Быстрый поиск

Дипломная работа: Очистка условно-чистых стоков на моделях по разработанной технологии

Такое разнообразие видов бактерий обусловлено наличием в очищаемой воде органических веществ различных классов. Если же в составе сточных вод присутствует лишь один или несколько близких по составу источников органического углерода, т.е. одни или несколько близких гомологов органического соединения, то возможно развитие монокультуры бактерий. /29,40/

Сообщество микроорганизмов представлено одними бактериями в том случае, если очистку проводят в анаэробных условиях (в отсутствии растворенного в воде кислорода) или при слишком неблагоприятном уровне питания, который представляет собой отношение количества органических веществ к числу микроорганизмов. Неблагоприятным уровнем питания может оказаться, например, слишком высокое соотношение количеств подаваемых на очистку загрязнений и биомассы микроорганизмов. Если очистку проводят в анаэробных условиях (в присутствии растворенного кислорода), то при благоприятной обстановке в сообществе микроорганизмов развиваются простейшие, представленные числом видов от 1 до 15-30. /40/. Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, причем преимущественное развитие та или иная группа получает в зависимости от условий работы системы. Эти две группы бактерий различаются по своему отношению к источнику углеродного питания. Гетеротрофы используются в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки. Автотрофные организмы потребляют для синтеза клетки неорганический углерод, а энергию получают за счет фотосинтеза, используя энергию света, либо хемосинтеза путем окисления некоторых неорганических соединений (например, аммиака, нитритов, солей двухвалентного железа, сероводорода, элементарной серы и др.). /41/.

II. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты исследования.

Объектами исследования явились сточные воды ОАО «Уфаоргсинтез».

На заводе имеются два потока сточных вод: условно-чистые стоки и химически загрязненные стоки.

В систему промливневых стоков поступают стоки:

- от продувки водооборотных систем;

- стоки от технологических установок (от охлаждения технологического оборудования, насосов, от мытья производственных помещений и оборудования, технологические утечки и пропуски и т.д.);

- дождевые стоки с площадок, технологических установок, с крыш производственных и административных зданий, с проезжей части и территории предприятия.

- стоки, образовавшиеся от таяния снега;

- хозяйственно-бытовые стоки от бытовых, административных и производственных зданий.

Количество промливневых сточных вод:

- средний расход стоков: 300 м3/ч; 7200 м3/сут; 262800 м3/год.

- максимальный расчетный часовой расход стоков 500 м3/час.

2.2. Методы исследований.

2.2.1. Определение взвешенных веществ в сточных водах гравиметрическим методом

Сухой остаток характеризует общее содержание растворенных в воде минеральных и частично органических веществ, температура кипения которых превышает 110 оС , нелетучих с водяным паром и не разлагающихся при указанной температуре /42/

Гравиметрический метод определения взвешенных веществ основан на выделении из пробы фильтрованием воды через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм или бумажный фильтр «синяя лента» и взвешивании осадка на фильтре после высушивания его до постоянной массы.

Определение общего содержания примесей (суммы растворенных и взвешенных веществ) осуществляют выпариванием известного объема нефильтрованной анализируемой воды на водяной бане, высушиванием остатка при 105 оС до постоянной массы и взвешиванием.

Ход определения.

Взвешенный бумажный фильтр помещают в воронку, смачивают небольшим количеством дистиллированной воды для хорошего прилипания и фильтруют отмеренный объем тщательно перемешанной анализируемой воды.

По окончании фильтровании дают воде полностью стечь, затем фильтр с осадком трижды промывают дистиллированной водой порциями по 10 см3, осторожно вынимают пинцетом и помещают в тот же бюкс, в котором его взвешивали до фильтрования. Фильтр высушивают 2 часа при 105 оС, охлаждают в эксикаторе и закрыв бюкс крышкой взвешивают. Повторяют процедуру сушки, пока разница между взвешиваниями будет не более 0,5 мг при массе осадка 50 мг и менее 1 мг при массе более 50 мг.

Содержание взвешенных веществ в анализируемой пробе воды

(мг/дм3 )рассчитывают по формуле:

С = М1 – М2 100%

где М1 и М2 – масса тигля с фильтром с высушиванием осадком после фильтрования и с чистым фильтром, мг;

V – объем пробы, взятой для анализа, мл.

2.2.2.Определение общей жесткости в сточных водах комплексонометрическим методом

Общая жесткость воды обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния и варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года.

При жесткости до 4 мг-экв/л вода считается жесткой; 4-8 мг-экв/л- средней жесткости; 8-12 мг-экв/л- жесткой; более 12 мг-экв/л- очень жесткой./42/

Метод основан на образовании прочного комплексного соединения при РН 10 ионов кальция и магния с этилендиаминтетраацетатом натрия ( трилон Б). Определение проводят титрованием пробы в присутствии индикатора. Минимально определяемая концентрация ).05 мг-экв/л (при тировании 100 мл пробы) /4

Ход определения.

Объем исследуемой воды берут с таким расчетом, чтобы содержание в нем ионов кальция и магния не превыщало 0,5 мг-экв/л в 100 мл профильтрованной пробы. В коническую колбу вносят 100 мл или меньший объем, разведенный до 100 мл дистиллированной водой, прибавляют 5 мл буферного раствора, 5-7 капель индикатора )или 0,1 г сухого индикатора) и сразу же титруют при сильном перемешивании 0,05 н. трилоном Б до изменения окраски в эквивалентной точке.

Нечеткое изменение окраски в эквивалентной точке указывает на присутствие меди и цинка. Для устранения влияния этих веществ к пробе воды до внесения буферного раствора добавляют 1-2 мл 5% сульфида натрия, после чего проводят анализ, как указано выше.

Общую жесткость воды (мг-экв/л) вычисляют по формуле:

С = А н К 1000

где А- объем раствора трилона Б, израсходованного на титрование пробы, мл - ;

н – нормальность ратвора трилона Б;

К – поправочный коэффициент к титру раствора трилона Б;

V – объем пробы воды, взятой для титрования, мл.

2.2.3. Определение ХПК в сточных водах.

Окисляемость- общее количество содержащихся в воде восстановителей (неорганических и органических), реагирующих с сильными окислителями, например, бихроматом, перманганатом и др. Наиболее полное окисление достигается бихроматом калия, поэтому бихроматную окисляемость нередко называют «химическим потреблением кислорода(ХПК). Это основной метод определения окисляемости. Большинство соединений окисляется при этом на 95-100%. Однако есть небольшое число соединений (бензол, толуол, пиридин и др), которые совсем не окисляются бихроматом калия даже в присутствии катализатора. Окисление органических веществ бихроматом происходит до образования диоксида углерода и воды, азот выделяется в виде газа./42/

В 50% по объму серной кислоте бихромат калия при кипячении действует как сильный окислитель, особенно при использовании в качестве катализатора сульфата серебра. После окисления избыток бихромата находят титорованием раствором соли Мора.

Метод позволяет определить окисляемость от 15 мгО/л и выше при применении 0,1 н. раствора бихромата калия и от 5 до 50 мгО/л при использовании 0,05 н.раствора.

Ход определения.

В отсутствии хлоридов. Отбират порцию воды, чтобы на ее окисление расходовалось около 50% раствора бихромата калия, разбавляют ее дистиллированной водой, переносят в круглодонную колбу вместимость 300 мл, прибавляют 10 мл 0,1 н. бихромата калия и осторожно , малыми порциями, тщательно перемешивая смесь после дбавления каждой порции, 30 мл серной кислоты. Затем добавляют 0,3-).4 г. Сульфата серебра, вводят в колбу несколько стеклянных капилляров, присоединяют к обратному холодильнику, нагревают до слабого кипения и кипятят 2 часа. Затем охлаждают, обмывают стенки холодильника 25 мл дистиллированной воды и переносят содержимое колбы в коническую колбу вместимостью 500 мл, доводя объем до 350 мл. Вводят 4-5 капель феррона или 10-15 капель N- фенилантраниловой кислоты и оттитровывают избыток бихромаьа калия солью Мора.

Если в анализируемой воде содержатся хлориды, то можно проводить определение, не добавляя катализатор сульфат серебра. Хлориды-ионы окисляются до свободного хлора.

Для холостого опыта берут 20 мл дистиллированной воды и проводят ее через все ступени анализа.

Величину ХПК (мг О/л) вычисляют по формуле:

ХПК = (А – В) н К 8 1000

где А и В – объем растворов соли Мора, израсходованных на титрование холостого опыта и пробы, мл;

Н – нормальность раствора соли Мора;

К – поправоный коэффициент к титру раствора соли Мора;

V – объем анализируемой воды, мл;

8 – эквивалент кислорода.

2.2.4. Определение нефтепродуктов в сточных водах методом ИКС.

Нефтепродукты относятся к числу наиболее распространенных загрязняющих веществ. В воде находятся в различных миграционных формах- растворенный, эмульгированный, сорбированный на взвешенных частицах, в виде пленки. Нефтепродукты при анализе воды условно принято считать только неполярные и малополярные углеводороды, растворимые в гексане, т.е сумму алифатических, нафтеновых, ароматических углеводородв, составляющих основную часть нефти./42,43/

Метод определения нефтепродуктов заключается в экстракции эмульгированных и растворенных нефтепродуктов из воды четыреххлористым углеродом: отделение нефтепродуктов от сопутствующих органических соединений других классов на колонке, заполненной оксидом алюминия и измерением массовой концентрации нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии.

Ход определения.

В сосуд с пробой воды приливают серную кислоту из расчета 2 см3 кислоты на 100 см3 пробы и переносят пробу в экстратор. Сосуд, в котором была проба ополаскивают 10 см3 четыреххлористого углерода и добавляют этот растворитель в экстратор. Прибавляют еще 20 см3 СCL4 и включают экстрактор на 4 мин, отстаивают эмульсию в течение 10 мин. После расслоения эмульсии нижний слой сливают в цилиндр вместимостью 100 см3. Экстракт сушат безводным сульфатом натрия в течение 30 мин. После чего экстракт осторожно сливают в цилиндр вместимостью 50 мл.

В подготовленную хроматографическую колонку наливают 8 см3 СCL4 для смачивания, а затем промывают 5 мл этого растворителя. Как только раствор достигнет верхнего уровня оксида алюминия, в колонку вливают небольшими порциями подготовленный экстракт, собирают элюат в мерную колбу вместимостью 50 см3, пропуская в конце хроматографирования чистый растворитель. Измеряют объем элюата. Элюат заливают в кювету и устанавливают в прибор АН-1 или КН-1. Фиксируют показания прибора, соответствующие количеству нефтепродуктов в 1 см3 элюата. Концентрацию нефтепродуктов (мг/дм3) воде вычисляют по формуле:

С = С изм. В К

где С изм – содержание нефтепродуктов в элюате, измеренное на приборе;

В – объем экстракта, пошедшего на анализ, см3;

V – объем пробы воды, взятой для определения, см3;

К – коэффициент разбавления элюанта.

2.2.5. Определение хлоридов в сточных водах меркуриметрическим методом.

Много хлоридов попадает в водоемы со сбросами хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод.

Метод основан на титровании хлоридов раствором нитрата ртути со смешанным индикатором (дифенилкарбазоном и бромфеноловый синий). При этом ионы ртути связываются с ионами хлора в молодиссоциирующее соединение хлорида ртути, а избыток их образует с индикатором комплекс фиолетового цвета./42,43/.

Определению не мешают цветность воды. Мешают иодиды и бромиды в концентрациях эквивалентных хлоридам, сульфиды и железо в концентрациях выше 10 мг/л.

Ход определения.

Отбирают 100 мл исследуемой воды, прибавляют 10 капель смешанного индикатора, затем по каплям 0,2 н. азотной кислоты до появления желтой окраски (рН 3,6), после чего еще 5 капель той же кислоты. Титруют раствором нитрата ртути, к концу титрования окраска приобретает оранжевый оттенок. Для более четкого определения конца титрования используют контрольную пробу, к 10 мл которой прибавляют индикатор, 2 мл 0,2 н. азотной кислоты и одну каплю нитрата ртути.

Концентрацию хлоридов (мг/л) рассчитывают по формуле:

С = А К н 1000

где А- объем раствора нитрата серебра, израсходованного на титрование, мл;

К- поправочный коэффициент к титру раствора нитрата серебра, мг;

V – объем пробы, взятой для определения, мл.

2.3. Требования, предъявляемые к качеству сточных вод для повторного использования

Процессы, применяемые для очистки сточных вод делятся на физико-химические и биологические. Обычно первая стадия очистки это физико-химические процессы, вторая стадия -биологические. Уровень требований, предъявляемых к качеству воды для повторного использования, позволяет решить эти задачи с помощью физико- химических процессов.

Требования по качеству к воде, направляемой на повторное использование:

Взвешенные вещества- не более 25 мг/л

Сульфаты не более 130 мг/л

Хлориды не более 50 мг/л

Общее солесодержание не более 500 мг/л

Временная жесткость не более 2,5 мг-экв/л

Постоянная жесткость не более 3,3 мг-экв/л

Для исследования возможности использования очищенных стоков для повторного использования были смоделированы следующие процессы:

- процесс перевода бикарбонатов кальция и магния в малорастворимые карбонаты;

- процесс отстаивания;

- процесс фильтрации;

- процесс сгущения;

- процесс центрифугирования.

Для эксперимента были отобраны исходные реальные стоки: условно чистые стоки ( УЧС) с отделения механической очистки до песколовок, речная вода (РВ), щелочные стоки (ЩС) с отделения приемной камеры перед насосной станцией.

Анализы потоков проводились по следующим качественным показателям: рН, взвешенные вещества, жесткость общая, жесткость кальциевая, ХПК, эфироизвлекаемые, нефтепродукты, щелочность, сульфаты, общее солесодержание, хлориды.

2.4. Данные о результатах анализов условно-чистых стоков.

Данные о результатах анализов условно-чистых стоков по приведенным качественным показателям представлены в таблице 1.

Как видно, по представленным результатам условно-чистые воды характеризуются незначительными загрязнениями ХПК ( в 1,02 раза) и значительной общей жесткостью, превышение в 1,4 раза. Кальциевая жесткость составляет 74,33% от общей жесткости. Содержание сульфатов, хлоридов общее солесодержание превышает требования к очищенным стокам, направляемым на повторное использование в 2; 1,6 и 1,5 раза соответственно. Зарегистрировано превышение содержания взвешенных веществ в 1,52 раза.

Таблица 1

Качество условно- чистых стоков

Наимнование показате- лей качества УЧС	Номер пробы
Наимнование показате- лей качества УЧС	1	2	3	4	5	6	∑ср
рН	7,31	7,86	7,60	7,90	7,76	8,20	7,77
Взвешенные вещества, мг/л	50,0	42,0	30,0	36,0	40,0	30,0	38,0
Жесткость общая, мг-экв/л	7,02	8,13	8,70	7,20	7,70	7,90	7,79
Жесткость кальцивая, мг-экв/л	5,76	6,12	7,04	5,00	5,00	5,04	5,79
ХПК, мг/л	43,0	25,6	24,3	16,0	17,0	18,0	25,4
Эфироизвлекаемые, мг/л	4,3	3,1	3,4	3,8	3,3	3,7	3,6
Щелочность, мг-экв/л	9,2	8,8	9,4	9,0	9,1	8,5	9,0
Сульфаты, мг/л	264,0	271,0	288,0	260,0	282,0	255,0	270,0
Нефтепродукты, мг/л	0,18	0,23	0,22	0,20	0,20	0,29	0,22
Хлориды, мг/л	69,8	80,2	81,4	81,2	76,9	77,9	77,9
Общее солесодержание, мг/л	684,6	715,9	760,6	726,8	772,1	730,0	730,0