Биологическая очистка сточных вод

Этот метод является наиболее распространенным и относительно недорогим способом очистки СВ от большинства органических примесей. Очистные сооружения стационарного типа применяются для очистки стоков городов, крупных предприятий. Локальные установки применяются на судах (в основном пассажирских).

Метод основан на способности микроорганизмов потреблять органические вещества из СВ в качестве пищи. При этом происходит окисление и восстановление органических соединений с образованием безвредных оксидов азота, углерода и др. Чаще применяют аэробные бактерии, окисляющие органику, поэтому для осуществления процесса требуется подача воздуха или кислорода.

Процесс биоокисления можно разделить на две стадии:

1.Массопередача органических веществ и кислорода из объема СВ к поверхности клеток микробов.

2.Диффузия кислорода и органических соединений через клеточную мембрану, их окисление и синтез клеточного вещества. Например, окисление нитросоединений протекает по реакции:

фермент

С₅ Н₇ NO₂+5O₂→5CO₂↑+2H₂O+NH₃↑

Сообщества микроорганизмов, применяемых в биоочистке, образуют так называемый «активный ил». Этот ил имеет очень развитую поверхность, около 100м² на 1г сухого вещества. Интенсивность жизнедеятельности организмов, а, следовательно, и процесс окисления зависит от концентрации кислорода, рН среды, температуры, величины окислительно-восстановительного потенциала и ряда других факторов. Для биоочистки наибольшее распространение получили аэроционные сооружения (аэротенки) и биофильтры. В последнее время начали применяться малогабаритные установки

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Сточные воды гальванических цехов содержат триоксид хрома (CrO₃), концентрация которого в отработанных растворах после хромирования составляет 100 – 250 г/л. Разбавление водой приводит к образованию хромсодержащих анионов: , . Концентрация их в СВ достигает 0,2 г/л. ПДК (предельно допустимая концентрация) составляет 0,1 мг/л (в пересчете на CrO₃).

Для удаления хрома из СВ гальванических участков применяют химический метод, сущность которого заключается в осаждении хрома в виде Cr(OH)₃ и его фильтровании. Задача данного опыта состоит в проведении очистки СВ от соединений хрома химическим методом осаждения.

В качестве восстановителя применяют соединения, содержащие ионы SO32-, HSO₃^- , S^2- (обычно в виде солей Na₂SO₃ , Na HSO₃, Na₂S). При использовании Na₂SO₃ протекает следующая реакция:

Na₂Cr₂O₇ + 3 Na₂SO₃ + 4 H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 4 Na₂SO₄ + 4 H₂O

в сокращенном виде:

2Cr ⁺⁶ +6e → 2Cr ⁺³

S⁺⁴ - 2e → S⁺⁶

Cr₂O₇ ^2- + 3 SO₃^2- + 8H⁺ → 2Cr³⁺ + 3SO₄^2- + 4 H₂O

Для образования осадка Cr(OH)₃, полученный после восстановления кислый раствор необходимо нейтрализовать до рН = 8.

Cr₂(SO₄)₃ + 6NaOH → 3 Na₂SO₄ + 2 Cr(OH)₃

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Объяснить процесс биологической очистки.

2. Назовите известные вам санитарно – гигиенические показатели для воздушного и водного бассейна.

3. Ионитный способ очистки воды. Катиониты и аниониты.

4. Электродиализ и его применение.

5.Применение озона и других окислителей для обеззараживания воды.

6. Обратный осмос.

7. Физические методы очистки воды.

6. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ И ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА.

1) В коническую колбу налить отмеренные с помощью мерного цилиндра 50 мл сточной воды, содержащей ионы Cr₂O₇ ^2- (раствор K₂Cr₂O₇ 1н).

2) Туда же добавить 2 мл 2н раствора серной кислоты (H₂SO₄).

3) Добавить в колбу сухого Na₂SO₃ до изменения окраски.

4) Смесь в колбе перемешать и выдержать в течение 5 минут. Объяснить причину изменения окраски в колбе.

5) Нейтрализовать смесь в колбе до рН = 8. Для этого добавьте по каплям из капельницы 30% раствор NaOH при перемешивании. Контроль за изменением рН проводится с помощью универсальной индикаторной бумаги (рН = 8 соответствует зеленому цвету бумаги).

6) Отфильтровать через бумажный фильтр образовавшийся осадок.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПЛАНИРОВАНИЮ И ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА.

Гидроксид хрома (III) является амфотерным и при добавлении избытка гидроксида натрия – NaOH, происходит растворение Cr(OH)₃.

Cr(OH)₃+3NaOH→Na₃[Cr(OH)₆]

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

1. Ответы на контрольные вопросы.

2. Порядок проведения опыта.

3. Химические реакции, подтверждающие очистку СВ.

4. Вывод.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Хоникевич А.А. «Химия и коррозия в судостроении», Л., Судостроение 1999г.

2. Висоцкий К.К. «Экологические вопросы при постройке и эксплуатации судов». Учебное пособие, Л., 1999г.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.

1. Соблюдайте осторожность при работе со щелочью.

2. В случае попадания щелочи на одежду следует смыть водой, а затем щелочь нейтрализовать раствором уксусной кислоты с массовой долей 5%.

3.При попадании на лицо, глаза и на руки химических реактивов следует промыть пораженный участок большим количеством воды.

4. Не оставляйте на рабочих местах грязную посуду.

Список литературы

1. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреев Л.Л, Цветкова А.А. Основы номенклатуры неорганических веществ/ Под ред. Б.Д. Степина – М: Химия, 1983, стр 248

2. Коровин Н.В. Общая химия. – М.: Высшая школа, 2004, стр 583

3. Ахметов Н.С. Практические и лабораторные занятия по общей и неорганической химии. Москва: Высшая школа, 2000, стр 260

4. Глинка Н.Л. Общая химия. Москва: Интеграл-пресс, 2000-2006, стр728

5. Хоникевич А.А. Химия и коррозия в судостроении. Л: Судостроение, 1988, стр 224