Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу




Скачать 161.69 Kb.
НазваниеНаучно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу
страница1/2
Дата публикации14.07.2013
Размер161.69 Kb.
ТипНаучно-исследовательская работа
vbibl.ru > Химия > Научно-исследовательская работа
  1   2




ГУО «Гимназия г. Фаниполя»

Научно-исследовательская работа на тему:
Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод

Работу выполнили:

ученики 10 класса

Кирейчук Диана

Василенко Андрей
Научный руководитель:

доцент кафедры промышленной экологии БГТУ

Лихачёва Анна Владимировна
Руководитель:

учитель химии

Антоник Лилия Александровна
Фаниполь 2010

Оглавление

  1. Введение

  1. Общие сведения о коагуляции




  1. ^

    Способы обращения с железосодержащими отходами, реализованные в Республике Беларусь




  1. Порядок выполнения работы




  1. ^

    Список использованных источников




  1. Приложение

Введение


В последние годы одной из наиболее развиваемых наук является химия окружающей среды как "наука о химических взаимодействиях между живыми организмами или между живой и неживой природой" (Барбье). Химический аспект касается в основном качественного и коли­чественного состава химических загрязнений и их превращений в окружающей среде.

Химию окружающей среды определяют как науку о процессах, определяющих химический состав и свойства объектов окружающей среды. Она базируется на основных законах и понятиях классической химии, однако объекты исследования в этом случае находятся в биосфере.

Человеку необходимо уметь предвидеть последствия внедрения новых технологий, знать особенности поведения различных химических соединений при их попадании в окружающую среду, оценивать их воздействие на биосферные процессы.

Необходимы данные о том, как ведут себя, какие испытывают превращения, к каким последствиям приводят те или иные химичес­кие вещества, попадающие в биосферу.

Термин «химия окружающей среды» подчер­кивает взаимосвязь химии и экологии. Каждая из этих наук представ­ляет собой систему научных дисциплин. Экология как наука о законо­мерностях взаимосвязей и взаимодействии организмов и их систем друг с другом и со средой обитания трансформировалась в науку о структуре природы. Химия как наука о веществах, их строении и превращениях описывает состав и свойства компонентов природы на атомно-молекулярном уровне. Обе эти дисциплины, взаимно дополняя друг друга, призваны создать научные основы природопользования и охраны природы, способствовать оптимизации взаимодействия челове­ка с природой.

Химия окружающей среды базируется на основных законах и понятиях классической химии, однако объекты исследования в этом случае находятся в биосфере.

Химия окружающей среды призвана описывать динамику экохимических процессов в объектах окружающей среды, а также в искусственных экосистемах, прогнозировать и регулировать экологи­ческие последствия антропогенных воздействий на природную среду.

Известно, что отходы, образующиеся в процессе производства любого вида продукции, являются показателем нерационального использования химического сырья.

Сложившаяся в Республике Беларусь ситуация в области образования, накопления, использования (рециклинга), хранения и утилизации отходов промышленных производств ведет к опасному загрязнению окружающей среды, нерациональному использованию природных ресурсов и, как следствие, к значительному экономическому ущербу.

По данным Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь в стране образуется свыше 1,5 тыс. видов отходов с широким спектром морфологических и химических свойств. Если рассматривать структуру образования отходов производства без учета отходов переработки калийных руд, то в общей массе велика доля отходов растительного и животного происхождения (30,8%), отходов неорганического минерального происхождения (51,8), а также отходов промышленности, подобных твердым коммунальным отходам (14%). Оставшиеся 3,4% приходятся на отходы химических производств и медицинские отходы [1].

Уровень использования отходов производства в 2008 г. составил 22,3%, увеличившись за год на 1,3%. Большая часть отходов (51,2%) использована на нужды самих предприятий, свыше 48,2% переданы другим предприятиям, реализованы физическим лицам или экспортированы для дальнейшего использования [1].

На территории страны в отвалах и хранилищах накоплено около 870 млн. тонн твердых отходов металлургического, машиностроительного, горнодобывающего и химического производств, а также отходов топливно-энергетического комплекса [1]. Ежегодно в Республике Беларусь образуется около 38 млн. тонн таких отходов в дополнение к накопленным. Фактически - это рукотворные техногенные месторождения, выведенные из хозяйственного оборота материальные ресурсы, многими видами которых страна практически уже не располагает.

По своим: объёму, составу и содержанию полезных компонентов, находящихся в промышленных отходах, техногенные запасы сравнимы с используемыми месторождениями природных ископаемых.

Особую тревогу вызывает накопление десятилетиями токсичных отходов, в том числе содержащих тяжелые металлы. Такие огромные запасы занимают немалые площади.

Сложившаяся ситуация представляет реальную угрозу здоровью современного и будущих поколений страны.

Одним из путей достижения стратегической цели государственной политики в области охраны окружающей среды является максимально полное использование извлеченных полезных ископаемых и добытых биологических ресурсов, а также минимизация отходов и ущерба, наносимого природной среде. До настоящего времени разработка эффективной государственной политики в сфере обращения с отходами не завершена.

Если проанализировать итоги развития экономики в последние годы, то становится очевидным, что механизм нерационального ресурсопотребления не только не остановлен, но и увеличил обороты, поскольку спад в выпуске продукции опережает сокращение потребления сырья и материалов. Вместе с тем прогресс науки и техники позволяет все более рационально использовать материальные ресурсы. Одним из важнейших направлений ресурсосберегающей деятельности является эффективное использование отходов производства.

Отходы производства – разнообразные по составу и физико-химическим свойствам остатки, образующиеся в процессе производства продукции: рудная мелочь, обрезки, стружка и т.п.; балластная часть минерального сырья и топлива, отделяемая при обогащении; зола и шлаки, образующиеся при сжигании топлива и др. Количество отходов зависит от принятой технологии производства, качества исходного сырья, размерности материала, организации производственных процессов.

Технический прогресс позволяет резко сократить отходы производства, а также использовать значительную их часть в качестве сырья для получения продукции. Уменьшение количества отходов или повторное их использование даёт возможность значительно снизить расход сырья и материалов, стоимость продукции и повысить эффективность производства.

Объектом изучения в данной работе являются железосодержащие отходы, образующиеся в Республике Беларусь.

Актуальность данной темы объясняется с одной стороны тем, что запасы железосодержащих сырьевых материалов неуклонно сокращаются, их цена постоянно растет, уменьшается добыча природного железорудного сырья, увеличиваются затраты на его обогащение. С другой стороны – накопленные десятилетиями отходы металлургического, машиностроительного, горнодобывающего и химического производств, топливно-энергетического комплекса на сегодняшний день не уменьшаются, а продолжают расти. Расположены эти отходы вблизи металлургических и химических производств, при их переработке не требуется огромных затрат на их разведку и освоение.

Таким образом, переработка и утилизация отходов, использование их в виде относительно дешевого сырья даст значительное снижение затрат на сырье, повышение качества и конкурентоспособности, а главное, снижение себестоимости готовой продукции. Это также будет способствовать решению экологической проблемы очистки целых регионов, где скопились огромные техногенные месторождения отходов, а так же утилизации текущих накоплений отходов от вышеперечисленных производств.

Решить данную проблему можно с использованием химических методов переработки отходов. В нашем случае, предлагается получать коагулянты для очистки сточных вод.
1 Общие сведения о коагуляции

Исследование процесса коагуляции является областью интересов коллоидной химии.

Слово <коагуляция> происходит от латинского <coagulare>, означающего <собирать вместе>. Коагуляция играет важную роль в процессах водоочистки для удаления взвешенных коллоидных частиц, которые могут придавать воде неприятные вкус, цвет, запах или мутность. Это делается путем добавления к неочищенной воде специальных химических реагентов (коагулянтов). Под действием коагулянтов очень маленькие, чрезвычайно дисперсные коллоидные частички объединяются вместе в большие массы (хлопья), которые затем можно удалить такими методами разделения твердой и жидкой фазы, как осаждение, флотация и фильтрация.

1.1 Основные принципы коагуляции. Если бы в неочищенной воде все взвешенные твердые частицы были достаточно велики, чтобы их можно было легко удалить с помощью известных методов очистки, то обработка химическими коагулянтами не требовалась бы. Однако большая часть взвешенного вещества состоит из очень мелких, чрезвычайно дисперсных твердых частиц, в значительной степени коллоидных. Ввиду малого размера они не поддаются осаждению, флотации или фильтрации, и их приходится предварительно подвергать коагуляции.

Коллоидные частицы. Коллоидные частицы присутствуют практически в любой неочищенной воде. Они являются главной причиной неприятного вкуса, цвета, запаха и мутности воды. Эти частицы могут быть:

  • минеральными: осадочные породы, коллоидные глины, гидроокиси и соли металлов

  • органическими: гуминовые и фульвиновые кислоты, образующиеся при разложении растительных и животных остатков, красители, поверхностно-активные вещества и т.д.

  • биологическими: микроорганизмы (болезнетворные или нет), включая бактерии, планктон, водоросли и вирусы.

Каково бы ни было их происхождение, эти коллоидные частицы очень малы - менее 1 микрона в диаметре. Вследствие этого отношение их поверхности к массе становится настолько большим, что суммарный отрицательный электрический заряд на их поверхности вызывает взаимное отталкивание частиц. Электростатические силы отталкивания препятствуют самопроизвольному слиянию коллоидных частиц и образованию больших масс, легко удаляемых в процессе очистки.

1.2 Механизмы коагуляции. Коагуляция представляет собой комплекс химических и физических взаимодействий между отрицательно заряженными коллоидными частицами и катионами, т.е. положительно заряженными химическими реагентами. Она использует различные силы отталкивания и притяжения, которые обеспечивают устойчивость или, наоборот, неустойчивость коллоидной взвеси, а именно:

  • силы электростатического отталкивания

  • броуновское движение

  • силы притяжения Ван дер Ваальса

  • силу всемирного тяготения


Коагуляция дестабилизирует коллоидную взвесь посредством двух различных механизмов:

1. Нейтрализация заряда. Положительно заряженные коагулянты нейтрализуют отрицательный заряд, окружающий коллоидные частицы. Когда заряд вокруг каждой частицы нейтрализован, они постепенно сближаются, уменьшая свой эффективный радиус, становятся в конце концов неустойчивыми и могут сталкиваться друг с другом. При столкновении частицы соединяются друг с другом за счет водородных связей или, например, сил Ван-дер-Ваальса, образуя большие массы, или хлопья. Энергия перемешивания, применяемая в процессе очистки, увеличивает количество и частоту этих столкновений частиц, усиливая агломерацию твердого вещества и способствуя образованию хлопьев.
2. Химическое связывание. Образованию хлопьев способствует полимерная природа коагулянтов. Их длинные молекулярные цепочки подхватывают агломерированные частицы, образуют мостики от одной поверхности к другой, связывая вместе отдельные хлопья в крупные, легко удаляемые массы.


Из двух механизмов, участвующих в процессе коагуляции, нейтрализация заряда играет гораздо более важную роль, чем химическое связывание.

Таким образом, коагулянты – вещества, способные вызывать или ускорять коагуляцию. Эффективными коагулянтами для систем с водной дисперсионной средой являются соли поливалентных металлов (алюминия, железа и др.). К числу наиболее распространенных железосодержащих коагулянтов относятся: хлорид железа FeCl3·6H2O, железный купорос FeSO4·7H2O, сульфат железа (III) Fe2(SO4)3·2H2O, хлорированный железный купорос Fe2(SO4)3+FeCl3 и др. Все эти коагулянты получают в химической промышленности с использованием целевых химических соединений. Уменьшить затраты на производство коагулянтов можно используя в качестве сырья отходы производства.
2 Способы обращения с железосодержащими отходами, реализованные в Республике Беларусь

К железосодержащим отходам, образующимся в Республике Беларусь относятся:

  • Металлургические шлаки, съемы и пыль

  • Шлаки электросталеплавильные

  • Шлаки доменные

  • Лом огнеупорных изделий

  • Бой железобетонных изделий

  • Лом и отходы стальные

  • Лом и отходы чугунные

  • Отходы штамповки и резки, металлическая стружка

  • Шлам железосодержащий

  • Гальванические шламы

  • Кислые травильные растворы отработанные

  • Изношенные шины с металлокордом и др.

На рисунке 1 представлена диаграмма, отражающая количество отходов, которое перерабатывается на данный момент в Республике Беларусь. Из диаграммы видно, что 53,9 % от всех перерабатываемых отходов приходится на технологию, предусматривающую одновременную переработку целого ряда отходов: печной бой, металлургический и литейный щебень (брак), металлургические шлаки, съемы и пыль шлаки электропечей лом огнеупорных изделий бетонные обломки, отходы бетона, железобетона отходы от разборки зданий.

Разработанные технологии для переработки индивидуальных отходов, предусматривают переработку (в % от общего количества перерабатываемых отходов):




Рисунок 1 – Количество железосодержащих отходов, перерабатываемых в Республике Беларусь



  • Шлаки электросталеплавильные – 40,5 %

  • Шлаки доменные – 1,4 %

  • Отходы штамповки и резки, металлическая стружка – 1,1 %

  • Гальванические шламы – 1,1 %

  • Шлам железосодержащий – 0,5 %

  • Бой железобетонных изделий – 0,4 %

  • Кислые травильные растворы отработанные – 0,4 %

  • Лом и отходы стальные – 0,3 %

  • Лом и отходы чугунные – 0,2 %

  • Металлургические шлаки, съемы и пыль – 0,06 %

  • Отходы обрезиненного металлокорда – 0,002 %




Рисунок 2 – Основные направления применения железосодержащих отходов в Республике Беларусь

Из рисунка 2 видно, что наибольшее количество отходов (1021,8 тыс. т/год – 57%) используется в производстве строительных материалов. На втором месте – использование отходов в металлургическом производстве (730,15 тыс.т/год – 41 %), в других производствах используется всего лишь 2 % отходов (27,54 тыс.т/год).

  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconС использованием метода почвенной очистки бытовых сточных вод
Станции очистки бытовых сточных вод на базе септиков "бриз-1сэ" и "бриз-2сэ" предназначены для биологической очистки сточных вод...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconРуководство по эксплуатации и монтажу установки биологической очистки...
Установка предназначена для очистки хозяйственно- бытовых сточных вод от индивидуальных строений, дач, коттеджей с численностью проживающих...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconУдк: [581. 526,3:(602. 4: 628. 1)] (28) Галяс А. В. Высшие водные...
В современной экологии весьма актуальна проблема очистки сточных вод. Один из путей её решения – применение системы методов очистки...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconОпросный лист для разработки технологии и заказа оборудования для...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconОоо «Комплект Экология» является головным предприятием Холдинга,...
За десятилетний период развития компании накоплен большой опыт в очистке природных и производственных сточных вод, переработке и...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconНазвание организации
Создание, внедрение технологий очистки и обезвреживания сточных вод, газовых выбросов, энергосбережения

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconЖуков Борис Экологическое домостроение Устройства и технологии децентрализованной...
Приведены также принципиальные экологические, санитарно-гигиенические, организационные и экономические оценки очистки стоков в условиях...

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу icon: 58 определение видового состава высшей водной растительности в...
Определение видового состава высшей водной растительности в некоторых водоёмах биологической очистки сточных вод курской области

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconГаляс А. В. Курский государственный университет
Использование биологических прудов как эффективного звена в системе очистки сточных вод

Научно-исследовательская работа на тему: Получение коагулянтов из производственных отходов для очистки сточных вод Работу iconОчистка городских сточных вод г. Алейска алтайского края на черноземах обыкновенных алешина Н. И
Алтайский филиал фгуп нии по сельскохозяйственному использованию сточных вод «Прогресс», Барнаул, Россия

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница