Методы очистки подземных вод от нитратов и нитритов
Введение
Анализ эффективности работы водоочистных станций населенных пунктов Казахстана показал невозможность получения ими нормативного качества очищаемой воды существующими традиционными методами без применения методов глубокой очистки воды от загрязнений природного и антропогенного происхождения. Многие поверхностные водоисточники в Казахстане загрязнены антропогенными загрязнениями, в отношении которых барьерная роль существующих водоочистных сооружений чрезвычайно мала. Подземные воды по сравнению с поверхностными обладают большей защищенностью и стабильностью качества воды. Однако так как в последние годы усилилось загрязнение подземных водоисточников минеральными азотсодержащими соединениями, большинство колодцев (около 65 % и 7 % артезианских скважин) содержат избыточные количества нитрат - ионов, которые превышают в несколько раз предельно допустимую их концентрацию, предусмотренную для питьевых вод (45мг/л). Основным источником появления соединений азота в воде является сельское хозяйство, применяющее азотные удобрения. Присутствие азотсодержащих веществ в питьевой воде нежелательно, так как они влияют отрицательно на организм и здоровье человека. Под воздействием высоких концентраций нитратов возникает заболевание водно-нитратной метгемоглобинемией, так как нитраты под влиянием микрофлоры кишечника переходят в нитриты, последние, поступая в кровь, ведут к образованию метгемоглобина, что уменьшает снабжение тканей кислородом.
Существует ряд способов очистки воды от нитратов и нитритов, которые различаются своей сущностью, техническими средствами, стоимостью и степенью очистки.
Материалы и методы
Для удаления нитратов и нитритов из воды, как правило, применяют сорбционный метод, основанный на использовании высокоосновных анионитов.
Высокоосновные аниониты способны поглощать из воды нитрат_ионы в обмен на хлорид ионы. Технология очистки воды при этом достаточно проста. Нитрат содержащую воду пропускают через слой высокоосновного анионита в Сl_форме с последующей регенерацией его раствором натрия хлорида.
Опыт Практической Эксплуатации Установок Очистки Воды От Нитратов С Использованием Высокоосновных Анионитов Позволил Сформулировать Правила, Способствующие Их Успешной Эксплуатации /5 /:
- - скорость пропускания воды через слой анионита должна составлять 30-50 об/об. ч либо линейная скорость - 20-30 м/ч; - высота слоя анионита должна быть не меньше 60 см; - уровень заполнения аппарата анионитом не должен превышать 60% общего объема аппарата; -
Обратная промывка анионита при регенерации должна осуществляться при скорости подачи воды на 30-50% ниже, чем это принято при эксплуатации установок умягчения воды.
- - если жесткость поступающей на установку воды выше 2 мг. экв/л, ее необходимо предварительно умягчать. В противном случае при регенерации анионита в его фазе будут образовываться труднорастворимые соединения, что, в свою очередь, будет способствовать снижению емкости анионита; - при необходимости одновременного умягчения воды и очистки ее от нитратов умягчение обязательно должно предшествовать очистке от нитратов; - недопустимо осуществлять умягчение воды и очистку ее от нитратов в одном аппарате, поскольку при этом в фазе катионита образуются трудно растворимые соединения на стадии регенерации, что обусловливает снижение его емкости.
Концентрация нитрат ионов при использовании этого метода может быть снижена более чем на 90%.
Еще одним наиболее популярным способом очистки воды от нитратов является использование ионообменных установок (рис.1). Он основан на последовательном фильтровании воды через водород-катионитный, а затем HCO3-, OH - или СО32 - анионитный фильтр.
Рисунок 1 - водород-катионитный и анионитный фильтр
Ионный Обмен - это процесс обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой части ионита. По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делятся на катионы (проявляют кислотные свойства) и аниониты (проявляют основные свойства).
Этот метод очистки воды от нитратов широко используется в промышленном и энергетическом секторе, поскольку демонстрирует высокое качество водоочистки. В зависимости от целей водоочистки процессы водород-катионирования и гидроксид - анионирования имеют разную степень сложности.
При водород-катионировании обменные ионы - катионы водорода Н+. По лиотропному ряду (ряду сродства ионов к ионитам) водород стоит перед кальцием, магнием, железом, натрием, калием и др. Поэтому при фильтровании воды через слой катионита, "заряженный" ионами Н+, катионит сорбирует из воды все содержащиеся в ней катионы, и в воду переходит эквивалентное количество ионов водорода. Кроме того, происходит разрушение бикарбонатов, определяющих карбонатную жесткость (щелочность) воды с образованием диоксида углерода.
Результаты и обсуждение
На Первом Этапе очистки воды от нитратов в водород-катионитных фильтрах катионы, которые содержатся в исходной воде, обмениваются на водород-катионы. При этом в отфильтрованной жидкости образуется эквивалентное количество кислоты из анионов, с которыми были связаны катионы, а СО2, образовавшийся в ходе разложения гидрокарбонатов удаляется в декарбонизаторах.
Второй Этап очистки воды от нитратов связан с использованием анионитных фильтров (используются так же и при очистке воды от тяжелых металлов), где анионы образовавшихся кислот обмениваются на ионы ОН-, то есть задерживается фильтром. На этом очистка воды от нитратов завершается.
Независимо от вида ионообменного процесса, расчет включает следующие основные этапы: выбор скорости фильтрации, оптимальной для данного процесса; вычисление ориентировочной величины необходимой суммарной площади поперечного сечения ионитовых фильтров; выбор габарита фильтров и определение их числа; уточнение скорости фильтрации по фактической площади поперечного сечения фильтров; определение продолжительности рабочего периода фильтроцикла и, при необходимости, корректировка расчета; определение числа фильтров, отключаемых на регенерацию.
В Зависимости От Необходимой Глубины Очистки Воды От Нитратов Специалисты Используют Одно-, Двух - и Трехступенчатые Установки. Общим Для Всех Их Является Применение Сильнокислотных Водород-катионитов. Так, Для Очистки Воды От Нитратов И Очистки Воды От Фенолов На Промышленных И Энергетических Предприятиях Водоподготовка Может Осуществляться:
- - по одноступенчатой схеме - один катионитный и один анионитный фильтры; - по двухступенчатой схеме - по два катионитных и два анионитных фильтра; - по трехступенчатой схеме, когда в ходе работ по очищению воды от нитратов используются отдельно катионитный и анионитный фильтры либо в одном фильтре совмещаются катионит и анионит.
Очистка подземная вода нитрат нитрит
Вывод
Результаты исследований показывают, что солесодержание после очистки воды от нитратов по одноступенчатой схеме составляет 2-10 мг/л;, по двухступенчатой - 0,1-0,3 мг/л; по трехступенчатой - до 0,05-0,1 мг/л. Поэтому для бытовой очистки воды от нитратов используется одноступенчатая схема.
Литература
- 1. Тотанов Ж. С. Актуальные гигиенические проблемы водообеспечения и охраны здоровья сельского населения Республики Казахстан и пути их решения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук. Алматы, 2010г. 2. Митченко Т. Е., Макарова Н. В., Федотова Л. П. Особенности процесса очистки питьевой воды от нитратов. Научный журнал. "Вода і водоочисні технології" №2/3, Киев, 2002г. 3. Seongpil Joohan K. Juhyoun. Nitrate reduction catalyzed by nanocomposite layer of Ag and Pb on Au (III). // J. Electroanalyt. Chem. 2005, V.579, N 1, P.143-152. 4. Журба М. Г., Соколов Л. И., Говорова Ж. М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, переработанное и дополненное. 1,2,3 томы - : Издательство ACB, 2003. - 1028 с.
Похожие статьи
-
Заключение - Охрана производственных сточных вод, методы их очистки
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
Выбор оптимальных технологических схем очистки воды - достаточно сложная задача, что обусловлено преимущественным многообразием находящихся в воде...
-
Методы очистки воды - Способы очистки питьевой воды
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были...
-
Задача очистки вредных сбросов не менее, а даже более сложна и масштабна, чем очистка промышленных выбросов. В отличие от рассеивания выбросов в...
-
Защита водоемов от загрязнений сточными водами, Методы очистки сточных вод - Охрана водных ресурсов
Степень очистки и условия выпуска сточных вод в водоемы регламентируют специальные "Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами"....
-
Так как в красильном цеху наблюдается превышение норматива сброса загрязняющих веществ (Прямой черный З, Розовый О, Активный черный С, Хромовый черный О,...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Методы очистки воды
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
Очистка сточных вод методом флотации - Методы очистки воды
Под флотацией (от французского flotter -- плавать) понимают расщепление твердых микрочастиц с разной смачиваемостью. Это несмачиваемые водой...
-
МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ - Методы очистки воды
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно - бытовые сбросы были...
-
20-е столетие характеризовалось интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн....
-
Состав сточных вод и основные методы их очистки - Сточные воды и основные методы их очистки
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и...
-
Водоотводящие системы и сооружения - это один из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых, общественных и...
-
20-е столетие характеризуется интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек....
-
Механические методы очистки воды - Методы очистки воды
Промышленные и бытовые сточные воды содержат взвешенные частицы растворимых и нерастворимых веществ. Взвешенные примеси (твердые и жидкие) образуют с...
-
В связи с тем, что обувная фабрика № 1 потребляет большое количество воды на технологические нужды и является источником загрязнения водоемов, проблема...
-
Фильтрование воды - Методы очистки воды
Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, применяют для...
-
Охрана и очистка морей и океанов, Методы устранения последствий загрязнения - Охрана водных ресурсов
Охрана морей и океанов должна проводиться не только физически, проводя различные исследования по очищению воды и внедрения новых методов и способов...
-
Очистные сооружения бытовых сточных вод 1. Технологическая схема станций предусматривает очистку хозяйственно-бытового стока до требований, предъявляемых...
-
Методы регенерации условно можно разделить на три вида: Химический Низкотемпературный термический Термический Химическая регенерация Под химической...
-
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Основные методы очистки сточных вод - Проблемы загрязнения водоснабжения
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Выпуск сточных вод в водоемы - Сточные воды и основные методы их очистки
Водоемы загрязняются в основном в результате спуска в них сточных вод от промышленных предприятий и населенных пунктов. В результате сброса сточных вод...
-
Основные методы очистки сточных вод - Рациональное использование водных ресурсов
Методы, применяемые для очистки производственных и бытовых сточных вод, можно разделить на три группы: механические; физико-химические, биологические. В...
-
Очистка воды с помощью коагуляции - Методы очистки воды
Коагуляцией называют процесс, при котором мелкодисперсные частицы находящиеся в растворе укрупняются до видимых размеров. В итоге образуются хлопья...
-
Фильтры для очистки воды: плюсы и минусы Здоровье - это самое дорогое, что у нас есть. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, 80% всех...
-
Системы очистки на производстве - Оценка жизненного цикла облицовочной и напольной плитки
Важными участками снабжения и переработки отходов на предприятиях по производству керамических изделий являются установки по удалению пыли и дымовых...
-
В последние десятилетия человеческая цивилизация столкнулась с глобальными проблемами в экономической, экологической и информационной сферах. Социальная...
-
Для проведения пенной флотации производят измельчение руды до крупности 0,5-1,0 мм в случае природногидрофобных неметаллических полезных ископаемых с...
-
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в...
-
Обезвреживание и очистка сточных вод. Рациональное использование водных ресурсов - Основы экологии
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Загрязнение подземных вод, Заключение - Экология гидросферы
Подземные воды (особенно верхних, неглубоко залегающих, водоносных горизонтов) вслед за другими элементами окружающей среды испытывают загрязняющее...
-
Методы очистки сточных вод - Охрана производственных сточных вод, методы их очистки
В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики,...
-
Введение - Охрана производственных сточных вод, методы их очистки
Вода - ценнейший природный ресурс. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в...
-
Вакуумная флотация, Напорная флотация, Импеллерная флотация - Очистка сточных вод методами флотации
Вакуумная флотация основана на понижении давления ниже атмосферного в камере флотатора. При этом происходит выделение воздуха, растворенного в воде. При...
-
Заключение - Биологическая очистка сточных вод
Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения и их рационального использования для нужд народного хозяйства - одна из наиболее важных проблем,...
-
Основные методы очистки воды - Питьевая вода, ее подготовка и нормативы
Основными методами очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения являются осветление, обесцвечивание и обеззараживание. Осветление воды путем...
-
Очистка сточных вод методами флотации: - Очистка сточных вод методами флотации
Флотация пузырьками, образующимися путем механического дробления воздуха (механическими турбинами-импеллерами, форсунками, с помощью пористых пластин и...
-
Введение - Сточные воды и основные методы их очистки
Общее количество воды на земле оценивается в 14000 млн. км3. Однако стационарные запасы пресных вод, пригодных для использования составляют всего 0,3 %...
-
Виды флотации, Флотореагенты - Очистка сточных вод методами флотации
Пенная -- при которой через смесь частиц с водой пропускают мелкие пузырьки воздуха, частицы определенных минералов собираются на поверхности раздела фаз...
-
Заключение, Список использованной литературы - Методы очистки воды
Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому в последние годы вопрос о чистоте воды и воздуха ставится на многих всемирных форумах....
Методы очистки подземных вод от нитратов и нитритов