Ответы по экологии1. 1. Предмет экологии. История развития экологии

• Название: 1. Предмет экологии. История развития экологии
• Анкор: Ответы по экологии1.doc
• Дата: 16.03.2018
• Размер: 1.93 Mb.
• Имя файла: Ответы по экологии1.doc
• Тип: Документы; #16743
• Категория: Экология
• страница: 4 из 7

47. Контроль и управление качеством воды в водных объектах:

а) ПДК загрязняющих веществ;

б) предельно-допустимая нагрузка на водный объект (ПДН), чем она определяется; в) предельно-допустимый сброс (ПДС). Понятие о ХПК и БПК.

а) для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию вещества выше которой вода становится неприродной для одного или нескольких видов водопользования.

б) степень предельно допустимого загрязнения воды определяется его физическими особенностями (температурой, скоростью течения), а так же способность к нейтрализации примеси, есть предельно допустимая нагрузка на водный объект ПДН, так как использование воды связано с её изъятием, а значит с угрозой истощения водного объекта, разрушение его экологической системы.

в) Сброс сточных вод должен осуществляться до уровня саморазгрузки. Либо сточные воды должны очищаться или разбавляться перед сбросом, либо рассеиваться сразу после сброса до установления норматива.

ПДС – устанавливается санэпидем службой для каждого предприятия с учетом:

а) ПДК вредного вещества

б) осимиллирующие способности водного объекта

в) сброс других производств

г) скорости течения воды

д) с учетом хим. состава и рельефа.

ХПК – хим. потребл. кислорода. Определяется как количество кислорода потребляемого при хим. окислении под воздействием окислителей, содержащихся в воде органич и неорганич веществ.

БПК – биологическая потребляемость кислорода. Это количество кислорода, израсходованного за определенный промежуток времени (5, 20 суток) на аэробное биохимич окисление, то есть на разложение органич соединений микроорганизмами.

48.Защита гидросферы.

1) Развитие безотходных и безводных технологий, систем замкнутого водоснабжения

2) очистка сточных вод

3) очистка и обеззараживание поверхностных вод, использующихся для водоснабжения.

4) закачка сточных вод в глубокие водоносные горизонты.

49. Механические методы очистки сточных вод: процеживание, отстаивание, фильтрация, центрифугирование. Типовое оборудование.

Механические методы применяются как первая стадия в общей схеме очистки сточных вод. Выбор механического метода очистки осуществляется с учётом размера взвешенных частиц. Механическая очистка состоит из:

1. 
   процеживания через решётки
   
2. 
   отстаивание – преаэрацией, биокоагуляцией, осветвлением во взвешенном слое ( отстойники - осветлители) или в тонком слое (тонкослойные отстойники), а также с помощью гидроциклонов.
   
3. 
   фильтрование – пропускание воды через слой различного зернистого материала(кварцевого песка, гранитного щебня, дробленого антрацита и керамзита, горелых пород и других материалов) или через сетчатые барабанные фильтры микрофильтры, через высокопроизводственные напорные фильтры и фильтры с плавающей загрузкой.
   
4. 
   Центрифугирование
   

Типовое оборудование для механической очистки – решетки, отстойники, фильтры, гидроциклы, центрифуги, жидкостные сепараторы.
50. Химические методы очистки: комплекеообразования, нейтрализации, осаждения, окисления-восстановления Примеры используемых реакций.

Химические методы обработки сточных вод основаны на применение химических реакций. В результате которых загрязнения превращаются в соединения безопаснее для потребителя или легко выделяются в виде осадков. В особую группу химических методов следует выделить хлорирование и озонирование сточных вод, содержащих органические примеси, а также цианиды и другие пахнущие не органические вещества. Хлорирование и озонирование наиболее часто применяют для доочистки и обезвреживания питьевой воды на городских водопроводных станция.

1. 
   Осаждение – это отделение определяемого компонента от сопутствующих веществ путем перевода его в осадок._+_{ } + _
   
2. 
   окисления-востановления – объединяют многочисленную группу окислительно-восстановительных реакций. _ +6_ + 14 _ 2_ + 6 _ + 7 _O
   
3. 
   Комплексообразования – используют реакции образования координационных соединений. 2KCN +_{ } + 4 KCN + _[_]
   

3_[_] +4_{ }]3 + 12 KCl.

4. 
   Нейтрализация – 2HCl + CaO +_O Ca _ + 2_O
   

51. Физико-химические методы очистки: флотация, коагуляция, адсорбция, ионный обмен, обратный осмос, ультрафильтрация, электрохимические методы. Сущность и особенности каждого метода.

Флотация - процесс молекулярного прилипания частиц флотируемого

материала к поверхности раздела двух фаз, обычно газа (чаще воздуха; и жидкости, обусловленный избытком свободной энергии поверхностных пограничных слоев, а также поверхностными явлениями смачивания.

Процесс очистки производственных сточных вод, содержащих ПАВ, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые материалы, методом флотации заключается в образовании комплексов "частицы-пузырьки", всплывании этих комплексов и удалении образовавшегося пенного слоя с поверхности

обрабатываемой жидкости Прилипание частицы, находящейся в ней, к поверхности газового пузырька возможно только тогда, когда наблюдается

несмачивание или плохое смачивание частицы жидкостью. Внешним проявлением способности жидкости к смачиванию является величина поверхностного натяжения ее по границе с газовой фазой, а также разность полярностей на границе жидкой и твердой фаз. Процесс флотации идет

-эффективно при поверхностном натяжении воды не более (60-65)-10-³ Н/м. Большое значение при флотации имеют размер, количество и равномерность распределения воздушных пузырьков в сточной воде. Оптимальные размеры

воздушных пузырьков 15-30 мкм, а максимальные -100-200 мкм.

Адсорбционный метод - один из наиболее доступных в эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной, химической, нефтехимической, кстильной и других отраслей промышленности.

Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Преимуществами этого метода являются возможность адсорбции веществ многокомпонентных смесей и высокая Эффективность очистки, особенно слабо концентрированных сточных вод. Сорбциониые методы весьма эффективны для извлечения из сточных вод ценных растворенных веществ с их последующей утилизацией и использования очищенных сточных вод в системе оборотного водоснабжения промышленных предприятий.

В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, опилки, торф, коксовую мелочь, силикагели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Активность сорбента характеризуется количеством поглощаемого вещества на единицу объема или массы сорбента (кг/м³, кг/кг).

Обратный осмос (гиперфильтрация) - процесс молекулярного разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично Молекулы либо ионы растворенного вещества. При приложении давления выше осмотического (равновесного) осуществляется перенос растворителя в обратном направлении (от раствора к чистому растворителю через мембрану) и обеспечивается достаточная селективность очистки. Необходимое давление, превышающее осмотическое давление растворенного вещества в растворе, составляет при концентрации солей % 0,1-1 МПа и при концентрации солей 20-3 0 г/л 5-10 МПа. Ультрафильтраця - мембранный процесс разделения растворов осмотическое давление которых мало. Этот метод используется при отделении сравнительно высокомолекулярных веществ, взвешенных -коллоидов. Ультрафильтрация по сравнению с обратным осмосом высокопроизводительный процесс, так как высокая проницаемость мембран достигается при давлении 0,2-1 МПа. ^
Коагуляция – способность дисперсных систем выделяться на растворе под влиянием внешних воздействий. Вещества, обуславливающие коагуляцию называются коагулянтами. Центробежное отделение твердой фазы под действием центробежных и центростремительных сил происходит таких аппаратах, как центрифуги и гидроциклоны.

Применяется для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоидных примесей.

Al⁺³ +H₂O = Al(OH)²⁺ + H⁺

Al(OH)²⁺ + H₂O = Al(OH)₂⁺² + H⁺

Al(OH)²⁺ + H₂O = Al(OH)⁺³ + H⁺
Коагуляция. Для очистки стоков от мелкодисперсных и коллоид примесей используют их удаление с помощью коагулянтов и флокулянтов. Коагуляцию осуществляют непосредственно после удаления крупных взвесей.

При очистке питьевых и сточных вод в качестве коагулянтов используют соли алюминия, соли железа и их смеси в разных пропорциях. Реже применяют соли магния, цинка и титана. На станциях в специальных баках, защищенных от коррозии, готовят рабочие растворы коагулянтов определенной концентрации и дозируют их в обрабатываемую воду.

Ионообменный метод - процесс обмена ионами, находящимися в

растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы -

ионита.

Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена

позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка,

(фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и

радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых

концентраций с последующим ее использованием в технологических

процессах или в системах оборотного водоснабжения.

По знаку заряда обменивающихся ионов иониты делят на катеониты и аниониты, проявляющие соответственно кислотные и основные свойства. Иониты подразделяются на природные и искусственные или синтетические. Практическое значение имеют неорганические природные и искусственные (алюмосиликаты, гидроокиси и соли многовалентных металлов; применяются также иониты, полученные химической обработкой угля, целлюлозы и лигнина.

Однако ведущая роль принадлежит синтетическим органическим ионитам - ионообменным слюдам.

Важнейшим свойством ионитов является их подготовительная способность, так называемая обменная емкость. (Полная емкость ионита (количество находящихся в сточной воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м³ ионита до полного насыщения. Рабочая емкость ионита - количество находящихся в воде грамм-эквивалентов ионов, которое может поглотить 1 м³ ионита до начала проскока в фильтрат поглощаемых ионов.

Электрохимические методы. Для очистки сточных вод применяют электрохимическое окисление или восстановление, электрофлотацию, электрофорез, электродиализ и электрокоагуляцию.

Общим для всех методов является осуществление электролиза сточных вод, при котором имеет место направленное движение ионов и заряженных дисперсных частиц и протекание реакций окисления на аноде и восстановления на катоде.

Электрохимическое окисление на индифферентном аноде (графит, титан, покрытый оксидами рутения, свинца и др.) различных органических соединений происходит путем образования окислителей С1₂,О₂ ClO

которые способствуют разложению органических веществ

обрабатываемой сточной воды. Электрохимическим окислением можно

удалить фенолы, цианид-ионы и др. Электрохимическим вост. на катоде можно удалить из сточных металлы сполож-ым значением электродного потенциала, такие как Hg2+, Cr2+,Pb2+, Ni2+, можно восстановить непредельные

органические соединения, осуществить восстановление соединений Сr6+ до Сr3+ и др.

процесс электрохимического восстановления и окисления в

значительной степени определяется электролита и величиной рН сточных вод, условиями проведения электролиза.

При электрофлотации на катоде и аноде образуются пузырьки водорода и кислорода, которые оказывают флотационное действие Прилипая к частицам дисперсной фазы, поднимают их на поверхность.

Очистка сточных вод электрофорезом и электродиализам основана на использовании направленного движения ионов и заряженных частиц

процессе электролиза. Осуществляют такую очистку с помощью селективных ионообменных мембран (электродиализ) или фильтрующих материалов (электрофорез).

Электрокоагуляция. В процессе анодного растворения образуется коагулянты - гидроксиды металлов, которые снижают поверхностный заряд частиц под воздействием электрического поля.

В электролитах, содержащих активирующие ионы такие как С1-,Вr-, стальной электрод при наложении электрического поля ионизируется по реакции

Fe° - е + Н₂0 = Fe(OH)адс + Н⁺ ;

Fе(ОН)_адс - е + Н₂0= Fe(OH)_2адс+ Н⁺.

В результате анодного растворения и последующего

происходит накопление коагулирующего компонента. Гидроксид Fe(OH)2 образуется при рН > 4,5 и потенциале 0,8 В виде коллоидного раствора.

52. Биологическая очистка сточных вод. Факторы, влияющие на эффективность биологической очистки.

Биологическая очистка. Биологическое окисление осуществляется сообществом микроорганизмов, включающим множество различных бактерий, простейших и ряд более высокоорганизованных организмов, связанных между собой единый комплекс сложными взаимоотношениями. Главенствующая роль в том сообществе принадлежит бактериям.

1. аэробный

2. анаэробный

При термической очистке сжигают, жидки отходы нефтепродуктов и других горючих веществ в печах и горелках.

1. огневое концентрирование

2. огневое обезвреживание

Большое влияние на биологическое окисление оказывает кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде. Токсичное действие на биологические процессы могут оказывать органические и неорганические вещества. Биологическая очистка сточных вод может осуществляться как в естественных условиях (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды), так и в специальных сооружениях (аэротенки, метантенки).
Использование бактерий для очистки вод.

Органические вещества + O₂ + N + P (микроорганизмы) + CO₂ + H₂ + биологически не окисляемые растворимые вещества.

Факторы влияющие на биологическую очистку:

• 
  концентрация водородных ионов (pH)
  
• 
  кислородный режим и наличие токсичных веществ в среде
  

53. Литосфера, её состав и строение.

Земля является частью Солнечной системы и имеет форму геоида, т.е. фигуры, ограниченной поверхностью океана, мысленно продолженной через материки таким образом, что она всюду остается перпендикулярной к направлению силы тяжести. От поверхности отсчитывается «высота над уровнем моря». Форма геоида близка к земному эллипсоиду вращения, большая полуось которого (радиус экватора) - 6378,160 км, малая полуось (полярный радиус) - 6356,777 км, средний радиус Земли, принимаемой за шар, -6371,032 км, длина окружности по мервдиану - 40008,55 км, площадь поверхности - 510,2 млн км², объем - 1,083-1012 км³, масса - 5976 1021 кг, средняя плотность — 5518 кг/м³.

Земля состоит из центрального тяжелого ядра, мантии и земной коры Или литосферы (рис. ).

Литосфера - твердая оболочка Земли глубиной 50-100 км, состоит из осадочного слоя - 15-25 км, гранитного - 25-30 км и базальтового — 2-15 км. Земная кора, сложенная осадочными и кристаллическими породами, образует сплошную оболочку, 2/3 которой покрыто водами морей и океанов. Кора Земли глубиной от 7 км (под океаном) до 40 км (под континентом) составляет 0,42 % общей массы и 0,85 % общего объема планеты.

По физическим свойствам земная кора делится на два типа материковый и океанический. Земная кора материкового типа - равнинных и горных районов - богата кремнием и алюминием, характерными для пород группы гранита. Мощность гранитного слоя увеличивается в горах. Океанический тип земной коры представлен породами типа базальта с преобладанием кремния и магния. Здесь гранитный слой отсутствует, а мощность базальтового слоя доходит до 15 км.

У нижней границы земная кора на глубинах 40-100 км приобретает пластический характер из-за большого давления и высоких температур. Ниже расположено подкорковое вещество, которое по физическим свойствам одинаково как под океанами, так и под материками. Эту однородную оболочку называют мантией.

В центральной области Земли на глубине 2900 км расположено ядро, которое, по расчетам и предположениям, состоит из вещества, находящегося в жидком состоянии.

Средняя плотность Земли составляет 5,52 г/см³, причём средняя

плотность осадочных пород - 2,5-2,8, а пород, богатых железом, - 2,9-3,0

г/см³. Высокая средняя плотность Земли объясняется наличием внутри неё

тяжёлого металлического ядра, радиусом порядка 3 000 км и плотностью от 9

до 11 г/см³. На рис. 5.2 представлено распределение плотности вещества

внутри Земли.