Metoder anvendt i vand- og spildevandsteknologi

Kvantitative målinger af forurenende stoffer er nødvendige, før vandforurening kan styres. Analytiske metoder anvendt i vand- og spildevandsteknologi er standardmetoder, der er givet i APHA (American Public Health Association).

I. Opløst oxygen:

Mængden af ​​ilt opløst i vand måles sædvanligvis enten ved en iltprobe eller den gamle standard vådteknik, Winkler Dissolved Oxygen Test. Denne test er den standard, som alle andre metoder sammenlignes med.

Kemien ved Winkler test er som følger:

Mn ++ ioner tilsat til prøven kombineres med det tilgængelige ilt

Mn ++ + 02 → 7 Mn02 danner et bundfald.

Iodidioner tilsættes, og manganoxidet reagerer med iodidionerne for at danne iod.

MnO2 +2 1 + 4H + → Mn ++ + I2 + 2H20

Mængden af ​​jod måles ved titrering med natriumthiosulfat.

1 2 + 2S203 → S4O6 - + 21 -

Alt opløst oxygen kombinerer med Mn ++, så mængden af ​​Mn02 er direkte proportional med oxygenet i opløsningen. Der er nogle ulemper med denne test. Én, kemisk indblanding og for det andet at bære et vådt laboratorium til marken eller bringe prøver til laboratoriet og tredje, risiko for tab eller gevinst for ilt under transport. Alle disse problemer overvindes ved at bruge en opløst iltelektrode, der ofte kaldes en probe.

Den enkleste probe. Er vist i figur 2.15, og operationen er den for en galvanisk celle. Hvis bly- og sølvelektroder sættes i en elektrolytopløsning med et mikroamper mellem, ville reaktionen ved blyelektroden være

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

Ved ledelektroden frigøres elektroner, der bevæger sig gennem mikroamperet til sølvelektroden, hvor følgende reaktioner finder sted.

2e - + 1/202 + H20 → 20H -

Reaktionen ville ikke gå, medmindre der er ledig fri opløst oxygen, og mikroampermåleren ville ikke registrere nogen strøm. Tricket er at konstruere og kalibrere en meter på en sådan måde, at registreret elektricitet er proportional med koncentrationen af ​​ilt i elektrolytopløsningen.

II. Biokemisk oxygenforbrug (BOD):

BOD er ​​taget som indirekte foranstaltning af vandkvalitet. Det er faktisk en måling af mængden af ​​ilt, der kræves af mikrober, mens stabiliserende nedbrydeligt organisk materiale. To flasker fyldes med strømvand, måler det opløste ilt (DO) i en og placerer et andet i strømmen. Om et par dage hentes den anden flaske, og DO måles. Forskellen i iltniveauerne var BOD (som mg oxygen anvendt pr. Liter prøve). BOD testen køres ved hjælp af en standard BOD flaske (figur 2.16), i mørket ved 2 i 5 dage (BODs).

III. Kemisk iltforbrug (COD):

BOD test tager fem dage at løbe. I COD organiseres organiske kemiske i stedet for biologisk, og dermed på kortere tid. Da næsten alle organiske stoffer oxideres i COD-værdier, er de altid højere end BOD'er. Kaliumdichromat anvendes generelt som et oxidationsmiddel. En kendt mængde af dette kemikalie tilsættes til en målt mængde prøve, og blandingen koges.

Cx Hy Oz + Cr207 = HA C02 + Hp + Cr3

Efter kogning med en syre måles overskydende dichromat ved tilsætning af et reduktionsmiddel, sædvanligvis ferroammoniumsulfat. Forskellen mellem det oprindeligt tilsatte chromat og den resterende er chromatet, der anvendes til oxidation af de organiske stoffer. Jo mere chromat der anvendes, jo mere organiske i prøven, og dermed jo højere COD.

IV. uklarhed:

Hvis vandet er snavset, dvs. lystransmission er hæmmet, er det kendt som uklart vand. Standardmetoden til måling af turbiditet er Jackson Candle Turbid meter, der først blev udviklet i 1900. Den består af et langt fladbundet glasrør, under hvilket stearinlys er placeret. Uklart vand hældes i glasrøret, indtil flammens overflade ikke længere er synlig. Centimeterne af vand i røret måles derefter og sammenlignes med standard turbiditetsenheden, hvilket er

1 mg / 1 Si02 = 1 enhed → turbiditet.

V. Faststof:

I alt faste stoffer er restkoncentrationerne tilbage ved inddampning ved 100 ° C. I alt faste stoffer er der to fraktioner, de opløste faste stoffer og de suspenderede faste stoffer. Suspenderede faste stoffer adskilles fra opløste stoffer ved hjælp af en Gooch-smeltedigel (figur 2.17). Denne smeltedigel har huller på bunden, hvor et glasfiberfilter er anbragt.

Prøven trækkes gennem diglen ved hjælp af et vakuum. Suspenderede faste stoffer opbevares på filteret, medens opløst fraktion passerer igennem. Hvis den oprindelige tørvægt af diglen og filteret er kendt, giver subtraktionen af ​​dette fra den samlede vægt af digel, filter og de tørrede faststoffer, der er fanget på filteret, vægten af ​​suspenderede faste stoffer udtrykt som mg / liter.

VI. Kvælstof og fosfater:

Organisk nitrogen (aminosyrer og aminer) og uorganisk (NH3) nitrogen måles analytisk ved kolorimetri. Den pågældende ion er lavet til at kombinere med nogle forbindelser for at danne en farve. For eksempel kombineres NH3 med Nessler reagens for at give et gulbrunt kolloid. Farven måles foto metrisk og tager kendt koncentration af NH3 som standard.

Samlede fosfater måles ved først at koge prøven i syreopløsning, der omdanner alle fosfater til uorganiske former. Disse fremstilles til at reagere med et kemikalie for at frembringe en farve, der derefter udsættes for fotometri.

Fast affaldshåndtering:

Bionedbrydelige forurenende stoffer alene er ikke ansvarlige for vandforurening, selv om disse angiver niveauet for forurening (gennem BOD-værdier). Udover disse er en væsentlig forureningsbelastning bidraget af ikke-nedbrydelige eller langsomt nedbrydende forurenende stoffer, såsom tungmetaller, mineralolier, biocider, plastmaterialer mv, der dumpes i vand. For biologisk nedbrydelige forurenende stoffer kan forureningen kontrolleres ved kilden ved deres behandling til genanvendelse og genanvendelse. De ikke-nedbrydelige toksiske stoffer kan fjernes fra vand ved hjælp af egnede metoder. Ud over disse metoder skal nogle standarder, betingelser og krav være lovligt håndhævet af Govt. gennem handlinger. (Miljøloven, 1986).

De forskellige måder / teknikker, der foreslås til kontrol af vandforurening, er som følger:

(I) Stabilisering af økosystemet:

Dette er den mest videnskabelige måde at styre vandforurening på. De grundlæggende principper er reduktionen i affaldshøst og fjernelse af biomasse, fangst af næringsstoffer, fiskestyring og luftning. Forskellige metoder kan anvendes både biologisk og fysisk til genopretning af artens mangfoldighed og økologiske balance i vandkroppen for at forhindre forurening.

(II) Genanvendelse og genanvendelse af affald:

Forskellige former for affald, der indbefatter industriaffaldpapirmasse eller andre industrielle kemikalier, spildevand / sølage af kommunale og andre systemer og termiske forurenende stoffer (spildevand mv) kan genanvendes til gavnlig anvendelse. For eksempel kan byaffald (spildevand / sullage) genanvendes til at producere billigere brændselsgas og elektricitet.

NEERI, Nagpur kunne udvikle teknologi til håndtering af radioaktivt affald og kemisk affald fra atomkraftværker, genvinding af spildevand og levering af billig rørgas og genereret elektricitet ved genanvendelse af byaffald. NEERI er også involveret i udvikling af egnet teknologi til spildevandsrensning gennem akvakultur, udnyttelse af husholdnings- og industrispildevand i landbruget og afgiftning af phenol og cyanider i affald med biologiske midler. Et destilleri i Gujarat er i stand til at behandle 450.000 liter affald hver dag og generere energi svarende til det, der produceres af 10 tons kul.

(III) Fjernelse af forurenende stoffer:

Forskellige forurenende stoffer (radioaktive, kemiske, biologiske), der er til stede i vandkroppen, kan fjernes ved hjælp af passende metoder som adsorption, elektrodialyse, ionbytter, omvendt osmose osv. Omvendt osmose er baseret på fjernelse af salte og andre stoffer ved at tvinge vandet gennem en semipermeabel membran under et tryk, der overstiger det osmotiske tryk.

På grund af dette forekommer flow i omvendt retning. Til dette bruger vi en kraftmembran, som tiltrækker opløsningsmidlet og afstødter opløsningen. Omvendt osmose anvendes almindeligvis til afsaltning af brakvand og kan også bruges til rensning af vand fra spildevand.

Forskere har foreslået følgende teknikker til vellykket fjernelse af forskellige forurenende stoffer fra vand:

1. Ammoniak:

Dette kunne fjernes fra industrispildevand ved ionbytningsteknik. Der er udviklet en svag sur kationbytter, som fjerner NH3 i form af ammoniumsulfat. Dette kan bruges til gødning.

2. kviksølv:

Dette kunne fjernes fra chlor-alkali-effluentplanter ved anvendelse af kviksølv-selektiv ionbytterharpiks.

3. Phenolics:

Dette kunne fjernes fra spildevand fra papirmasse- og papirfabrikker, kulstofanlæg, olieraffinaderier, garverier og harpiksplanter ved anvendelse af polymerabsorbenter.

4. De-farvning af vand:

Spildevandet fra trykkeri- og sari-døende industrier kan afkoliseres ved hjælp af en elektrolytnedbrydningsteknik.

5. Natriumsalte:

Disse kan fjernes ved omvendt osmose metode. Natriumsulfat fra et rayonmølleudløb kunne nemt fjernes. Vandet til genbrug kan også genvindes ved denne metode. Undersøgelser fra nogle amerikanske laboratorier har hævdet at bruge solenergi til rensning af forurenet vand billigt. Eksperimenter viste, at en kombination af sollys og en katalysator som titandioxid kan nedbryde kemiske toksiske stoffer af vand. Sådanne fotokatalytiske reaktioner kan ødelægge pesticider, sprængstoffer, opløsningsmidler, PCB'er, dioxiner og cyanider.