|
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………………………………………………………...........................3
ГЛАВА 1. Пресная вода …………………………………………………………………………………………………………………………………………4
ГЛАВА 2. Загрязнение водоемов и их последствия …………………………………………………………………………………………..5
2.1 Загрязнение пресных вод ……………………………………………………………………………………………………………………………….6
2.2 Нарушение состояния экосистем ……………………………………………………………………………………………………………………8
ГЛАВА 3. Методы очистки пресной воды …………………………………………………………………………………………………………..8
3.1 В промышленности ……………………………………………………………………………………….....................................................9
3.1.1 Химическое обессоливание на ионообменных смолах ………………………………………………….........................9
3.1.2 Очистка воды от механических примесей, нефтепродуктов (масел) и
мелкодисперсных продуктов коррозии …………………………………………………………………………………………………..12
3.1.3 Очистка воды от растворенных газов (деаэрация)………………………………………………………………………………..12
3.1.4 Термическое обессоливание воды ……………………………………………………………………………………………………….13
3.1.5 Водоподготовительная установка Курской АЭС (ХВО) ………………………………………………………………………….13
3.1.6 Конденсатоочистка ………………………………………………………………………………………………………………………………..16
3.2 В бытовой сфере ……………………………………………………………………………………………………………………………………………16
3.2.1 Схема очистки питьевой воды системой муниципальных водоканалов
России ……………………………….……………………………………………………………………………………………………………………….17
3.2.2 Почему нельзя пить воду из-под крана? ...................................................................................................17
3.2.3 Фильтры для очистки питьевой воды ……………………………………………………………………………………………………19
3.2.4 Лабораторные исследования воды в Курчатовском водохранилище …….………………………………………….19
3.2.5 Школьные лабораторные исследования питьевой воды …………………………………………………………………….20
ГЛАВА 4. Нанотехнологии в очистке питьевой воды ……………………………………………………………………………………….24
4.1 УСВР - углеродная смесь высокой реакционной способности ……………………………………………………………………24
4.1.1 Что такое УСВР? ...........................................................................................................................................24
4.1.2 Метод получения УСВР из слоистых углеродных соединений (СУС), разработанный В.И.Петриком..25
4.1.3 Фуллерены и наноструктуры УСВР ………………………………………………………………………………………………………..27
4.1.4 Основные физико-химические свойства УСВР ………………………………………………………………………………………29
4.1.5 УСВР и терморасширенный графит (ТРГ) ………………………………………………………………………………………………29
4.1.6 УСВР как сорбент ……………………………………………………………………………………………………………………………………31
4.1.6 Уникальные сорбционные свойства УСВР …………………………………………………………………………………………….31
4.1.7 УСВР как фильтр ……………………………………………………………………………………………………………………………………..34
4.1.8 Как УСВР очищает воду от бактерий и вирусов …………………………………………………………………………………….34
4.1.9 Области применения УСВР …………………………………………………………………………………………………………………….38
4.2 Фильтры "ГЕРАКЛ" …………………………………………………………………………………………………………………………………….….39
4.2.1 Наливные фильтры "Геракл" ………………………………………………………………………………………………………………..40
4.2.2 Очистка промышленных стоков и нефтесодержащих вод …………………………………………………………………..45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ (ВЫВОДЫ) ……………………………………………………………………………………………………………………………………46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………………………………………………………………………………………………………47
|
|
Конец 20-ого и начало 21-ого столетий характеризуются интенсивным ростом населения Земли, развитием урбанизации. Появились города-гиганты с населением более 10-ти млн. человек. Развитие промышленности, транспорта, энергетики, индустриализация сельского хозяйства привели к тому, что антропогенное воздействие на окружающую среду приняло глобальный характер.
Повышение эффективности мер по охране окружающей среды связано прежде всего с широким внедрением ресурсосберегающих, малоотходных и безотходных технологических процессов, уменьшением загрязнения воздушной среды и водоемов. Охрана окружающей среды представляет собой весьма многогранную проблему, решением которой занимаются, в частности, инженерно-технические работники практически всех специальностей, которые связаны с хозяйственной деятельностью в населенных пунктах и на промышленных предприятиях, которые могут являться источником загрязнения в основном воздушной и водной среды.
Водная среда включает поверхностные и подземные воды. Поверхностные воды в основном сосредоточены в океане, содержанием 1 млрд. 375 млн. кубических километров-около 98% всей воды на Земле. Поверхность океана (акватория) составляет 361 млн. квадратных километров. Она примерно в 2,4 раза больше площади суши территории, занимающей 149 млн. квадратных километров. Вода в океане соленая, причем большая ее часть (более 1 млрд. Кубических километров) сохраняет постоянную соленость около 3,5% и температуру, примерно равную 3,7 o С. Заметные различия в солености и температуре наблюдаются почти исключительно в поверхностном слое воды, а также в окраинных и особенно в средиземных морях. Содержание растворенного кислорода в воде существенно уменьшается на глубине 50-60 метров.
Подземные воды бывают солеными, солоноватыми (меньшей солености) и пресными; существующие геотермальные воды имеют повышенную температуру (более 30'С). Для производственной деятельности человечества и его хозяйственно-бытовых нужд требуется пресная вода, количество которой составляет всего лишь 2,7% общего объема воды на Земле, причем очень малая ее доля (всего 0,36%) имеется в легкодоступных для добычи местах. Большая часть пресной воды содержится в снегах и пресноводных айсбергах, находящихся в районах в основном Южного полярного круга. Годовой мировой речной сток пресной воды составляет 37,3 тыс. Кубических километров. Кроме того, может использоваться часть подземных вод, равная 13 тыс. Кубическим километрам. К сожалению, большая часть речного стока в России, составляющая около 5000 кубических километров, приходится на малоплодородные и малозаселенные северные территории. При отсутствии пресной воды используют соленую поверхностную или подземную воду, производя ее опреснение или гиперфильтрацию: пропускают под большим перепадом давлений через полимерные мембраны с микроскопическими отверстиями, задерживающими молекулы соли. Оба эти процесса весьма энергоемки, поэтому представляет интерес предложение, состоящее в использовании в качестве источника пресной воды пресноводных айсбергов (или их части), которые с этой целью буксируют по воде к берегам, не имеющим пресной воды, где организуют их таяние. По предварительным расчетам разработчиков этого предложения, получение пресной воды будет примерно вдвое менее энергоемки по сравнению с опреснением и гиперфильтрацией. Важным обстоятельством, присущим водной среде, является то, что через нее в основном передаются инфекционные заболевания (примерно 80% всех заболеваний). С целью борьбы с распространением заболеваний через водную среду Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила текущее десятилетие десятилетием питьевой воды. На Земле практически не осталось мест, где можно найти чистую природную воду, пригодную для питья.
В связи с чем замечено увеличение числа исследовательских работ, направленных на создание методик и технологий очистки пресных вод. Однако, по-нашему мнению, физико-химическим методам очистки воды не уделяется должного внимания, что понимается нами как проблема исследования.
Нахождение путей решения этой проблемы и стало целью нашего исследования. Объектом нашего исследования стала пресная вода. Предметом нашего исследования являются физико-химические методы очистки пресной воды.
В соответствии с вышесказанным, мы определились с задачами своего исследования:
1. Определиться в понимании необходимости и неизбежности очистки пресной воды.
2. Изучить методики проведения очистки пресной воды.
3. Выявить наиболее значимые, дешевые, безопасные физико-химические методы очистки пресной воды.
4. Определить экспериментальным путем возможность использования физико-химических методов для очистки воды.
Научная новизна результатов исследования состоит в том, что в нем физико-химические методы очистки пресной воды рассматриваются как наиболее значимые, дешевые и безопасные.
Теоретическая значимость результатов исследования состоит в том, что оно вносит в клад в дальнейшее развитие теории использования физико-химических знаний для мониторинга окружающей среды и технологий очистки пресной воды.
Практическая ценность работы связана с возможностью использования разработанных методических рекомендаций и результатов исследования в практике очистки пресных вод. Полученные в ходе исследования результаты и выводы могут являться теоретической базой для создания организационных, содержательных и методических основ конструирования процесса очистки пресных вод.
Достоверность и обоснованность результатов исследования определяется обоснованностью исходных теоретико-методологических позиций, включающих обращение к смежным отраслям знаний (истории, физике, биологии, химии и др.); большим объемом выборки в проведении диагностирующего эксперимента; применением комплекса методов, релевантных предмету, целям, задачам исследования; устойчивости повторяемости результатов.
ГЛАВА 1. Пресная вода.
Пресные водные ресурсы существуют благодаря вечному круговороту воды. В результате испарения образуется гигантский объем воды, достигающий 525 тыс. км в год. (из-за неполадок шрифта объемы воды указаны без кубометров
86% этого количества приходится на соленые воды Мирового океана и внутренних морей -- Каспийского. Аральского и др.; остальное испаряется на суше, причем половина благодаря транспирации влаги растениями. Каждый год испаряется слой воды толщиной примерно 1250 мм. Часть ее вновь выпадает с осадками в океан, а часть переносится ветрами на сушу и здесь питает реки и озера, ледники и подземные воды. Природный дистиллятор питается энергией Солнца и отбирает примерно 20% этой энергии.
Всего 2% гидросферы приходится на пресные воды, но они постоянно возобновляются. Скорость возобновления и определяет доступные человечеству ресурсы. Большая часть пресных вод -- 85% -- сосредоточена во льдах полярных зон и ледников. Скорость водообмена здесь меньше, чем в океане, и составляет 8000 лет. Поверхностные воды суши обновляются примерно в 500 раз быстрее, чем в океане. Еще быстрее, примерно за 10--12 суток, обновляются воды рек. Наибольшее практическое значение для человечества имеют пресные воды рек.
Запасы пресной воды потенциально велики. Однако в любом районе мира они могут истощиться из-за нерационального водопользования или загрязнения. Число таких мест растет, охватывая целые географические районы. Потребность в воде не удовлетворяется у 20% городского и 75% сельского населения мира. Объем потребляемой воды зависят от региона и уровня жизни и составляет от 3 до 700 л в сутки на одного человека. Потребление воды промышленностью также зависит от экономического развития данного района. Например, в Канаде промышленность потребляет 84% всего водозабора, а в Индии -- 1%. Наиболее водоемкие отрасли промышленности -- сталелитейная, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная и пищевая. На них уходит почти 70% всей воды, затрачиваемой в промышленности. В среднем в мире на промышленность уходит примерно 20% всей потребляемой воды. Главный же потребитель пресной воды -- сельское хозяйство: на его нужды уходит 70--80% всей пресной воды. Орошаемое земледелие занимает лишь 15--17% площади сельскохозяйственных угодий, а дает половину всей продукции. Почти 70% посевов хлопчатника в мире существует благодаря орошению.
Суммарный сток рек СНГ (СССР) за год составляет 4720 км. Но распределены водные ресурсы крайне неравномерно. В наиболее обжитых регионах, где проживает до 80% промышленной продукции и находится 90% пригодных для сельского хозяйства земель, доля водных ресурсов составляет всего 20%. Многие районы страны недостаточно обеспечены водой. Это юг и юго-восток европейской части СНГ , Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири и Казахстана, и некоторые другие районы Средней Азии, юг Забайкалья, Центральная Якутия. Наиболее обеспечены водой северные районы СНГ, Прибалтика, горные районы Кавказа, Средней Азии, Саян и Дальнего Востока.
Сток рек изменяется в зависимости от колебаний климата. Вмешательство человека в естественные процессы затронуло уже и речной сток. В сельском хозяйстве большая часть воды не возвращается в реки, а расходуется на испарение и образование растительной массы, так как при фотосинтезе водород из молекул воды переходит в органические соединения. Для регулирования стока рек, не равномерного в течение года, построено 1500 водохранилищ (они регулируют до 9% всего стока). На сток рек Дальнего Востока, Сибири и Севера европейской части страны хозяйственная деятельность человека пока почти не повлияла. Однако в наиболее обжитых районах он сократился на 8%, а у таких рек, как Терек, Дон, Днестр и Урал, -- на 11--20%. Заметно уменьшился водный сток в Волге, Сырдарье и Амударье. В итоге сократился приток воды к Азовскому морю -- на 23%, к Аральскому -- на 33%. Уровень Арала упал на 12,5 м.
Ограниченные и даже скудные во многих странах запасы пресных вод значительно сокращаются из-за загрязнения. Обычно загрязняющие вещества разделяют на несколько классов в зависимости от их природы, химического строения и происхождения.
|
На уровень вверх
Купить