Methoden gebruikt in water- en afvalwatertechniek

Kwantitatieve metingen van verontreinigende stoffen zijn noodzakelijk voordat de waterverontreiniging kan worden beheerst. Analytische methoden die worden gebruikt in water- en afvalwatertechniek zijn standaardmethoden die worden gegeven door APHA (American Public Health Association).

I. Opgeloste zuurstof:

De hoeveelheid zuurstof opgelost in water wordt meestal gemeten met een zuurstofsonde of de oude standaard natte techniek, de Winkler Opgeloste Zuurstof Test. Deze test is de standaard waarop alle andere methoden worden vergeleken.

De chemie van Winkler-test is als volgt:

Mn ++ ionen toegevoegd aan het monster worden gecombineerd met de beschikbare zuurstof

Mn ++ + 02 → 7 Mn02 vormt een neerslag.

Jodide-ionen worden toegevoegd en het mangaanoxide reageert met de jodide-ionen om jodium te vormen.

MnO 2 +2 1 + 4H + → Mn ++ + I 2 + 2H 2 0

De hoeveelheid jodium wordt gemeten door titratie met natriumthiosulfaat.

1 2 + 2S 2 O 3 → S 4 O 6 - + 21 -

Alle opgeloste zuurstof combineert met Mn ++ zodat de hoeveelheid Mn02 recht evenredig is met de zuurstof in de oplossing. Er zijn enkele nadelen met deze test. Eén, chemische interferentie en ten tweede, om een ​​nat laboratorium naar het laboratorium te brengen of monsters naar het laboratorium te brengen en ten derde, risico van verlies of toename van zuurstof tijdens transport. Al deze problemen worden overwonnen door een opgeloste zuurstofelektrode te gebruiken, vaak een sonde genoemd.

De eenvoudigste sonde. Wordt getoond in Fig. 2.15 en de werking is die van een galvanische cel. Als lood- en zilverelektroden in een elektrolytoplossing worden geplaatst met een micrometer ertussen, zou de reactie aan de lead-elektrode zijn

Pb + 2 OH 2 PbO + Hp + 2 e -

Bij de leidende elektrode worden elektronen vrijgemaakt die door de micrometer lopen naar de zilverelektrode waar de volgende reacties plaatsvinden.

2e - + l / 20 2 + H20 → 20H -

De reactie zou niet verdwijnen tenzij er vrije opgeloste zuurstof beschikbaar is en de micrometer geen stroom zou registreren. De kunst is om een ​​meter zo te construeren en te kalibreren dat de geregistreerde elektriciteit evenredig is aan de zuurstofconcentratie in de elektrolytoplossing.

II. Biochemische zuurstofbehoefte (BOD):

BOD wordt als indirecte maat voor de waterkwaliteit genomen. Het is in feite een maat voor de hoeveelheid zuurstof die microben nodig hebben, terwijl het afbreekbare organische materiaal wordt gestabiliseerd. Twee flessen worden gevuld met stromend water, meten de opgeloste zuurstof (DO) in één en plaatsen een andere in de stroom. Over een paar dagen wordt de tweede fles teruggehaald en de DO gemeten. Het verschil in zuurstofniveau was de BZV (als mg zuurstof gebruikt per liter monster). De BOD-test wordt uitgevoerd met een standaard BOD-fles (Fig. 2.16), in het donker op 2 gedurende 5 dagen (BOD's).

III. Chemisch zuurstofverbruik (CZV):

BOD-test duurt vijf dagen om uit te voeren. In COD worden organische stoffen chemisch geoxideerd in plaats van biologisch, dus in een kortere tijd. Aangezien bijna alle organische stoffen zijn geoxideerd in CZV-waarden zijn ze altijd hoger dan BZV's. Kaliumdichromaat wordt over het algemeen gebruikt als een oxidatiemiddel. Een bekende hoeveelheid van deze chemische stof wordt toegevoegd aan een afgemeten hoeveelheid monster en het mengsel wordt gekookt.

Cx Hy Oz + Cr 2 O 7 = HA C02 + Hp + Cr 3

Na koken met een zuur wordt de overmaat dichromaat gemeten door een reductiemiddel toe te voegen, gewoonlijk ferro-ammoniumsulfaat. Het verschil tussen het oorspronkelijk toegevoegde chromaat en het resterende chromaat is het chromaat dat wordt gebruikt voor het oxideren van de organische stoffen. Hoe meer chromaat er wordt gebruikt, hoe meer organische deeltjes in het monster en dus hoe hoger de CZV.

IV. Troebelheid:

Als water vuil is, dat wil zeggen dat lichttransmissie wordt geremd, staat het bekend als troebel water. De standaardmethode voor het meten van troebelheid is de Jackson Candle Troebelmeter die voor het eerst werd ontwikkeld in 1900. Hij bestaat uit een lange platte glazen buis waaronder een kaars wordt geplaatst. Er wordt troebel water in de glazen buis gegoten totdat de omtrek van de vlam niet meer zichtbaar is. De centimeters water in de buis worden vervolgens gemeten en vergeleken met de standaard troebelheidseenheid, dat wil zeggen

1 mg / 1 SiO2 = 1 eenheid → van troebelheid.

V. Solids:

Totaal vaste stoffen zijn de resten achtergebleven bij verdamping bij 100 ° C. Totaal vaste stoffen hebben twee fracties, de opgeloste vaste stoffen en de gesuspendeerde vaste stoffen. Gesuspendeerde vaste stoffen worden gescheiden van opgeloste stoffen door middel van een Gooch-kroes (Fig. 2.17). Deze smeltkroes heeft gaten op de bodem waarop een glasvezelfilter is geplaatst.

Het monster wordt met behulp van een vacuüm door de smeltkroes getrokken. Gesuspendeerde vaste stoffen worden op het filter achtergehouden, terwijl opgeloste fractie passeert. Als het aanvankelijke drooggewicht van de kroes en het filter bekend zijn, levert de aftrekking daarvan van het totale gewicht van de kroes, het filter en de gedroogde vaste stoffen die op het filter worden gevangen, het gewicht van de gesuspendeerde vaste stoffen op, uitgedrukt als mg / liter.

VI. Stikstof en fosfaten:

Organische stikstof (aminozuren en aminen) en anorganische (NH 3 ) stikstof worden analytisch gemeten met behulp van colorimetrie. Het ion in kwestie is gemaakt om te combineren met een bepaalde samenstelling om een ​​kleur te vormen. NH3 wordt bijvoorbeeld gecombineerd met Nessler-reagens om een ​​geelbruin colloïde te geven. De kleur wordt metrisch gemeten, waarbij de bekende NH 3 -concentratie als standaard wordt beschouwd.

Totale fosfaten worden gemeten door eerst het monster in een zuuroplossing te koken, waarbij alle fosfaten in anorganische vormen worden omgezet. Deze worden gemaakt om te reageren met een chemische stof om een ​​kleur te produceren die vervolgens aan fotometrie wordt onderworpen.

Vuilnisbeheer:

Biologisch afbreekbare verontreinigende stoffen alleen zijn niet verantwoordelijk voor waterverontreiniging, hoewel deze wijzen op vervuilingsniveau (via BOD-waarden). Daarnaast wordt een aanzienlijke belasting door vervuiling veroorzaakt door niet-afbreekbare of langzaam afbrekende verontreinigende stoffen, zoals zware metalen, minerale oliën, biociden, plastic materialen enz. Die in water worden gedumpt. Voor biologisch afbreekbare verontreinigende stoffen kan vervuiling aan de bron worden beheerst door hun behandeling voor hergebruik en recycling. De niet-afbreekbare giftige stoffen kunnen met geschikte methoden uit het water worden verwijderd. Naast deze methoden moeten bepaalde normen, voorwaarden en vereisten juridisch worden afgedwongen door de regering. via Handelingen. (Environment Act, 1986).

De verschillende manieren / technieken die worden voorgesteld voor de beheersing van waterverontreinigingen zijn als volgt:

(I) Stabilisatie van ecosystemen:

Dit is de meest wetenschappelijke manier om watervervuiling tegen te gaan. De basisprincipes die hierbij betrokken zijn, zijn het verminderen van het inzamelen van afvalinvoer en het verwijderen van biomassa, het vangen van voedingsstoffen, visbeheer en beluchting. Verschillende methoden kunnen zowel biologisch als fysiek worden gebruikt om de soortenrijkdom en het ecologische evenwicht in het waterlichaam te herstellen om vervuiling te voorkomen.

(II) Hergebruik en recycling van afval:

Verschillende soorten afval, waaronder industrieel afvalwater, papierpulp of andere industriële chemicaliën, riolering / afvoer van gemeentelijke en andere systemen en thermische verontreinigingen (verspild water enz.) Kunnen worden gerecycled tot nuttig gebruik. Stedelijk afval (riolering / lozing) kan bijvoorbeeld worden gerecycled om goedkoper brandstofgas en elektriciteit te produceren.

De NEERI, Nagpur zou technologie kunnen ontwikkelen voor het beheer van radioactief afval en chemisch afval van kerncentrales, regeneratie van afvalwater en voor het leveren van goedkoop gas op pijpleidingen en opgewekte elektriciteit door recycling van stedelijk afval. NEERI is ook betrokken bij de ontwikkeling van geschikte technologie voor de terugwinning van afvalwater door aquacultuur, het gebruik van huishoudelijk en industrieel afvalwater in de landbouw en de biologische ontgifting van fenol en cyaniden in afval. Eén distilleerderij in Gujarat kan dagelijks 450.000 liter afval verwerken en genereert dezelfde energie als geproduceerd door 10 ton steenkool.

(III) Verwijdering van verontreinigende stoffen:

Verschillende verontreinigende stoffen (radioactief, chemisch, biologisch) aanwezig in het waterlichaam kunnen worden verwijderd door geschikte methoden zoals adsorptie, elektro-dialyse, ionenuitwisseling, omgekeerde osmose, enz. Omgekeerde osmose is gebaseerd op de verwijdering van zouten en andere stoffen door het dwingen van het water door een semi-permeabel membraan onder een druk die de osmotische druk overschrijdt.

Hierdoor vindt stroming in omgekeerde richting plaats. Hiervoor gebruiken we een krachtmembraan dat het oplosmiddel aantrekt en de opgeloste stof afstoot. Omgekeerde osmose wordt vaak gebruikt om het brakke water te ontzouten en kan ook worden gebruikt voor het zuiveren van water uit rioolwater.

Onderzoekers hebben de volgende technieken voorgesteld voor het succesvol verwijderen van verschillende verontreinigende stoffen uit water:

1. Ammoniak:

Dit zou door ionenuitwisselingstechniek uit het afvalwater van de industrie kunnen worden verwijderd. Er is een zwak zure kationenwisseling ontwikkeld, die NH3 verwijdert in de vorm van ammoniumsulfaat. Dit kan worden gebruikt voor meststoffen.

2. Mercurius:

Dit kon worden verwijderd uit chloor-alkali-effluentinstallaties door kwikselectieve ionenuitwisselingshars te gebruiken.

3. Fenolen:

Dit kan worden verwijderd uit afvalwater van pulp- en papierfabrieken, carboniseringsfabrieken, aardolieraffinaderijen, leerlooierijen en kunstharsplanten met behulp van polymere absorbentia.

4. De-colorisatie van water:

Het afvalwater van drukkerijen en de stichtende industrieën zou kunnen worden ontkleurd door een electorlyte-ontledingstechniek.

5. Natriumzouten:

Deze zouden kunnen worden verwijderd door omgekeerde osmose-methode. Natriumsulfaat uit een effluent van een rayonmolen kon gemakkelijk worden verwijderd. Het water voor hergebruik kan ook volgens deze methode worden teruggewonnen. Onderzoekers van sommige Amerikaanse laboratoria hebben beweerd dat ze zonne-energie gebruiken om vervuild water goedkoop op te ruimen. Experimenten hebben aangetoond dat een combinatie van zonlicht en een katalysator zoals titaandioxide chemische gifstoffen van water kan afbreken. Dergelijke fotokatalytische reacties kunnen pesticiden, explosieven, oplosmiddelen, PCB's, dioxines en cyaniden vernietigen.