипу в 1 мм витрата палива підвищується на 5 %). Крім того, при цьому є окислення сталі, перепалив котла, аварії і навіть вибух. Жорстка вода непридатна для електролізу, текстильної промисловості, харчової тощо.

    Окислюваність води обумовлена ​​присутністю в ній органічних речовин, що легко окислюються сполук заліза і сірководню, здатних окислюватися різними окислювачами. Оскільки склад цих домішок невизначений, окислюваність води виявляється у кількості перманганату калію чи еквівалентному йому кількості кисню, витраченого на окислення 1 літра води, тобто мг/л.

    Ступінь кислотності води визначається величиною індексу рН. Якщо рН = 6,5 - 7,5 вода нейтральна; якщо рН< 6,5 – вода считается кислой; если рН >7,5 – лужний.

    За своїми характеристиками природні води близькі до нейтральних. Однак, за деякими винятками, природну воду не можна використовувати без попередньої підготовки. Особливо це важливо для питної води.

    Питна та технічна вода

    Залежно від призначення та використання вода ділиться на питну та технічну; їхня якість визначається ГОСТом.

    Питна вода - до неї пред'являються особливі вимоги - крім кольору, запаху, смаку важливим є бактеріальне забруднення. В 1 мл води повинно бути не більше 100 бактерій, а, наприклад, кишкових паличок не більше 3, солі не повинні перевищувати 1000 мг/л.

    Дуже часто для питних цілей використовують не тільки підземні води, а й поверхневі, тому як ті, так і інші піддаються різним ступеням очищення на водоочисних станціях або спорудах. На рис.2.2. наведена схема очищення поверхневих вод, що використовуються як питна вода. Якщо водозабір здійснюється безпосередньо з водоймища (1), то вода надходить у грубий відстійник (2) самопливом через запобіжну сітку, яка запобігає попаданню у відстійник великих предметів, риби тощо.

    Мал. 2.2. Схема очисних споруд для поверхневих вод:

    1- водоймище; 2- грубий відстійник; 3 – коагулятор; 4 – відстійник; 5 – відкриті фільтри; 6 - система для знезараження; 7 – водорозподільна система.

    У відстійнику вода обстоюється. Однак легка суспензія осаджується повільно, а колоїдні частинки (глина, кремнієві кислоти, гумінові кислоти) методом осадження не відокремлюються, тому вода насосом подається в змішувач коагулятор (3), який одночасно надходить розчин електроліту Al2SO4, FeSO4 або інші коагулянти.

    Коагуляція – це процес поділу гетерогенних систем.

    У спрощеному вигляді це виглядає так: електроліт у дуже розбавленому стані гідролізується з утворенням позитивно заряджених частинок. Вони, своєю чергою, адсорбуються лежить на поверхні негативно заряджених колоїдних частинок і нейтралізують їх заряди. Це призводить до злипання частинок, вони стають більшими та здатними до осадження. Твердих частинок, що утворилися в процесі коагуляції, злипаються з легкою суспензією, адсорбують на поверхні органічні барвники і тим самим освітлюють воду (витрата коагулянту 120 г/м3 навесні, влітку - 70, а взимку - 20). Для інтенсифікації процесу коагуляції застосовуються додаткові реагенти – флокулянти – кремнієва кислота, карбоксиметилцелюлоза тощо. Зі змішувача вода надходить у відстійник (4), де завершується коагуляція: великі частинки випадають в осад. Відстійник - це великі бетоновані резервуари, що безперервно діють, з системою перегородок, що збільшують час перебування води в відстійнику. Потім вода подається у відкриті фільтри (5), тут вона фільтрується під тиском (висота стовпа води - 2 м, швидкість проходження води - 1 м/год, матеріал - кварцовий пісок шаром до 1 м, діаметр частинок до 1 мм, внизу гравій ). Основна частина забруднень осідає на поверхні піску, створюючи плівку, що фільтрує. Станції мають кілька фільтрів, т.к. їх періодично чистять.

    Освітлена вода надходить далі для знезараження в апарат (6), де проводиться хлорування. Щоб видалити запах хлору, додають аміак чи сульфат натрію. Норма залишку хлору 0,2 – 0,4 мг/л. Останнім часом для знезараження використовується озонування та інші методи.

    Після знезараження вода надходить у водорозподільну систему (7) і надалі до споживача.

    Промислова вода може бути живильною (використовується для технологічних цілей) та оборотною (після використання її охолоджують і знову повертають у виробничий цикл).

    Кількість домішок у промисловій воді не повинна перевищувати певних норм, які встановлюються залежно від призначення води. Наприклад, вода для парових котлів повинна містити оксид вуглецю, має бути мало кисню; для виробництва напівпровідників і люмінофорів взагалі має бути високий ступінь очищення води. Для промислової води немає значення бактеріальна забрудненість (крім харчової та фармацевтичної промисловості, деяких хімічних технологій).

    Таким чином, очевидно, що промислові води також повинні піддаватися відповідній обробці.

    До основних методів очищення промислових вод слід віднести коагуляцію, відстоювання, фільтрацію (це як для питної води), а також пом'якшення, знесолення, дистиляцію, деаерацію. Схема промислової водопідготовки наведено на рис. 2.3.

    Освітлення води досягається відстоюванням її з наступним фільтруванням через зернистий матеріал різної дисперсності. Для коагуляції колоїдних домішок та абсорбції пофарбованих речовин, що містяться у воді, додають електроліти - сульфати алюмінію та заліза.

    Знесолювання – це видалення з води катіонів, що утворюють піну та накип Ca2+, Mg2+. Для цього воду пропускають через спеціальні фільтри з Н-катіонітом та ОН-аніонітом. Можливе також використання дистиляції чи виморожування.

    Для пом'якшення води використовуються фізичні, хімічні та фізико-хімічні способи. До фізичних - відносяться кип'ятіння, дистиляція, виморожування. Хімічні способи - це використання спеціальних реагентів, які пов'язують іони магнію і кальцію в нерозчинні або легковидалені сполуки (гашене вапно, сода, їдкий натр і т.д.).

    Мал. 2. 3. Схема промислової водопідготовки.

    В даний час основним є фізико-хімічний метод, заснований на здатності деяких синтетичних матеріалів, що не розчиняються, обмінювати свої іони на іони, присутні у воді (катіоніти, аніоніти). Обмін здійснюється в іонообмінниках (швидкісних фільтрах).

    Пом'якшення води різко знижує швидкість утворення накипу, але не попереджає її і тому у воду додають антинакіпіни: фосфат натрію гексаметафосфат Na2PO4 (NaPO3)6. Вони утворюють нерозчинні у воді домішки та після відповідної обробки з використанням дубильних речовин (наприклад, крохмаль) перетворюють накип у пухкий осад, який легко видаляється. Для запобігання утворенню накипу використовується також магнітний метод очищення води.

    Деаерація (дегазація). Видалення з води розчинених газів може здійснюватися фізичними методами: кипінням, при цьому видаляється кисень та оксид вуглецю; нагріванням у вакуумі. Хімічний метод полягає у додаванні до води хімічних реагентів, що зв'язують кисень і оксид вуглецю (сульфат натрію, гідразин (N2H4), або у використанні чавунно-стружковий фільтрів, в яких при з'єднанні кисню з залізом утворюється оксид заліза, який видаляється промиванням фільтра.

    Слід зазначити, що очищення води позначається на собівартості продукції. Наприклад, фільтрування води збільшує її вартість у 2,5 рази, часткове пом'якшення у 8 разів, а знесолення та пом'якшення у 10 – 12 разів.

    Стічні води. Методи очищення

    Кількість стічних вод зростає і перед людством стоїть проблема виснаження прісних вод.

    Головними джерелами забруднення рік Білгородської області є стічні води населених пунктів, підприємств промисловості, тваринницьких комплексів, сільськогосподарських полів. Необхідно мати на увазі, що більшість стічних вод після їх очищення не відповідає ряду показників природоохоронним нормативам. Антропогенного забруднення в тій чи іншій мірі схильні до всіх річок Білгородської області. Найпоширеніші забруднювачі вод - нафтопродукти, амонійний азот, феноли та органічні речовини. За деякими з них спостерігаються перевищення гранично допустимих концентрацій (ГДК). В області переважає 3 клас якості води (помірно-забруднена).

    Тому потрібен новий підхід до проблеми прісної води. По-перше, слід мінімально використовувати свіжу воду, особливо на хімічних підприємствах, а по-друге, впроваджувати безстічні та замкнуті системи. Завдання скорочення витрат води в даний час вирішується у 3 напрямках:

    Ø застосування оборотного водопостачання;

    Ø заміна водяного охолодження повітряним;

    Ø очищення стічних вод та їх повторне використання.

    Стічні води містять органічні та неорганічні домішки та хвороботворні бактерії.

    Хімічне забруднення є зміною природних хімічних властивостей води за рахунок збільшення вмісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частинки), так і органічної природи (нафта, нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево-активні речовини, пестициди) .

    Причому слід на увазі, що кожне виробництво має свій набір речовин, від яких необхідно очистити стічні води. Тому очищення стічних вод дуже складний процес, який найчастіше йде в кілька стадій, або застосовуються різноманітні методи очищення.

    Існуючі методи очищення вод можна розділити на:

    1.фізичні (включаючи механічні) методи очищення води.

    2. хімічні способи очищення води.

    3. Фізико-хімічні методи очищення води.

    4. біологічні методи очищення води.

    До фізичних методів належать методи, що ґрунтуються на впливі на водну систему при різних технологічних процесах: магнітних, електричних полів, ультразвуку, радіаційного опромінення тощо. Особливо виділяється серед фізичних методів – механічний.

    Механічні методи очищення води видаляють до 60% нерозчинних домішок із побутових вод та 95% з технічних. Це методи відстоювання, центрофугування, механічного видалення нафтопродуктів, що спливають поверхню води.

    При механічному очищенні стічних вод застосовують пісковловлювачі, резервуари-відстійники, нафтовиловці, ставки-відстійники різних конструкцій.

    Пісколовки призначені виділення механічних домішок з розміром частинок понад 250 мкм. Необхідність попереднього виділення механічних домішок (піску, окалини та ін.) обумовлюється тим, що за відсутності пісковловлювачів ці домішки виділяються в інших очисних спорудах, ускладнюючи експлуатацію останніх.

    Принцип дії песколовки заснований на зміні швидкості руху важких твердих частинок в потоці рідини.

    Статичні відстійники використовують нафтотранспортні підприємства (нафтобази, нафтоперекачувальні станції). Для цієї мети зазвичай використовують стандартні сталеві або залізобетонні резервуари, які можуть працювати в режимі резервуара-накопичувача, резервуара-відстійника або буферного резервуара залежно від технологічної схеми очищення стічних вод. У цих резервуарах відокремлюють до 90-95% легко відокремлених компонентів. Для цього в схему очисних споруд встановлюють два і більше буферних резервуарів, які працюють періодично: заповнення, відстій, викачування. Відстоювання води у вертикальних резервуарах може протікати в динамічному та непроточному режимах.

    Відмінна риса динамічних відстійників полягає у відділенні домішки, що знаходиться у воді, при русі рідини.

    У динамічних відстійниках чи відстійниках безперервної дії рідина рухається у горизонтальному чи вертикальному напрямі, звідси і відстійники поділяються на вертикальні та горизонтальні.

    Горизонтальний відстійник являє собою прямокутний резервуар (в плані) висотою 1,5-4 м, шириною 3-6 м і довжиною до 50 м. Осад, що випав на дні, спеціальними скребками пересувають до приймача, а потім гідроелеватором, насосами або іншими пристроями видаляють з відстійника . Домішки, що випливають, виводять за допомогою скребків і поперечних лотків, встановлених на певному рівні.

    Залежно від продукту, що уловлюється, горизонтальні відстійники діляться на пісколовки, нафтовловки, мазутоловки, бензоловки, жироловки і т.п.

    Вертикальний відстійник являє собою циліндричний або квадратний (у плані) резервуар з конічним днищем для зручності збору і відкачування осаду, що осаджується. Рух води у вертикальному відстійнику відбувається знизу вгору (для частинок, що осаджуються).

    У процесі механічної очистки використовуються різного типу фільтри. Фільтрування нині використовується дедалі частіше, оскільки підвищуються вимоги до якості очищеної води. Фільтрування застосовують після очищення стічних вод у відстійниках та біологічного очищення. Процес заснований на прилипання грубодисперсних частинок, особливо нафти та нафтопродуктів, до поверхні матеріалу, що фільтрує. Фільтри можуть бути тканинні, сітчасті, зернисті. Фільтри плівки очищають воду на молекулярному рівні.

    Для мікрофільтрів використовується капронова мікросітка або мікросітка з волокнистого скла, латунна, нікелева, з нержавіючої сталі, фосфористої бронзи, нейлону. Розміри осередків від 20 до 70 мікронів.

    Останнім часом широко використовується процес поділу з використанням молекулярних сит. Найбільш перспективним для тонкого очищення вважається мембранний метод. Цей метод характеризується високою чіткістю поділу сумішей речовин.

    Мембрани мають властивість напівпроникності - вони затримують не тільки зважені у воді речовини, а й розчинені.

    Мембранний метод використовують для обробки води та водних розчинів, очищення стічних вод, очищення та концентрації розчинів. Особливо ефективний цей метод для знесолення води (утримується до 98% солі).

    Принципова відмінність мембранного методу традиційних прийомів фільтрування - поділ товарів у потоці, тобто. поділ без осадження на фільтроматеріалі осаду, що поступово закупорює робочу пористу поверхню фільтра.

    Основні вимоги до напівпроникних мембран: висока роздільна здатність (селективність); висока питома продуктивність (проникність); хімічна стійкість до дії середовища системи, що розділяється; незмінність показників під час експлуатації; достатня механічна міцність, що відповідає умовам монтажу, транспортування та зберігання мембран; низька вартість.

    Для поділу чи очищення деяких нетермостійких продуктів застосування мембранного методу є вирішальним, оскільки цей метод працює за температури навколишнього середовища.

    У той же час мембранний метод має недолік - накопичення продуктів, що розділяються поблизу робочої поверхні поділу. Для боротьби з цим явищем проводять турбулізацію шару рідини, що прилягає до поверхні мембрани, щоб прискорити перенесення розчиненої речовини.

    Для мембран використовують різні матеріали, а відмінність у технології виготовлення мембран дозволяє отримати відмінні за структурою та конструкцією мембрани, що застосовуються в процесах поділу різних видів.

    Залежно від середовищ і вимог, що висуваються до якості поділу, технологічних умов експлуатації, використовуються різні мембрани. Вони можуть бути плоскими (стрічки до 1 м завширшки), трубчастими (діаметром від 0,5 до 25 мм), різними за структурою – пористі, непористі, анізотропні, ізотропні, ущільнюючі тощо. Виготовляються мембрани зі скла, металевої фольги, полімерів - целюлози ацетату, поліамідів, полівінілів і т.д. Мембрани з ацетатцелюлози найдешевші. Для збільшення механічної міцності мембрани мають основу тканини. У середині 80-х з'явилися високопродуктивні композитні мембрани, що розширило їх використання.

    При використанні мембран вода не повинна бути за кислотністю вищою за рH~4, а температура не перевищувати 35 градусів.

    До фізичних методів належить електролітичний метод. При цьому способі електричний струм пропускають через промислові стоки, що призводить до випадання більшості забруднюючих речовин осад. Цей спосіб дуже ефективний і вимагає невеликих витрат на спорудження очисних станцій.

    Магнітний спосіб очищення води. Запропоновано Вермаєреном для запобігання накипу. Суть методу полягає в тому, що вода пропускалася через магнітні активатори (С-подібні магніти, в робочий зазор яких міститься іонообмінна колона). Магнітне поле інтенсифікує ионообмен, тобто. коригує сольовий обмін та сприяє зменшенню накипоутворення.

    Магнітна обробка водних систем насамперед прискорює процес кристалізації домішок і тим самим зменшує кількість накипу на стінках. При магнітній обробці швидше йде процес освітлення води.

    Біологічна очистка води полягає у мінералізації органічних забруднень стічних вод за допомогою аеробних біохімічних процесів. В результаті біологічного очищення вода стає прозорою, що не загниває, містить розчинений кисень і нітрати.

    Біологічне очищення стічних вод у природних умовах часто здійснюється на спеціально підготовлених ділянках землі – полях зрошення чи полях фільтрації. На полях зрошення одночасно з очищенням вод проводиться вирощування сільськогосподарських культур чи трав. Поля фільтрації призначені лише для біологічного очищення стічної рідини. На відведених під поля зрошення та фільтрації ділянках землі планується зрошувальна мережа з магістральних та розподільчих каналів, якими розливаються стічні води. Очищення від забруднень відбувається у процесі фільтрації вод через ґрунт. Шар ґрунту в 80 см забезпечує досить надійне очищення.

    Для біологічного очищення стічних вод у природних умовах використовують біологічні ставки. Вони є неглибокими земляними резервуарами від 0,5 до 1 м глибиною, в яких відбуваються ті ж процеси, що і при самоочищенні водойм. Біологічні ставки працюють при температурі не менше 60С і не вище 200С і кислотності води в інтервалі рH від 6,5 до 8,2. Зазвичай ставки влаштовують у вигляді 4 -5 секцій на місцевості, що має ухил. Їх мають сходами так, що вода з верхнього ставка самопливом прямує в розташований нижче.

    Біологічне очищення стічних вод у штучних умовах проводиться у спеціальних спорудах – біофільтрах або аеротенках.

    Біофільтрами називаються споруди, в яких біологічне очищення стічних вод здійснюється при їх фільтрації через шар крупнозернистого матеріалу. Поверхня зерен покрита біологічною плівкою, заселеною аеробними мікроорганізмами. Сутність біологічної очистки стічних вод на біофільтрах не відрізняється від процесу очищення на полях зрошення або полях фільтрації, проте біохімічне окислення відбувається набагато інтенсивніше.

    Аеротенки являють собою залізобетонні резервуари, через які повільно протікають стічні води, що піддаються аератації, змішані з активним мулом.

    Активний мул має вигляд пластівців бурого кольору. Він складається в основному з бактеріальних клітин. На поверхні пластівців, між ними чи всередині них зазвичай знаходяться різноманітні найпростіші організми.

    Джерелом харчування організмів активного мулу є забруднення стічних вод. Речовини, що містяться в стічній рідині, сорбуються поверхнею активного мулу. Вже після контакту мулу зі стічною водою концентрація в ній органічних речовин знижується більш ніж на половину. Розчинені органічні речовини переносяться ферментами - пермеазами всередину бактеріальних клітин, де вони зазнають руйнування та перебудови.

    Зважені речовини, що надходять до аеротенку, також сорбуються поверхнею активного мулу. Частково поряд з бактеріями вони служать їжею найпростішим, а частково під впливом бактеріальних ферментів перетворюються на розчинені речовини та засвоюються мікрофлорою.

    Аеротенки забезпечують високий ступінь очищення стічних вод, можуть застосовуватися в будь-яких кліматичних умовах і не вимагають великих площ. Очисні споруди м.Бєлгорода використовують для очищення стічних вод аеротенки.

    Новою модифікацією аеротенку є біотенк. Його особливість - встановлені усередині аеротенку пластини з плівки, яка також бере участь у процесі очищення.

    У процесі біологічної очистки не досягається повного видалення зі стічних вод усіх бактерій, у тому числі хвороботворних. Тому після біологічного очищення води проводять дезінфекцію стічних вод перед випуском їх у водойму. Це здійснюють хлоруванням, ультрафіолетовими променями, електролізом, озонуванням або ультразвуком.

    Для обробки та знешкодження осаду, що утворюється на очисних каналізаційних станціях, застосовують спеціальні методи та споруди: гнильні резервуари (септики), двоярусні відстійники та метантанки.

    Для зневоднення збродженого осаду його направляють на мулові майданчики, де він піддається природному сушінню. Після цього може бути утилізовано як органічне добриво. Зневоднення осаду можна проводити штучним шляхом на вакуум-фільтрах, вакуум-пресах, центрифугах, а також термічним сушінням.

    Слід зазначити, що не всі стічні води слід піддавати біологічному очищенню. Якщо в них відсутні органічні речовини або їх кількість мало, біологічне очищення не проводиться.

    Хімічні та фізико-хімічні методи очищення води. Сутність хімічного методу у тому, що у очисних станціях у стоки вносять реагенти - коагулянти. Вони вступають у реакцію з розчиненими та нерозчиненими забруднювальними речовинами та сприяють випаданню їх в осад, звідки їх видаляють механічним шляхом. Особливо добре хімічний метод зарекомендував себе під час очищення вод під час паводків.

    Але це спосіб непридатний для очищення стоків, що містять багато різнорідних забруднень. Так як практично кожне виробництво має свої стічні води, то очищення проводиться з використанням певних коагулянтів. Наприклад, для очищення вод гальванічних цехів (основним ціанідом) використовується окислення хлором. Але практично завжди потрібно після цього доочищення води.

    Хімічний метод полягає в додаванні до води, що очищається, коагулянтів – гідролізних солей з гідролізуючими катіонами, анодним розчиненням металів, або простою зміною кислотності води (зменшення рН), якщо в оброблюваній воді вже утримуватися в достатній кількості катіони, здатні утворити при гідролізі малорозчинні сполуки.

    В даний час як коагулянти використовують солі алюмінію, заліза або їх суміші (сульфат алюмінію, алюміній натрію, поліхлорид алюмінію, галун алюмінієві або аміачні, кремнієва кислота).

    Для прискорення процесу коагуляції та інтенсифікації роботи очисних споруд широко застосовують флокулянти: поліакриламід (ПАА), активована кремнієва кислота аніонного типу, глина, зола, ферохромові шлаки та ін.

    Обробка води з використанням коагулянтів відома давно, використовувати активно цей метод стали порівняно недавно. Це з тим, що, по-перше, критерієм оцінки санітарної надійності були біологічні показники. По-друге, для цього методу потрібна велика доза коагулянтів, необхідність для кожного випадку очищення свого дозування та коагулянту, висока вартість коагулянтів, а також погані умови відділення опадів коагулянту і т.д.

    Але зараз розрахунок дозування проводиться автоматично за якісними показниками стоків. Велику витрату коагулянтів можна компенсувати використанням дешевих відходів промислових виробництв і високомолекулярних коагулянтів.

    У разі нафто- і олійних стічних вод після нафтовишок, застосування коагулянтів знижує концентрацію нафтопромісів в 2 - 3 рази. Найкращими коагулянтами вважаються FeSO4, Ca(OH)2.

    У тому випадку, коли у воді містяться барвники та дубильні речовини, застосування коагулянтів типу FeSO4, Al2(SO4)3 очищає воду на 80 – 90%.

    Перевагою методів очищення за допомогою коагулянтів порівняно з біологічним є скорочення тривалості очищення; менша площа очисних споруд, майже повне видалення фосфатів та мікроелементів; незначна зміна pH; незалежність від токсичних речовин; великі можливості автоматизації виробництва.

    Але в той же час істотним недоліком є ​​збільшення обсягу опадів (без коагулянтів осад становить 0,4 - 0,6% від обсягу оброблюваної рідини, а при його наявності до 2,5%).

    Слід зазначити також, що хімічний метод менш ефективний при очищенні побутових та стічних вод, що містять органічні сполуки.

    Більш прогресивним є метод електрокоагуляції - метод очищення води з використанням електролізу з розчинними електродами.

    Під час очищення води з використанням коагулянтів часто використовують ультразвук. Він руйнує великі частинки, у своїй також знищуються деякі бактерії, зоопланктон, водорості.

    Інтенсифікувати процес очищення можна за допомогою бета-, гамма- рентгенівського випромінювання, електричних і магнітних полів - це також покращує якість води, знижує витрати коагулянтів, а, отже, знижує собівартість очищеної води.

    До хімічних методів відноситься екстрагування, вилучення забруднень із води за допомогою іншої рідини. Для екстрагування підбирають рідину, що не змішується з водою, в якій речовина, що забруднює воду, розчиняється краще, ніж у воді.

    Як екстрагенти застосовуються органічні рідини: бензол, мінеральні масла, чотирихлористий вуглець, сірковуглець та ін. Сам процес здійснюється в апаратах, званих екстракторами. Недоліками цього можна вважати розчинність екстрагента у воді та неповноту руйнування емульсії.

    Очищення стічних вод методом адсорбції полягає в тому, що розчинені у яких речовини адсорбуються лежить на поверхні адсорбенту. Адсорбція відноситься до фізико-хімічних методів очищення. Як сорбент застосовують золу, торф, каолін, коксову дрібницю, активоване вугілля та ін.

    У деяких випадках можна практично повністю видалити з води забруднювальну речовину. Якщо адсорбуюча речовина є малоцінною і вартість адсорбенту невисока (тирса, торф, шлак тощо), то після очищення адсорбент викидається разом з адсорбованою речовиною. Якщо забруднююча речовина і адсорбент є певною цінністю, то адсорбент піддається регенерації безпосередньою відгонкою адсорбованої речовини або екстракцією його будь-яким розчинником. Часто регенерувати адсорбент повністю не вдається, так як він вступає в хімічні реакції з речовиною, що адсорбується.

    Слід зазначити, що правила спуску стічних вод у водоймища не допускають скидання кислих і лужних стоків, оскільки вони гублять мікрофлору водойм. Необхідно проводити нейтралізацію подібних стічних вод перед спуском у водойму. При розрахунку нейтралізаційних установок враховують лише концентрацію вільних кислот та основ.

    При нейтралізації кислих вод застосовують вапно, вапняк, мармур, доломіт та обпалений доломіт; лужні води нейтралізуються технічною сірчаною кислотою. При нейтралізації стічних вод слід враховувати природну здатність водоймища, що нейтралізує. Штучної нейтралізації має піддаватися лише кількість кислоти, яка може бути нейтралізовано у ньому.

    Для нейтралізації стічних вод вдаються до мутаційного фільтрування через крейду, мармур, доломіт або обпалений доломіт, відомий під назвою магномасса.

    З усіх перелічених матеріалів найзручнішим є магномасса, а найважливішою її частиною - окис магнію, що має низку переваг у порівнянні з карбонатами і окисом кальцію: а) оксид магнію нерозчинний у воді і тому не переходить у розчин без кислот; б) при нейтралізації нею сильних кислот немає утворення двоокису вуглецю і, отже, в нейтралізованій воді не зростає карбонатна жорсткість; в) швидкість нейтралізації окисом магнію більша, ніж карбонатами.

    Для нейтралізації слід також використовувати взаємну нейтралізацію стоків. Коли у виробництві є кислі та лужні стоки, раціонально нейтралізувати їх змішуванням. Кількість вільної лужності та кислотності у стоках визначають аналізом.

    У тих випадках, коли потрібно витягти із стічних вод цінні речовини, застосовується метод флотації, що відноситься до фізико-хімічних методів.

    Він заснований на різній змочуваності частинок суміші гідрофобних (не змочуваних) і гідрофільних (змочуваних) речовин. Практично застосовується піно-флотаційний процес, що полягає в тому, що через рідину з речовиною, що флотується, знизу продується повітря. Бульбашки повітря адсорбують на своїй поверхні частинки видобутої (гідрофобної) речовини і виносять їх на поверхню води.

    Для посилення флотаційного ефекту до води додають поверхнево-активні речовини (нафту, мазут, смоли, гас, високомолекулярні жирні кислоти, меркаптани, ксантогенати та ін), які знижують поверхневий натяг рідини, послаблюючи зв'язок води з твердою речовиною.

    Процес флотації посилюється також введенням у рідину піноутворювачів (важкий піридин, креозол, феноли, синтетичні миючі речовини і т. д.), які також знижують поверхневий натяг рідини та збільшують дисперсність бульбашок та їх стійкість.

    Після очищення вода піддається додатковому обробленню з використанням хлору, активованого вугілля, перманганату калію, аміаку, і т.д.

    Знезараження води є обов'язковою ланкою в процесі приготування питної та інколи промислової води. Після очищення стічних вод, найчастіше, перш ніж повторно використовувати воду, потрібно її знезараження.

    Для знезараження використовується хлор, озон, йод, марганцевогислий калій, перекис водню, гіпохлорид натрію та кальцію.

    Один із методів знезараження - метод із застосуванням хімічних окислювачів. Це хлораміни або пов'язаний хлор та молекулярний хлор, гіпохлоридна кислота – вільний хлор. Бактерицидна дія вільного хлору у 20 – 25 разів сильніша. При хлоруванні необхідне перемішування, а потім не менш ніж 30-хвилинний (при сумісному хлоруванні та аммонізації 60-хвилинний) контакт з водою, перш ніж вода надійде до споживача.

    Хлорування проводять за допомогою приладів – хлораторів. Так як бактерицидність хлору знижується з підвищенням рН, знезараження проводиться до того, поки у воду вводяться деякі реагенти. Бактерії, що у воді, під впливом хлору та її похідних гинуть. Хлор використовується також для знебарвлення води. Щоб видалити запах хлору у воду, додають аміак.

    Вперше обробка великих кількостей води хлором була застосована в Німеччині в 1894 р. А. Траубе, який використовував як реагент хлорне вапно.

    Хлорування великих кількостей води у Росії було вперше здійснено у 1910 р. як примусовий захід під час епідемії холери у Крондштаті та черевного тифу на Нижегородському водопроводі. Спочатку воду хлорували розчином хлорного вапна. Перші досліди щодо застосування газоподібного хлору було здійснено у 1917 р. на Петроградській водопровідній станції. Проте широке використання газоподібного хлору для дезінфекції води почалося 1928-1930 рр., коли з'явилися перші апарати-хлоратори вітчизняної конструкції.

    Хлорування води - постійний захід, який здійснюється на комунальних водопроводах та станціях з обробки технічних та стічних вод.

    За наявності у воді фенолу хлор застосовувати не можна, у цьому випадку використовують аміак або сульфат амонію.

    На очисних спорудах використовують також комбіновані методи знезараження: хлорування з мангануванням. Бактерицидний ефект хлору дещо посилюється при додаванні в оброблювану воду перманганату калію, цей реагент доцільно застосовувати за наявності неприємних запахів та присмаків, зумовлених наявністю органічних речовин, водоростей, актиноміцетів та ін.

    Комбіновані хлор-срібний та хлор-мідний методи знезараження води полягають у одночасному додаванні до неї активного хлору та іонів срібла або міді. Бактерицидна дія іонів срібла та хлору у холодній воді знаходиться в межах сумарного ефекту доз хлору та срібла. Оскільки бактерицидність іонів срібла помітно зростає зі збільшенням температури, ефект хлор-срібного методу, що знезаражує, збільшується в теплій воді. Це сприяє успішному застосуванню даного методу для дезінфекції води в плавальних басейнах, де дуже важливо зменшити дозу хлору, що вводиться у воду. Необхідні дози срібла зазвичай подають у вигляді срібної води.

    Знезараження води йодом. Даний метод застосовують для знезараження води у басейнах. Для цієї мети використовують насичений розчин йоду у воді, концентрація якого зростає із підвищенням температури.

    Ефективним методом знезараження є озонування. При озонуванні не змінюються смакові якості води, хімічні властивості, бактерицидна дія проходить швидше і не треба, як у разі хлору, витримувати воду.

    Озон отримують дією електричного заряду повітря, збагачений киснем. При обробці води озон розкладається із виділенням атомного кисню.

    Озонування води має ряд переваг у порівнянні з хлоруванням: озон покращує органолептичні властивості води та не забруднює її додатково хімічними речовинами; озонування не вимагає додаткових операцій для видалення надлишку бактерициду з очищеної води, як дехлорування при хлорі; це дозволяє користуватися підвищеними дозами озону; озон виробляється дома; для його отримання потрібна лише електроенергія, з хімічних реактивів користуються лише силікагелем як адсорбент вологи (для підсушування повітря).

    Широкому використанню методу озонування заважає складність одержання озону, пов'язана з витратою великих кількостей електроенергії високої частоти та використання високої напруги.

    Для знезараження також застосовують ультрафіолет, ультразвук, фторування, причому іноді у воду спеціально додають фтор для попередження карієсу. Після знезараження вода надходить у водонапірну вежу, яка підтримує постійний тиск у водопроводі.

    Обробка води озоном ускладнюється його корозійної активністю. Озон та його водні розчини руйнують сталь, чавун, мідь, гуму та ебоніт. Тому всі елементи озонаторних установок та трубопроводи, якими транспортуються його водні розчини, повинні виготовлятися з нержавіючої сталі або алюмінію. У умовах тривалість служби установок і трубопроводів із сталі 15 - 20 років, а алюмінію 5 - 7 років.

    Запахи та присмаки, зумовлені наявністю у воді мікроорганізмів, можна усунути, використовуючи активоване вугілля як гранульоване, так і порошкоподібне.

    Існує також термічний метод знезараження, який застосовується під час знезараження невеликої кількості води (лікарні, санаторії, пароплави, поїзди). Загибель бактерій відбувається за 5 – 10 хв під час кип'ятіння. Метод дорогий і знайшов широкого застосування.

    Окрім знезараження деякі виробництва вимагають стерилізації – знищення всіх живих організмів у воді.

    Прогрес техніки, ретельний облік місцевих гідрологічних умов при плануванні виробничих комплексів, дозволить у перспективі забезпечити якісний кругообіг прісних вод і, крім того, поповнювати ресурси прісних вод, наприклад за рахунок опріснення морських вод. Технічно ця проблема вирішена, але дуже дорога, оскільки потребує великої витрати енергії.

    Контрольні питання

    1. Назвіть основні характеристики води, основні домішки, що містяться у воді.

    2. Охарактеризуйте природні води, їх категорії. Дайте визначення якості води. Вкажіть основні напрямки використання води на виробництві. Наведіть приклади.

    3. Назвіть основні характеристики питної води. Які вимоги висуваються до питної води. Поясніть схему очищення поверхневих вод під час використання її як питної води.

    4. Назвіть основні характеристики промислової чи технічної води. Які вимоги висуваються до технічної води? Що таке водопідготовка?

    5. Перерахуйте основні операції з підготовки технологічної води. Охарактеризуйте їх.

    6. У чому полягає раціональне використання водних ресурсів у промисловості?

    7. Охарактеризуйте основні методи очищення стічних вод.

    8. Охарактеризуйте основні методи знезараження води: хлорування, озонування, ультразвук, ультрафіолет, термічне знезараження.

    Енергетичні ресурси

    Енергетичні ресурси

    Енергетика є найважливішою сферою людської діяльності, що визначає рівень розвитку країни, її економіки та зрештою - добробут народу. Зниження вартості споживаних людьми продуктів харчування, одягу, взуття, комунальних, побутових та інших послуг так чи інакше пов'язане з необхідністю зниження енергетичних витрат виробництва, тобто його енергоємності. Ось чому прогрес виробництва виявляється найперспективнішим, якщо він супроводжується скороченням питомої витрати енергії.

    Енергія. Види енергії

    Енергія - єдина міра різних форм руху матерії. З цього визначення випливає, що енергія - проявляється лише при зміні стану (положення) різних об'єктів навколишнього світу, і здатна переходити з однієї форми в іншу; а найголовніше - енергія характеризується здатністю виконувати корисну для людини роботу.

    Людством використовують різні види енергії – механічна, електрична, теплова, хімічна, ядерна та інші, які отримують за допомогою різних пристроїв.

    Механічна енергія - проявляється при взаємодії, русі окремих тіл чи частинок. До неї відносять енергію руху чи обертання тіла, енергію деформації при згинанні, розтягуванні, закручуванні, стисканні пружних тіл (пружин). Ця енергія найбільше широко використовується в різних машинах - транспортних і технологічних.

    Механічна енергія використовується для фізичних операцій подрібнення, центрифугування, переміщення матеріалів у процесі роботи, для компресорів, насосів, вентиляторів і т.д.

    Теплова енергія - енергія невпорядкованого (хаотичного) руху та взаємодії молекул речовин (енергія пропорційна температурі).

    Теплова енергія, що отримується найчастіше при спалюванні різних видів палива, широко застосовується для тепла (опалення), проведення численних технологічних процесів (нагрівання, сушіння, випарювання, перегонки і т.д.).

    Теплова енергія використовується при всіх процесах виплавки металів, відпалу карбонатної та силікатної сировини, сушіння, дистиляції для деяких хімічних процесів (близько 50% від загального виробництва).

    Електрична енергія - енергія електронів, що рухаються по електричному ланцюзі (електричного струму). Електрична енергія застосовується для отримання механічної енергії за допомогою електродвигунів та здійснення механічних процесів обробки матеріалів: дроблення, подрібнення, перемішування; щодо електрохімічних реакцій; отримання теплової енергії в електронагрівальних пристроях та печах; для безпосередньої обробки матеріалів (електроерозійна обробка).

    Електричну енергію дають переважно теплові станції (ТЕЦ) близько 75%, атомні (АЕС) 13 %, гідроелектростанції 12 %. Вона витрачається на електроліз, електротермічні та інші процеси, для переміщення та приведення в дію різних машин та механізмів, у хімічній промисловості задіяно близько 40% всього виробництва електроенергії. Електроенергія універсальна через її дешевизну та спосіб транспортування.

    Магнітна енергія - енергія постійних магнітів, які мають великий запас енергії, але «віддають» її дуже неохоче. Однак електричний струм створює навколо себе протяжні, сильні магнітні поля, тому найчастіше говорять про електромагнітну енергію.

    Електрична та магнітна енергії тісно взаємопов'язані один з одним, кожну з них можна розглядати як «оборотну» сторону іншої.

    Електромагнітна енергія – це енергія електромагнітних хвиль, тобто. рухомих електричного та магнітного полів. Вона включає видиме світло, інфрачервоні, ультрафіолетові, рентгенівські промені та радіохвилі.

    Таким чином, електромагнітна енергія – це енергія випромінювання. Випромінювання переносить енергію у формі енергії електромагнітної хвилі. Коли випромінювання поглинається, його енергія перетворюється на інші форми, найчастіше теплоту.

    Світлова енергія (ультрафіолетове випромінювання, інфрачервоне, лазерне) використовується у хімічній промисловості: синтез хлороводню, ізомеризація, знезараження води. Крім того, у виробництві використовуються фотометричні установки, що перетворюють світлову енергію на електричну, її використовують для автоматичного контролю та енергозабезпечення космічної техніки, розробляються фотохімічні методи використання енергії сонця.

    Хімічна енергія - це енергія, "запасена" в атомах речовин, яка вивільняється або поглинається при хімічних реакціях між речовинами. Хімічна енергія або виділяється у вигляді теплової - при проведенні екзотермічних реакцій (наприклад, горінні палива), або перетворюється на електричну в гальванічних елементах та акумуляторах. Ці джерела енергії характеризуються високим ККД (до 98%) але низькою ємністю.

    Значна частина хімічних процесів йде з виділенням теплоти, яка може бути використана у виробництві. Вона може бути використана для підігріву вихідних продуктів, отримання гарячої води, пари, і навіть перетворена на електроенергію. Її використання дає великий економічний ефект у багатотоннажному хімічному виробництві (наприклад, при виробництві сірчаної кислоти, аміаку), в якому власна потреба енергії повністю покривається за рахунок використання енергії хімічних реакцій, а надлишки відпускаються іншим споживачам у вигляді пари або електроенергії. Хімічна енергія в гальванічних елементах та акумуляторах перетворюється на електричну.

    Ядерна енергія – енергія, локалізована у ядрах атомів про радіоактивних речовин. Вона вивільняється при розподілі важких ядер (ядерна реакція) або синтез легких ядер (термоядерна реакція).

    Ядерна енергія використовується під час виробництва електричної (АЕС), і навіть знаходить безпосереднє застосування під час проведення радіаційно-хімічних процесів.

    Гравітаційна енергія – енергія, обумовлена ​​взаємодією (тяжінням) масивних тіл, вона особливо відчутна у космічному просторі. У земних умовах це, наприклад, енергія, «запасена» тілом, піднятим на певну висоту над поверхнею Землі – енергія сили тяжіння.

    Для енергії справедливий загальний закон збереження: енергія не зникає і не виникає з нічого, а лише переходить із одного виду до іншого.

    Одиницею виміру енергії є 1 Дж (Джоуль).

    Виробництво різних видів енергії

    Однією з умов існування людського суспільства є безперервний обмін енергією з довкіллям. Тому енергоозброєність суспільства є умовою прогресу людства. А рівень матеріального добробуту суспільства визначається кількістю енергії, що виробляється на душу населення. Існує також зв'язок між споживанням енергії та тривалістю життя (Швеція – 7*103 кВт год – тривалість життя –80 років; Росія 4,1*103 кВт година – - 67 років).

    Споживання енергії на планеті постійно зростає: якщо в 1975 році це було близько 0,6 * 1014 кВт год, у 2000 р. близько 3 * 1014 кВт год, а 2050 р. – передбачається – понад 14 * 1014 кВт год.

    Найбільш енергоозброєною галуззю є промислове виробництво, а найменше – сільське господарство. У Росії її багато енергії йде на комунально-побутові послуги, що пов'язані з особливостями кліматичних умов.

    З усіх галузей промисловості найенергоємнішою є хімічна промисловість. Енергоємність виробництва це кількість енергії, що витрачається отримання одиниці продукції. Вона виражається в кВт-годину, або тоннах умовного палива (УТ) на тонну продукції. 1 УТ = 29 * 103 кВтгод. Наприклад, на виробництво 1 т алюмінію необхідно 2*104 кВт год, але в 1т сірчаної кислоти всього 60 – 100 кВт год.

    Основними джерелами енергії є горючі копалини і продукти їх переробки, енергія води, біомаса, ядерне паливо. Значно меншою мірою використовується енергія вітру, сонця, припливів, геотермальна енергія. Світові запаси основних видів палива оцінюються приблизно 1,28 *1013 тонн УТ. У тому числі копалин вугілля 1,12 * 1013 тонн УТ, нафти 7,4 * 1011 тонн УТ, природного газу 6,3 * 1011 тонн УТ.

    Усі енергоресурси поділяються на первинні та вторинні, відновлювані та невідновлювані, паливні та непаливні.

    До паливних енергетичних ресурсів відносять вугілля, нафту, природний газ, сланці, бітумінозні піски, торф, біомаса, ядерне паливо. До непаливних відносяться гідроенергія, енергія вітру, промениста енергія сонця, глибинна теплота Землі.

    До невідновлюваних ресурсів належать ядерне паливо, викопне вугілля, нафта, газ, сланці і т.д. До поновлюваних належать сонячна енергія, гідроенергоресурси, біомаса, енергія вітру та хвиль, геотермальна енергія.

    Теплові та гідроелектростанції

    Найбільший внесок у енергетику Росії дають теплові електростанції (ТЕЦ).

    У Росії можна виділити кілька найбільших теплоелектростанцій потужністю понад 2*106 кВт: Костромська, Конаківська (Тверська), Кириська (Ленінградська), Березовська.

    На теплових електростанціях хімічна енергія палива, що спалюється, перетворюється в паровому котлі в енергію водяної пари. Ця енергія надає руху парову турбіну, з'єднану з генератором. Механічна енергія обертання турбіни перетворюється генератором на електричну енергію (Рис.2.4.).

    Теплову енергію одержують спалюванням твердого палива – вугілля, сланці, торф, рідкого палива – нафту, мазут, природного газу чи атомного палива. Найбільш широко відомі теплові станції, що працюють на вугіллі, навіть на бурому, який нікуди більше майже непридатний. Хоча і в цьому випадку потрібно хоча б невелике збагачення.

    Спалювання вугілля – типовий хімічний процес. Однак використання вугілля для отримання енергії пов'язане із низкою небажаних наслідків. Справа в тому, що крім основних елементів (вуглецю та кисню) виділяється азот і сірка, сполуки фтору та різних металів, а також органічних речовин. Завдяки сучасним хімічним технологіям в даний час найбільш перспективним є метод спалювання вугілля з використанням топок із киплячим шаром (псевдозрідженим). Через пористу поверхню, на яку насипане вугілля, подається газ. Поступово газ насичує вугілля і шар стає все товстішим і, нарешті, всі частинки прийдуть у хаотичний рух, а вугілля закипає. Температура в середовищі вирівнюється і процес відбувається без перегріву чи недогріву речовини. Установки цього працюють при атмосферному чи підвищеному тиску. Однією з найважливіших переваг цього методу є зниження викиду шкідливих речовин, а також відсутність налипання частинок на теплопередаючі поверхні. Це дає можливість використовувати зольне вугілля та вводити в киплячий шар хімічні поглиначі оксидів сірки.

    Перетворення енергії супроводжується її неминучими непродуктивними втратами - розсіюванням тепла в навколишній простір, втратами тепла із золою і димовими газами, що відходять, втратами на тертя в механічних передачах, забезпеченням власних енергетичних потреб виробництва.

    У всіх випадках якісною та кількісною мірою досконалості способу виробництва та споживання є його коефіцієнт корисної дії (к.п.д.). Для теплових електростанцій к.п.д. порядку 40 – 42%.

    Найбільша проблема теплової електростанції – забруднення довкілля – це газоподібні продукти згоряння: сірка, окис вуглецю, сажа, окис азоту. Найкращим паливом вважається газ, він майже повністю згоряє. При використанні рідкого та газоподібного палива відпадає необхідність використання млинів та золоуловлювачів.

    Будівництво ТЕС економічно вигідно, якщо вони розташовані поблизу паливних ресурсів.

    Рис.2.4. Схема розміщення основних елементів теплової електростанції: 1 – паливний склад; 2 – естакада паливоподачі; 3 – підготовча галерея; 4 – топка котла; 5 – зольне відділення; 6 – димова труба; 7 – парова турбіна; 8 – турбогенератор; 9 – машинний зал; 10 – конденсатор; 11 - розподільний пристрій станції.

    Значний внесок у енергетику Росії дають і гідроелектростанції (ГЕС).

    ГЕС є комплексом споруд та обладнання, за допомогою якого відбувається перетворення водної енергії в електричну.

    Виробництво електроенергії на ГЕС здійснюється за рахунок використання енергії падаючої води. Висота падіння води називається натиском. Він створюється установкою греблі, що розміщується впоперек річки. Різниця рівнів верхнього до греблі та нижнього після греблі і створює натиск. Використовуючи отриманий перепад рівнів води, на гідроелектростанціях надають руху робоче колесо гідротурбіни і закріплений на одному валу з нею генератор, який виробляє електричний струм (Рис.2.5.).

    На гідроелектростанціях не вся енергія перетворюється на роботу. До 30% витрачається на механічний опір, втрати у гідроспорудах та генераторах.

    На відміну від інших типів електростанцій блоки ГЕС можуть легко включатися в роботу або відключатися від енергосистеми шляхом регулювання потоку води, що подається на турбіни. Ця обставина дозволяє використовувати ГЕС для згладжування добових та сезонних коливань у споживанні електроенергії.

    Рис.2.5. Схема гребельної електростанції: 1, 7 – верхній та нижній рівні води; 2 – земляна гребля; 3 – підведення води до турбіни; 4 – гідрогенератор; 5 – гідротурбіну; 6 – щитовий підйомний пристрій.

    Переваги гідроелектростанцій очевидні - запас енергії, що постійно відновлюється самою природою, простота експлуатації, відсутність забруднення навколишнього середовища.

    На початку XX століття було збудовано кілька гідроелектростанцій. поблизу П'ятигорська, на Північному Кавказі на гірській річці Підкумок. В історичному плані ГОЕЛРО передбачалося будівництво великих гідроелектростанцій. 1926 року до ладу увійшла Волховська ГЕС, наступного - почалося будівництво знаменитої Дніпровської.

    Далекоглядна енергетична політика, що проводиться в нашій країні, призвела до того, що у нас, розвинена система потужних гідроелектричних станцій - це Волзько-Камський вузол потужністю понад 14 * 106 кВт, Ангаро-Єнісейсій каскад потужністю 6 * 106 кВт та ін.

    До негативних сторін ГЕС належить затоплення земель сільськогосподарського призначення та лісових угідь, зміна природного режиму річкового стоку та порушення клімату прилеглих територій, шкода рибному господарству. Крім того, будівництво ГЕС потребує величезних капіталовкладень у зв'язку з великим обсягом будівельно-монтажних робіт.

    Атомна енергетика

    Основним напрямом атомної енергетики є виробництво електроенергії на атомних електростанціях, але вони відпускають і теплоту. Нині у Росії перебуває у експлуатації 30 енергоблоків на 9 АЕС загальною потужністю 21,24 ГВт. Це Смоленська, Тверська, Курська, Ново-Воронезька, Санкт-Петербурзька (Ломоносове, Сосновий бір), Балаківська (верхів'я Волги), Костромська, Кольська, Дмитровградська (середня Волга), Білоярська та Білибінська, що мають 1 енергоблок, Ростовська (введено 1 енерго ).

    Щорічно ці електростанції виробляють 100 - 110 млрд. кВтгод.електричної енергії, що становить близько 13% всього виробництва в країні та 27% у європейській частині країни. Коефіцієнт використання установок – 55 - 56 % і відповідає загальної потреби електроенергії країни. Тарифи на електроенергію, що виробляється на АЕС, нижчі за тарифи на енергію, отриману на теплових, у тому числі і на газі.

    Перша атомна електростанція була побудована в 1954 в Обнінську (5000кВт).

    Сучасна атомна енергетика ґрунтується на реакціях, що протікають усередині атомних ядер.

    Ядерною енергією називають енергію сильної взаємодії атомного ядра з елементарною частинкою або іншим ядром, що призводить до перетворення ядра (або ядер).

    Взаємодія частинок, що реагують, виникає при зближенні їх до відстані 10-13 см завдяки дії ядерних сил.


    Подібна інформація.


    Які домішки містяться у воді
    Природна вода містить велику кількість різних домішок. У 1 див.3 питної води міститься приблизно 10 тис. млрд молекул домішок, що у воду на різних етапах її природного круговороту. При конденсації вологи в атмосфері, випаданні води у вигляді дощу та снігу у ній розчиняються кисень, азот, діоксид вуглецю, а також складові речовини різних димових та відпрацьованих газів. Проходячи крізь ґрунт, вода зустрічається зі складовими частинами порід (солями, силікатами) та органічними речовинами, розчиняючи їх.
    У присутності кисню неметали перетворюються на мінеральні та інші кислоти (вугільну, азотну, сірчану, фосфорну). Кислоти, взаємодіючи з вапняками та іншими породами, утворюють бікарбонати кальцію, магнію, заліза, які добре розчиняються у воді. Силікати через малу розчинність переходять у воду в меншій кількості. При фільтруванні води через ґрунт відбувається іонообмінна адсорбція, ґрунтові комплекси добре затримують фосфати; відбувається обмін іонів Na+, адсорбованих ґрунтом, на іони К+. Ось чому у воді поверхневих джерел концентрація іонів Na+ у середньому у 10 разів перевищує концентрацію іонів К+. Мінеральний склад поверхневих вод (річок, озер, водойм) залежить від характеру ґрунтів, з яких збираються річкові води, а також від метеорологічних умов та пори року. У весняний паводковий період вода містить мінімальну кількість солей при значному вмісті завислих частинок, які захоплюються потоками талих вод із поверхні ґрунту. У природну воду річок можуть потрапляти різні промислові та побутові стоки, які також вносять до неї домішки.

    За хімічним складом домішки природних вод поділяються на мінеральні та органічні. До мінеральних домішок відносяться азот, кисень, вуглець, сірка у вигляді аміаку, метану, сірководню; різні солі, кислоти та їх основи, які у водному розчині значною мірою дисоційовані на іони. При застосуванні природної води для технологічних потреб у харчовій промисловості необхідно брати до уваги здатність цих катіонів утворювати складні сполуки з аніонами харчової сировини. У значних кількостях природні води можуть містити іони Na+ і К+, які, на відміну від іонів Са2+ та Мg2+, не утворюють складних сполук з аніонами харчової сировини. Іони заліза у природній воді можуть бути у формі (Fе2+) та окисленій (Fе3+) формі. У підземних водах залізо зазвичай знаходиться в іонній формі у вигляді Fе2+, яке в присутності розчиненого кисню окислюється до Fе3+ і гідролізується у важкорозчинний гідроксид, що утворює колоїдний розчин або тонкодисперсну суспензію. У поверхневих водах залізо може входити до складу органічних речовин, при яких розвиваються залізобактерії. Значною частиною сольових компонентів води є НСО3-, СО2- та гідратований діоксид вуглецю Н2СО3 (вугільна кислота). Їхні співвідношення у водному розчині підпорядковуються закономірностям дисоціації та залежать від рН. При рН=4,3 весь діоксид вуглецю, який міститься у воді, представлений СО2 та Н2СО3. Зі зростанням рН частина СО2 зменшується з одночасним підвищенням частини НСО3-; при рН=8,35 практично весь діоксид вуглецю знаходиться у формі НСО3-, а при рН=12 - тільки у формі СО32-.

    Для підтримки в розчині певної концентрації НСОз потрібна присутність у воді еквівалентної кількості СО2. Ця рівновага може зміщуватися при контакті водного розчину з повітрям або в процесі сатурації (насичення СО2) розчину. В результаті вміст СО2 може стати більшою або меншою за величину, яка відповідає рівноважному змісту в системі НСО3- - СО2. У присутності Са2+ надлишок СО32- зумовлює випадання з розчину твердої фази СаСО3, а недолік іонів СО32-розчинення СаСО3. Хлорид-іони (Сl-) не створюють з катіонами важкорозчинних солей. Сульфат-іони (SO42-) створюють важкорозчинну сіль тільки з Са2+. При високій температурі концентрації органічних домішок і відсутності кисню сірка аніону SО42 може відновлюватися до S2. У цьому випадку вода набуває неприємного запаху сірководню (Н2S).

    У природних водах поширені кислотні сполуки кремнію. Ці кислоти при звичайних для вод значення рН малорозчинні і здатні утворювати колоїдні розчини (розчинність H2SiO3 при 20°С становить 0,15 г/кг). У воді у дуже малих концентраціях (до 10-5 г/кг) містяться бром, миш'як, молібден, свинець та деякі інші мікроелементи. Склад мінеральних домішок природних вод прийнято характеризувати переважаючим аніоном. У гідрокарбонатних водах переважають аніони НСО-, в сульфатних - SО42-, в хлоридних - Сl-Органічні домішки потрапляють у воду в результаті відмирання об'єктів рослинного і тваринного світу, а також з побутовими і виробничими відходами, стічними водами підприємств харчової промисловості. Внаслідок вимивання ґрунту та торфовищ у відкриті водоймища потрапляють гумусові речовини, у тому числі гумінові кислоти та їх солі. Така вода має жовтий колір. Зміст окремих сполук гумінових сполук може суттєво впливати на процес очищення води. Органічні домішки є головною причиною неприємного кольору, смаку та запаху води.

    Домішки природних вод відрізняються за ступенем дисперсності. Залежно від розміру частинок розчини бувають істинні (діаметр частинок 10-7 см), колоїдні (діаметр частинок 10-7-10-5 см) і суспензії (діаметр частинок 10-5 см). яких частинки розподілені у воді у вигляді окремих молекул і іонів. тяжкості і не втрачають здатність до дифузії. Колоїдним розчинам властиво розсіювання світла, яке і викликає опалесценцію води. . Такі домішки визначають мутність води. У природних водах у зваженому стані знаходяться мул, пісок, частки рослин. газ знаходиться над водою. Добре розчинні у воді СО2 та Н2S, які, як правило, утворюють з водою вугільну та сірководневу кислоти. Погано
    розчиняються СН4, N2, O2, Н2, Ar, Не. Вони практично не вступають з водою у хімічну взаємодію та перебувають у ній у молекулярно-дисперсному стані. З підвищенням температури та збільшенням складу мінеральних речовин розчинність газів зменшується. При постійній температурі розчинність газів згідно із законом Генрі змінюється прямо пропорційно до тиску. Тому, як правило, що глибше здійснюють водозабір артезіанських свердловин, то більше вписувалося вода насичена газами. При виході такої води на поверхню, коли пружність газу у воді стає більшою, ніж в атмосфері, спостерігають його інтенсивне виділення. Такий газ називають спонтанним, а воду - газуючою. Природну воду, крім мінеральних та органічних речовин, забруднюють домішки біологічного характеру. Вода містить різні мікроорганізми. Крім того, в ній можуть бути плісняви, бактерії, дріжджі, гриби, водорості, інфузорії, яйця гельмінтів та ін. Розвиваючись у воді, мікроорганізми можуть зменшувати в ній вміст органічних речовин, мінералізуючи їх, що сприяє її очищенню.
    Патогенні (хвороботворні) мікроорганізми можуть викликати інфекційні захворювання людини (дизентерія, холера, черевний тиф, поліомієліт та ін), тому питну воду обов'язково слід очищати біологічним способом.

    Поділитися з друзями:
    Подібні публікації
    © 2024 clione.ru Портал про здоров'я