Химический анализ и очистка сточных и природных вод от ионов тяжелых металлов

Обработка результатов измерений

Расчет концентрации ионов металлов в анализируемой пробе выполняют по формуле либо с помощью программного обеспечения «Анализ»:

С = [(h-hx) * Cст *Vст * V0] / [(H-h) * (V0 + Vст) * V]

Где С - концентрация ионов металла в пробе воды, мг/дм3;

h - высота пика определяемого металла до добавки стандартного раствора (мм);

hx - высота пика определяемого металла в растворе «холодного» опыта (мм);

H - высота пика определяемого металла после добавки стандартного раствора (мм);

Cст - концентрация добавляемого стандартного раствора (мг/дм3);

Vст - объем добавленного стандартного раствора (см3);

V0 - объем раствора в полярографической ячейке (см3);

V - объем пробы исходной воды, введенной в полярографическую ячейку (см3).

2.2.5 химико-спектральное определение тяжелых металлов в природных водах

Среди инструментальных методов определения микроэлементов (тяжелых металлов) эмиссионная спектрография в ультрафиолетовой части спектра выделяется высокой чувствительностью, оцениваемой обычно в 10-8 10-4 % и возможностью производить определение значительного числа элементов (до 40--50) в одной пробе. Указанная чувствительность спектрального анализа, недостаточная для непосредственного определения большинства тяжелых металлов в природных водах, может быть повышена путем использования различных методов концентрирования. Как один из наиболее эффективных методов концентрирования следует отметить экстракцию. Достоинства этого метода состоят в высокой чувствительности, возможности группового выделения микроингредиентов (это особенно ценно в сочетании со спектральным анализом) и в большей степени концентрирования порядка 103 -- 104.

Эффективность экстракции микрограммовых количеств металлов сильно зависит от различных условий: присутствия маскирующих веществ, соотношения объемов водной и органической фаз и т. п., но в первую очередь от величины рН раствора.

3. Методы очистки сточных вод

3.1 Очистка сточных вод от ионов тяжелых металлов методом натрий катионирования

Применение ионообменных смол позволяет обеспечить не только глубокую очистку сточных вод, но и возвратить в производство ценные продукты. Примером может служить ионообменная технология очистки сточных вод, которая используется на целом ряде предприятий машиностроения и металлообработки. Сточная вода последовательно проходит катионитовые фильтры, заполненные смолой КУ-2 в Н-форме, и анионитовые фильтры, в которые загружена смола AB-17 в OH-фopме. Такая технологическая схема позволяет получить почти полностью обессоленную воду. Остаточное солесодержание очищенной воды не превышает 15 мг/л. Поэтому такая вода без всяких ограничений может быть использована для любых технологических целей. Вместе с тем технологическая схема полного обессоливания сточных вод с применением метода ионообмена имеет целый ряд недостатков, а именно:

* большие затраты на строительство установки и ее эксплуатацию;

* сложную и дорогостоящую схему переработки элюатов;

* труднобалансируемые расходы кислых и щелочных промывных вод от фильтров и, как следствие, снижение производительности установки;

* возможность гипсации загрузки катионитовых фильтров вследствие применения в цикле регенерации концентрированных растворов серной кислоты.

При использовании для очистки сточных вод натрий-катионирования значительно упрощается аппаратурное оформление, а также снижаются затраты на регенерацию фильтров. Как показали исследования, наиболее целесообразно применение натрий-катионирования при очистке стоков, загрязненных преимущественно одним компонентом. В этом случае одновременно решаются задачи использования очищенной воды и утилизации ценного компонента.

Применение натрий-катионирования для кондиционирования сточных вод, возвращаемых в оборотную систему, приводит, как показали исследования, к накоплению в воде солей натрия.

Процесс очистки сточных вод складывается из следующих технологических операций:

1) электрокоагуляции;

2) тонкослойного отстаивания с использованием отстойника - флокулятора, конструкция которого разработана НПФ «Экопроект»;

3) фильтрации через механический фильтр с двухслойной загрузкой (антрацит, песок);

4) фильтрации через фильтр с катионитом КУ-2;

5) фильтрации через фильтр с катионитом КБ-4П.

Технологическая схема очистки сточных вод показана на рис. 5

Рис.5. Принципиальная технологическая схема очистки промышленных стоков ионообменным способом для предприятий по обработке цветных металлов

3.2 Применение комплексных сорбентов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов

Механическая сорбция представляет собой поглощение крупных молекул, Находящихся в жидкой фазе, порами твердого сорбента (сорбционными ловушками) в том случае, когда размеры молекул адсорбтива соизмеримы с размером пор.

Микропористые сорбенты с размером входных окон 0,3-0,6 нм -это цеолиты и родственные им минералы - седалит и нефелин. Присущая им сквозная фиксированная микропористость создает молекулярно-ситовый механизм сорбции. Некоторые типы активированных углей также обладают развитой микропористой структурой.

Физическо-химическая поглотительная способность определяется особыми свойствами поверхности твердого тела (сорбента), на границе раздела с жидкостью.

Для этого вида адсорбции характерно взаимодействие за счет сил Ван-дер-Ваальса и/или водородных связей. Химическая сорбция включает в себя виды специфического взаимодействия, как хемосорбция и ионный обмен.

Хемосорбцией называют адсорбцию, происходящую под действием специфических, главным образом, валентных химических сил.

Ионный обмен, отличается от хемосорбции тем, что при первичной адсорбции электролита из раствора в поверхностный слой нормально переходят молекулы в целом, в действительности заряженные ее “части” - ионы и располагаются они неодинаково, образуя внутреннюю и внешнюю обкладки.

Механизм ионной сорбции в «чистом виде» присущ синтетическим ионообменным смолам в растворах электролитов. Ионный обмен и, в меньшей степени, молекулярная сорбция свойственны природным глинам, у которых наиболее развиты микро - и мезопоры.

Причинами ионного обмена являются особенности строения и совершенства кристаллической решетки глинистых минералов и входящих в их структуру катионов. По адсорбционной способности катионы располагаются в ряд: А13+ > Ва2+ > Са2+ > Mg > К+ > NH4+ > Na+ > Li+. Ион Н* не занимает определенного места в ряду. Для почв, грунтов, белковых веществ он стоит перед А13+, тогда как для других веществ он располагается в конце ряда. Основными компонентами природных ионообменников (торфа, органо - минеральных почв, сапропелей) являются гуминовые кислоты и соли на их основе. Углеродные сорбенты отличаются «ажурной» внутренней структурой, включающей поры различного диаметра.

Их получают практически из любого углеродсодержащего вещества (древесина, фруктовая косточка, скорлупа орехов, рисовая шелуха, волокнистые отходы). Сочетание этих факторов и позволяет грануле сорбента химически связывать и удерживать молекулы веществ в поровом пространстве.

Таким образом, теоретические исследования процессов адсорбции дают возможность представить гипотетическую структуру и состав комплексного сорбента (рис. 6)

Рис. 6. Структурная схема комплексного сорбента

Комплексный сорбент должен иметь развитую поровую структуру, включающую микро-, мезо- и макропоры. Это будет способствовать удалению из раствора крупных молекул растворенных органических веществ. Комплексный сорбент должен обладать ионообменными свойствами, что позволит сорбировать ионы некоторых тяжелых металлов. В структуре предполагаемого сорбента должны присутствовать активные центры, а на поверхности кристаллической решетки - гидроксильные группы. По сумме требуемых свойств, обуславливающих эффективную сорбционную способность, наиболее приемлемым является сапропель й природные глины группы монтмориллонита.

К сапропелям относятся тонкоструктурные коллоидальные отложения пресноводных водоемов, содержащие не менее 15% органического вещества, а так же неорганические компоненты биогенного и привносного характера. Важной особенностью органической части сапропелей является высокое содержание гуминовых соединений (до 50%). Гуминовые кислоты имеют различные уровни химической активности, а от этого, в свою очередь, зависит поглотительная способность сапропелей. Компоненты золы сапропеля - это оксид кремния, углекислый кальций, оксиды магния, железа, алюминия, марганца, фосфора, натрия. Из микроэлементов присутствуют кобальт, цинк, медь, никель и т.д. Коллоидные частицы имеют отрицательный заряд и окружены катионами металлов (в основном кальция и магния, в меньшей степени калия и натрия) и водорода. В отложениях сапропеля выявлены кварц (SiО2), доломит (CaMg(C03)2), гипс (CaS04 * 2Н2О), а также силикаты и алюмосиликаты, ионный обмен на сапропеле, предположительно, происходит по следующим /равнениям:

CaMg(C03)2fTB) + 2Ме2+ = 2Ме(С03)(Тз) + Са2+ + Mg2+;

Са2+ + S042' + Ме2+ = Ca(Me)S04

Обмен ионов в поглощающем комплексе происходит эквивалентно и обратимо. Энергия связи с активными функциональными группами сапропелей низкая.

Катионы железа и алюминия, соединений которых в сапропеле порядка 21...26 мг-экв/100г, обуславливают наличие активных центров и их поглотительную способность. Катион А13+, которого в составе сапропеля около 6 %, и способствует процессам хемосорбции. активные центры также обусловлены комплексно-гетерополярными соединениями - солями Fe, Al, Си, Zn, Ni с гуминовыми кислотами, в которых металл не только является катионом, но и входит в состав анионной части молекулы, т.к. образует хелатные комплексы с фенольными и гидроксильными группами. Емкость катионного обмена в них достаточно высокая за счет наличия большого количества свободных карбоксильных групп.

Поглощающий комплекс на основе гуминовых веществ обусловлен наличием гетерополярных соединений, гуматов и фульватов щелочных -щелочноземельных металлов. Эти соединения имеют высокую емкость катионного обмена, обусловленную как действием самого гуминового вещества, так и участием кальция.

Химическая структура сапропеля, по совокупности перечисленных коммпонентов и их свойств, позволяет рассматривать его как природный сорбент, сорбционные характеристики которого в отношении тяжелых металлов и органических веществ достаточно хорошо изучены. Наличие пространства у сапропеля способствует удалению из водных растворов крупных молекул растворенных органических веществ и их ассоциатов. Отчасти в этом могут быть задействованы механизмы ионно-обменной адсорбции, что позволит сорбировать ионы тяжелых металлов.

3.3 Очистка кислых сточных вод от тяжелых металлов путем их нейтрализации и образования гидратов тяжелых металлов

Рис.7. Схема очистки кислых сточных вод

Недостатком предложенной схемы является образование большого количества труднообезвоживаемого шлама. Кроме того, получающийся после обработки слив отстойников трудно использовать в процессе оборотного водоснабжения ввиду высокого содержания в нем солей кальция. С целью устранения этих недостатков было предложено сливы, образующиеся после отстаивания нейтрализованных сточных вод, обрабатывать последовательно хлористым кальцием и кальцинированной содой.

4. Экологическая ситуация в Беларуси

Экологическая ситуация в Беларуси регулярно анализируется и оценивается Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды, а также научными учреждениями страны. В наиболее полном объеме результаты такого анализа и оценки публикуются в ежегодно издаваемых Институтом природопользования НАН Беларуси совместно с Минприроды экологических бюллетенях «Состояние природной среды Беларуси». Обобщение материалов, содержащихся в этих бюллетенях, дает возможность получить представление не только о современном состоянии экологической ситуации в стране, по и о тенденциях ее развития, что имеет значение для оценки эффективности проводимой государством экологической политики.

Основные факторы воздействий па окружающую среду связаны, во первых, с функционированием национальной экономики и, главным образом, производственного комплекса, во-вторых, с трансграничным переносом загрязняющих веществ и, в-третьих, с наличием унаследованных не решенных проблем. Первый из указанных факторов, как правило, является основным, два других обычно менее значимы. Вместе с тем, не исключаются случаи, когда решающую роль в данном отношении приобретают внешние источники. Применительно к Беларуси подобный случай имел место в 1986 г., когда в соседней республике -- Украине произошла авария на Чернобыльской АЭС. В результате основная масса попавших в атмосферу радиоактивных веществ выпала на территории Беларуси, что явилось приоритетным фактором загрязнения окружающей среды в стране. [10]

Загрязнение вод. В 2008 г. продолжилось общее снижение забора и потребления воды, соответственно на 3,2 и 5,1% по сравнению с предыдущим годов. В то же самое время существенно (на 19%) увеличились потери воды при транспортировке. Доля подземных источников в заборе воды составила 57,2%.

Общее снижение водопотребления достигнуто за счет хозяйственно-питьевых нужд, где оно уменьшилось на 12,1%. В производственном секторе водопотребление, наоборот, увеличилось на 1%. Возросло также оборотное и последовательное использование воды, что обеспечило сохранение его удельного показателя на уровне предыдущего года -- 90% от общего водопотребления на производственные нужды. [10]

В соответствии со снижением водопотребления произошло и уменьшение на 4,8% объема сточных вод, сбрасываемых в поверхностные водоемы. В их составе 3/4 пришлось па нормативно очищенные, 1/4 -- на нормативно чистые и 1,1% -- на загрязненные воды. Причем количество сбрасываемых загрязненных сточных вод впервые за последние годы увеличилось, и прирост составил 22%.

Среди крупнейших рек Беларуси наиболее высокое качество вод сохранялось у Немана и Западной Двины. Оно соответствовало категории относительно чистых вод. У остальных рек - Днепра, Березины, Сожа, Припяти на различных участках воды относились к относительно чистым или умеренно загрязненным.

Вместе с тем, в поверхностных водах имели место превышения ПДК различных веществ, обусловленные как антропогенными, так и природными причинами. При этом основную долю составляли тяжелые металлы -- цинк, медь, марганец, общее железо; эвтрофирующие вещества -- соединения аммонийного и нитритного азота, фосфора, а также органические вещества.

В местах водопользования населения качество вод водоемов осталось практически на уровне предыдущего года. Доля проб, не удовлетворяющих гигиеническим нормативам, но химическим показателям уменьшилась па 1%: с 19,3 до 18,3%, по микробиологическим показателям увеличилась на 1%: с 8,6 до 9,6%.

сточный вода ион катионирование

4.1 Мониторинг поверхностных вод на территории Республики Беларусь

Мониторинг поверхностных вод на территории Республики Беларусь в рамках Национальной системы мониторинга окружающей среды осуществляется подразделениями Департамента по гидрометеорологии Минприроды Республики Беларусь, а также организациями, подчиненными областным комитетам природных ресурсов и охраны окружающей среды Минприроды (на трансграничных участках водных объектов, р. Свислочь, вдхр. Дрозды и оз. Комсомольское). Отслеживается состояние поверхностных вод по гидрохимическим и гидробиологическим показателям.

В 2008 г. сеть мониторинга поверхностных вод включает 255 пунктов (створов) наблюдений, расположенных на 129 водных объектах (77 водотоках и 52 водоёмах) в бассейнах рек Западная Двина, Неман, Западный Буг, Днепр и Припять

Расширение сети наблюдений за состоянием водных объектов в 2008 г. осуществлялось за счет организации наблюдений на фоновых участках водотоков, подверженных минимальной антропогенной нагрузке и репрезентативных с точки зрения формирования природного качества вод водотоков исследуемых регионов, а также на 50 озерах и водохранилищах, не охваченных ранее стационарными наблюдениями, имеющих высокое природоохранное, рыбохозяйственное и рекреационное значение и являющихся приемниками сточных вод.

В 2008 г. в программу наблюдений включены 9 водоемов: Беловежская Пуща и Луковское в бассейне р. Западный Буг, озера Белое (Лунинецкий район), Белое (Березовский район) и Черное в бассейне р. Припять, водохранилища Вяча, Волма, Дубровское и Петровичское в бассейне р. Днепр. Определены и обследованы фоновые пункты наблюдений на 4 реках в бассейнах рек Западный Буг и Припять. [10]

В пробах поверхностных вод определялось до 50 гидрохимических показателей и ингредиентов, включая такие опасные загрязняющие вещества, как тяжёлые металлы и пестициды.

По данным наблюдений в 2008 г. общее количество зафиксированных превышений предельно допустимых концентраций составило 12,0% от общего числа определений, что соответствует показателю предыдущего года (рис. 8).

* - ингредиенты, высокие концентрации которых обусловлены в т.ч. и природными факторами

Рисунок 8. Структура показателя превышений ПДК по сумме ингредиентов и показателей в поверхностных водах Республики Беларусь за период 2007-2008 гг

Характеристика качества поверхностных вод, оценка состояния водных объектов и уровня их загрязнения проводились с использованием утвержденных критериев оценки (нормативов предельно допустимых концентраций (ПДК) химических веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов), показателя качества - индекса загрязненности вод (ИЗВ), показателя превышений ПДК от общего числа определений (повторяемость концентраций выше 1,0 ПДК по конкретному веществу или по сумме ингредиентов), а также экологических показателей (величин БПК5, концентраций аммонийного азота, фосфатов и нитратов в реках, общего фосфора и азота в озёрах), широко применяемых в странах Восточной Европы, Кавказа и Центральной Азии для проведения оценки состояния поверхностных вод.

Расчет ИЗВ выполнялся на основе среднегодовых концентраций шести ингредиентов: растворённого кислорода, легкоокисляемых органических веществ (по БПК5), азота аммонийного, азота нитритного, фосфора фосфатов и нефтепродуктов. Классификация качества вод по величине ИЗВ приведена в таблице 2.

Таблица 2. Классификация качества воды по гидрохимическим показателям

Результаты оценки вклада отдельных компонентов в структуру превышений ПДК свидетельствуют о стабилизации гидрохимической ситуации на водных объектах бассейна р. Западная Двина за период 2007-2008 гг. (рис. 9)

Рисунок 9. Структура превышений ПДК загрязняющих веществ, бассейн р. Западная Двина

Результаты наблюдений 2008 г. свидетельствуют об улучшение качества поверхностных вод в бассейне р. Неман по содержанию приоритетных загрязняющих веществ (рис. 10).

Рисунок 10. Структура превышений ПДК загрязняющих веществ, бассейн р. Неман

Анализ динамики превышений предельно допустимых концентраций по сумме ингредиентов и показателей (в 2008 г. - около 15,0%) свидетельствует о стабилизации в последние 2 года гидрохимической обстановки на водных объектах бассейна (рис. 11). [10]

Рисунок 11. Структура превышений ПДК загрязняющих веществ по бассейну р. Западный Буг

4.2 Водные ресурсы г. Минска

Гидрографическая сеть Минска представлена р. Свислочь и ее притоками (Цна, Слепянка, Лошица, Мышка, Переспа, Немига, Дражня и Тростянка), а также водохранилищами "Дрозды", "Комсомольское озеро", "Курасовщина", "Чижевское" и "Цнянское". [12]

Система хозяйственно-бытовой канализации Минска предусматривает совместный сбор сточных вод жилищно-коммунального хозяйства и различных предприятий и очистку на Минской очистной станции аэрации (МОСА) с выпуском в р. Свислочь ниже города (в районе пос. Королищевичи). Мощность очистных сооружений после ввода новой линии по очистке сточных вод в 2007 г. составляет 770 тыс. куб. м в сутки.

В последние 5 лет имеет место устойчивая тенденция к снижению объема сточных вод. В 2007 г. объем сброса достиг минимального значения (215,7 млн м3) начиная с 1995 г., а по сравнению с 2003 г. снизился на 20%.

На качество воды в р. Свислочь и ее притоках в черте города негативное влияние оказывает поверхностный сток с жилой и промышленной застроек города. Дождевой и талый сток с территории города отводится в р. Свислочь и ее притоки через систему дождевой канализации. Она представлена магистральными коллекторами ("Комаровский", "Центр", "Запад", "Юго-Запад", "Дражня" и "Слепянка") и многочисленными мелкими коллекторами, которые либо впадают в магистральные коллекторы, либо имеют самостоятельные выпуски малого диаметра практически по всей длине реки в черте города.

Наиболее загрязненный сток формируется в период снеготаяния, что обусловлено растворением талыми водами солей, вносимых на автодороги и тротуары в составе противогололедных смесей.

Ежегодное увеличение площади водосбора за счет прироста городских территорий приводит к перегрузке существующих магистральных коллекторов и, как следствие, подтопление их с периодичностью 2-3 раза в год.

Для ликвидации подтоплений центральной части г. Минска в 2008 году начато строительство первого пускового комплекса коллектора "Центр" с ликвидацией выпуска в пруд-заказник "Лебяжий". На ближайшие годы запланировано строительство второй и третьей ниток коллектора "Центр", что позволит продолжить реализацию программы по оздоровлению р. Свислочь в части перехвата дождевых сточных вод с Фрунзенского, Центрального, частично Московского района с направлением их за черту города на очистные сооружения промузла "Колядичи", что в свою очередь значительно уменьшит антропогенную нагрузку на водную среду реки.

Анализ данных за 4-летний период показал, что значительных изменений качества речных вод не произошло. Согласно индексу загрязненности вод, вода Свислочи выше Минска характеризуется как относительно чистая, на территории города и ниже его на участке до МОСА - как умеренно загрязненная, у н.п.Королищевичи (ниже МОСА) - очень грязная, а около н.п.Свислочь - снова как умеренно загрязненная.

В последние годы по данным санитарно-эпидемиологического надзора от 11 до 22% проб поверхностных вод не соответствуют нормативам. [12]

4.3 Мониторинг сбросов сточных вод в бассейны рек Западная Двина и Свислочь

Мониторинг сбросов сточных вод в поверхностные водные объекты в 2008 г. проводился на 127 предприятиях. [12]

В соответствии с нормативными документами, регламентирующими порядок проведения наблюдений, объектами локального мониторинга являются сбросы сточных вод в поверхностные водоемы. Наблюдения осуществлялись:

- в местах выпуска сточных вод в водные объекты (выполнено около 57 тыс. определений загрязняющих веществ);

- в контрольных створах водного объекта, расположенных выше (фоновый створ) и ниже по течению источника сброса сточных вод (выполнено более 105 тыс. определений загрязняющих веществ).

Перечень загрязняющих ингредиентов и их допустимые концентрации (ДК) в сточных водах для каждого конкретного предприятия определяются территориальными органами Минприроды с учетом характера источника вредного воздействия на поверхностные воды в соответствии с выданными природопользователям разрешениями на специальное водопользование. Периодичность выполнения наблюдений определена Инструкцией о порядке проведения локального мониторинга окружающей среды.

В 2008 г. объем сбросов сточных вод в поверхностные водные объекты составил 990,0 млн. м3 и уменьшился по сравнению с предыдущим годом на 48,0 млн. м3. Отмечено дальнейшее снижение сбросов нормативно-очищенных сточных вод до 709,0 млн. м3, и объем этой категории вод стал наименьшим за наблюдаемый период. Сбросы нормативно-чистых вод по сравнению с предыдущим годом практически не изменились. Вместе с тем, в 2008 г. увеличился объем сбросов недостаточно очищенных сточных вод до 11,0 млн. м3, что на 20% больше, чем в 2007 г. Объем сточных вод, сбрасываемых объектами, включенными в сеть наблюдений локального мониторинга, составляет более 90% суммарного объема сточных вод (без учета сброса прудового рыбного хозяйства).

В пределах бассейна р. Западная Двина наблюдения за сбросами сточных вод проводились на 21 объекте. В течение года экологическими службами предприятий было выполнено около 8,6 тыс. определений загрязняющих веществ. Количество определений с превышениями нормативов содержания загрязняющих веществ в 2008 г. составило 2% от общего числа выполненных анализов и уменьшилось по сравнению с 2007 г. в 2,2 раза.

Превышения нормативных требований были зарегистрированы на 14 объектах, причем наибольшее число нарушений нормативов в сбросах сточных вод приходится на ОАО «Верхнедвинский маслосырзавод» (с июня 2008 г. на данном предприятии начаты работы по реконструкции очистных сооружений). Анализ мониторинговых данных показал, что основными загрязнителями являлись фосфор фосфатный, взвешенные вещества, азот нитритный, азот аммонийный (рис. 12).

Анализ качества поверхностных вод в контрольных створах р. Западная Двина, расположенных выше/ниже сброса сточных вод, показал, что сбросы сточных вод от объектов локального мониторинга в 2008 г. незначительно повысили содержание загрязняющих веществ в реке. Так, в контрольном створе ниже сброса сточных вод УП «Витебскводоканал» концентрации основных загрязняющих веществ увеличились в 1,1-1,4 раза. Явного негативного влияния сбросов сточных вод от предприятий химической промышленности (ОАО «Нафтан» и завода «Полимир») по биогенным и легкоокисляемых органическим (по БПК5) веществам не выявлено. [12]

Наибольшую антропогенную нагрузку испытывали водотоки бассейна р. Западная Двина в контрольном створе:

р. Ушача (ниже выпуска УП ЖКХ ??Ушачского района увеличились концентрации азота аммонийного в 2,2 раза);

ручья, впадающего в оз. Лядно (ниже ??выпуска КУПП «Боровка» отмечено увеличение содержания в воде фосфатов в 5 раз, азота аммонийного в 3,1 раза, азота нитритного в 15,5 раза);

р. Мяделка (ниже выпуска УП ЖКХ ??Поставского района возросли концентрации взвешенных веществ и азота аммонийного в 1,5 раза, азота нитратного в 2 раза, азота нитритного в 3 раза).

Рисунок 12. Структура выявленных превышений в сбросах сточных вод (бассейн р. Западная Двина), 2008 г.

Сброс нормативно-очищенных сточных вод МОС УП «Минскводоканал» составил 196,95 млн. м3 (20% от общереспубликанского объема сброса) и уменьшился по сравнению с 2007 г. на 11,6%. На данном объекте в сбросах сточных вод на выпуске в р. Свислочь отмечается дальнейшее снижение среднегодовых концентраций БПК5, взвешенных веществ, азота аммонийного, фосфора фосфатного, а также хрома общего и никеля (рис. 13).

Рисунок 13. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в сбросах сточных вод МОС УП «Минскводоканал» (водоприемник - р. Свислочь)

Река Свислочь, среди рек республики, испытывает наибольшую техногенную нагрузку ниже выпуска сточных вод Минской очистной станции УП «Минскводоканал». В 2008 г. в контрольном створе ниже сброса сточных вод увеличились концентрации БПК5, нефтепродуктов, взвешенных веществ, СПАВ (анион.) в 1,3 раза, свинца - в 1,5 раза, цинка - в 2 раза, фосфора фосфатного - в 6 раз, азота аммонийного - в 8,3 раза. При этом концентрации БПК5, нефтепродуктов, азота аммонийного, азота нитритного, фосфора фосфатного, хрома общего и цинка фиксировались выше предельно допустимых концентраций химических веществ в воде рыбохозяйственных водных объектов. [12]

Анализ мониторинговых данных показал, что в воде р. Свислочь наметилась устойчивая тенденция к снижению содержания легкоокисляемых органических веществ и азота аммонийного (рис. 14).

Рисунок 14. Динамика среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в контрольных створах р. Свислочь, расположенных выше/ниже сброса сточных вод МОС УП «Минскводоканал»

Заключение

В данной курсовой работе были рассмотрены некоторые способы очистки сточных и природных вод от тяжелых металлов: сорбционная очистка, методом натрий-катионирования. Кроме них существует множество других методов: очистка известкованием и отстаиванием, обработка сточных вод отходами металлургической промышленности (феррохромовый шлак, карбидный шлам), обработка сульфидом натрия. Из этих методов можно сделать вывод, что процесс очистки сточных вод от тяжелых металлов в труднорастворимые соединения и выделение труднорастворимых соединений в осадок. Каждый из методов имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Важно отметить, что тяжелые металлы являются одними из самых опасных загрязнителей. Их избыток сильно влияет на окружающую среду, зачастую вызывая необратимые изменения.

Тяжелые металлы имеют свойство накапливаться в растительных и животных тканях, принося вред организму. Отдельно влияние каждого металла было рассмотрено в разделе 2.1.

Были приведены некоторые данные о состоянии водных ресурсов Беларуси. Были рассмотрены, например, бассейны рек Западная Двина и Свислочь. Результаты мониторинга 2008 года были приведены в разделе 4.

В заключение, следует рассмотреть тот факт, что в нашей стране развита химическая и металлургическая промышленность. Поэтому необходимо стремиться совершенствовать методы очистки, создавать на их основе новое оборудование.

Литература

1. Персикова Т.Ф. Тяжелые металлы и окружающая среда/ Белорус. с.-х. акад. - Горки: БСХА, 1995. - с. 5 - 26

2. Андреева, Н. П. применение комплексных сорбентов для очистки сточных вод от крупномолекулярных органических соединений и ионов тяжелых металлов / Андреева Наталья Петровна. - Москва, 2006.

3. Вехотко, Т.И. Химия и микробиология природных и сточных вод. - Л.: ЛИИЖТ, 1977.

4. Коган, Б.И. Современные методы очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов / [Б.И. Коган]. - М.: Цветметинформация. - (обзорная информация: Серия ”Охрана окружающей среды”).

5. Анализ природных и сточных вод / В.А. Голосницкая, Е.В. Коваленко, А.В. Кадомцева, Н.А. Кирьянова. - Новочеркасск: НПИ, 1979.

6. Климов, И.Т. Химико-спектральное определение микроэлементов (тяжелых металлов) в природных водах с применением концентрирования экстракцией / Гидрохим. Ин-т. - Новочеркасск, 1961.

7. Подтероб, А.П. Очистка воды / А.П. Подтероб // Хiмiя: праблемы выкладання. - 2008. - №9. - с. 26-35.

8. Захаров, М.С. Электрохимические методы анализа природных и сточных вод / Отв. Ред. Б.И. Пещевицкий. - Новосибирск: Наука. Сиб. Отд-ние, 1985.

9. Батуева, Д.М. Определение содержания ионов тяжелых металлов в воде методом инверсионной вольтамперометрии / Батуева Д.М., Гомбоева С.В. - Улан-Удэ, 2003.

Размещено на Allbest.ru