Metodi utilizzati nell'ingegneria dell'acqua e delle acque reflue
Le misure quantitative degli inquinanti sono necessarie prima che l'inquinamento idrico possa essere controllato. I metodi analitici utilizzati nell'ingegneria delle acque e delle acque reflue sono metodi standard forniti nell'APHA (American Public Health Association).
I. Ossigeno disciolto:
La quantità di ossigeno disciolto nell'acqua viene solitamente misurata con una sonda di ossigeno o con la vecchia tecnica umida standard, il test di ossigeno disciolto di Winkler. Questo test è lo standard a cui vengono confrontati tutti gli altri metodi.
La chimica del test di Winkler è la seguente:
Gli ioni Mn ++ aggiunti al campione si combinano con l'ossigeno disponibile
Mn ++ + 02 → 7 Mn02 formando un precipitato.
Gli ioni di ioduro vengono aggiunti e l'ossido di manganese reagisce con gli ioni ioduro per formare iodio.
MnO 2 +2 1 + 4H + → Mn ++ + I 2 + 2H 2 0
La quantità di iodio viene misurata mediante titolazione con tiosolfato di sodio.
1 2 + 2S 2 O 3 → S 4 O 6 - + 21 -
Tutto l'ossigeno disciolto si combina con Mn ++ in modo che la quantità di Mn02 sia direttamente proporzionale all'ossigeno in soluzione. Ci sono alcuni svantaggi con questo test. Uno, l'interferenza chimica e il secondo, per portare un laboratorio bagnato sul campo o portare campioni al laboratorio e terzo, rischio di perdita o guadagno di ossigeno durante il trasporto. Tutti questi problemi vengono superati utilizzando un elettrodo di ossigeno disciolto, spesso chiamato sonda.
La più semplice sonda è mostrata in Fig. 2.15 e l'operazione è quella di una cella galvanica. Se gli elettrodi di piombo e d'argento sono posti in una soluzione elettrolitica con un micro amperometro, la reazione all'elettrodo di piombo sarebbe
Pb + 2 OH 2 PbO + Hp + 2 e -
All'elettrodo di piombo vengono liberati elettroni che passano attraverso il micro amperometro all'elettrodo d'argento dove si verificano le seguenti reazioni.
2e - + l / 20 2 + H20 → 20H -
La reazione non andrebbe a meno che non sia disponibile ossigeno disciolto libero, e il micro amperometro non registrerebbe alcuna corrente. Il trucco consiste nel costruire e calibrare un contatore in modo tale che l'elettricità registrata sia proporzionale alla concentrazione di ossigeno nella soluzione elettrolitica.
II. Domanda biochimica di ossigeno (BOD):
Il BOD è considerato come misura indiretta della qualità dell'acqua. È infatti una misura della quantità di ossigeno richiesta dai microbi durante la stabilizzazione della materia organica decomponibile. Due bottiglie sono riempite con acqua corrente, misurando l'ossigeno disciolto (DO) in uno e posizionandone un altro nel flusso. In pochi giorni viene recuperata la seconda bottiglia e misurata la DO. La differenza nei livelli di ossigeno era il BOD (come mg di ossigeno usato per litro di campione). Il test BOD viene eseguito utilizzando una bottiglia BOD standard (Fig. 2.16), al buio a 2 per 5 giorni (BOD).
III. Domanda chimica di ossigeno (COD):
Il test BOD richiede cinque giorni per essere eseguito. Nelle sostanze organiche COD sono ossidate chimicamente anziché biologicamente, quindi in un tempo più breve. Poiché quasi tutti i prodotti organici sono ossidati, i valori COD sono sempre superiori ai BOD. Il dicromato di potassio viene generalmente utilizzato come agente ossidante. Una quantità nota di questa sostanza chimica viene aggiunta a una quantità misurata di campione e la miscela viene fatta bollire.
Cx Hy Oz + Cr 2 O 7 = HA C02 + Hp + Cr 3
Dopo aver fatto bollire con un acido, l'eccesso di dicromato viene misurato aggiungendo un agente riducente, solitamente solfato di ammonio ferroso. La differenza tra il cromato originariamente aggiunto e quello rimanente è il cromato usato per ossidare le sostanze organiche. Più il cromato è usato, più il materiale organico è presente nel campione e quindi più alto è il COD.
IV. torbidità:
Se l'acqua è sporca, ovvero la trasmissione della luce è inibita, è nota come acqua torbida. Il metodo standard di misurazione della torbidità è il misuratore di turbina a candela Jackson, sviluppato per la prima volta nel 1900. È costituito da un lungo tubo di vetro a fondo piatto sotto il quale viene posizionata la candela. L'acqua torbida viene versata nel tubo di vetro fino a quando il contorno della fiamma non è più visibile. I centimetri di acqua nel tubo vengono quindi misurati e confrontati con l'unità di torbidità standard, che è
1 mg / 1 SiO2 = 1 unità → di torbidità.
V. Solidi:
I solidi totali sono i residui rimasti all'evaporazione a 100 0 C. I solidi totali hanno due frazioni, i solidi disciolti e i solidi sospesi. I solidi sospesi sono separati da quelli disciolti per mezzo di un crogiuolo di Gooch (figura 2.17). Questo crogiolo ha fori sul fondo su cui è posizionato un filtro in fibra di vetro.
Il campione viene estratto attraverso il crogiolo con l'aiuto di un vuoto. I solidi sospesi sono trattenuti sul filtro, mentre la frazione disciolta passa attraverso. Se il peso secco iniziale del crogiolo e del filtro sono noti, la sottrazione di questo dal peso totale del crogiolo, del filtro e dei solidi essiccati catturati sul filtro produce il peso dei solidi sospesi, espresso in mg / litro.
VI. Azoto e fosfati:
L'azoto organico (amminoacidi e ammine) e l'azoto inorganico (NH 3 ) sono misurati analiticamente per colorimetria. Lo ione in questione è fatto per combinarsi con un composto per formare un colore. Ad esempio, l'NH 3 è combinato con il reagente Nessler per dare un colloide giallo-marrone. Il colore è misurato metricamente, prendendo la concentrazione nota di NH 3 come standard.
I fosfati totali vengono misurati facendo dapprima bollire il campione in soluzione acida, che converte tutti i fosfati in forme inorganiche. Questi sono fatti reagire con una sostanza chimica per produrre un colore che viene poi sottoposto a fotometria.
Gestione dei rifiuti solidi:
Gli inquinanti biodegradabili da soli non sono responsabili dell'inquinamento idrico, anche se questi indicano il livello di inquinamento (attraverso i valori BOD). Oltre a questi, un notevole carico di inquinamento è fornito da sostanze inquinanti non degradabili o lenti che degradano, come metalli pesanti, oli minerali, biocidi, materiali plastici, ecc. Che vengono scaricati nell'acqua. Per gli inquinanti biodegradabili, l'inquinamento può essere controllato alla fonte mediante il loro trattamento per il riutilizzo e il riciclaggio delle sostanze tossiche non degradabili può essere rimosso dall'acqua con metodi adeguati. Oltre a questi metodi, alcuni standard, condizioni e requisiti devono essere legalmente applicati dal Governo. attraverso Atti. (Environment Act, 1986).
I vari modi / tecniche suggeriti per il controllo degli inquinanti dell'acqua sono i seguenti:
(I) Stabilizzazione dell'ecosistema:
Questo è il modo più scientifico per controllare l'inquinamento delle acque. I principi di base coinvolti sono la riduzione della raccolta dei rifiuti e la rimozione della biomassa, l'intrappolamento dei nutrienti, la gestione dei pesci e l'aerazione. Vari metodi possono essere utilizzati sia biologici che fisici per ripristinare la diversità delle specie e l'equilibrio ecologico nel corpo idrico per prevenire l'inquinamento.
(II) Riutilizzo e riciclaggio dei rifiuti:
Vari tipi di rifiuti che comprendono la pasta di carta industriale degli effluenti o altri prodotti chimici industriali, il sistema di scarico / scarico dei sistemi comunali e di altro tipo e gli inquinanti termici (acqua sprecata, ecc.) Possono essere riciclati a scopi benefici. Ad esempio, i rifiuti urbani (acque reflue / acque nere) possono essere riciclati per generare meno gas combustibile ed elettricità.
La NEERI, Nagpur potrebbe sviluppare la tecnologia per la gestione dei rifiuti radioattivi e dei rifiuti chimici delle centrali atomiche, la bonifica delle acque reflue e per fornire gas convogliati a basso costo e generare elettricità mediante il riciclo dei rifiuti urbani. NEERI è anche impegnata nello sviluppo di tecnologie adeguate per la bonifica delle acque reflue attraverso l'acquacoltura, l'utilizzo di acque reflue domestiche e industriali in agricoltura e la detossificazione di fenoli e cianuri nei rifiuti con mezzi biologici. Una distilleria del Gujarat è in grado di trattare 450.000 litri di rifiuti al giorno e di generare energia pari a quella prodotta da 10 tonnellate di carbone.
(III) Rimozione di inquinanti:
Vari inquinanti (radioattivi, chimici, biologici) presenti nel corpo idrico possono essere rimossi con metodi appropriati quali adsorbimento, elettro dialisi, scambio ionico, osmosi inversa, ecc. L'osmosi inversa si basa sulla rimozione di sali e altre sostanze forzando l'acqua attraverso una membrana semipermeabile sotto una pressione che supera la pressione osmotica.
A causa di ciò, il flusso si verifica nella direzione opposta. Per questo, usiamo una membrana di potenza che attrae il solvente e respinge il soluto. L'osmosi inversa è comunemente usata per dissalare l'acqua salmastra e può anche essere usata per purificare l'acqua dalle acque reflue.
I ricercatori hanno suggerito le seguenti tecniche per la rimozione efficace di diversi inquinanti dall'acqua:
1. Ammoniaca:
Questo potrebbe essere rimosso dalle acque reflue dell'industria attraverso la tecnica dello scambio ionico. Si sviluppa uno scambio cationico acido debole, che rimuove l'NH 3 sotto forma di solfato di ammonio. Questo può essere usato per i fertilizzanti.
2. Mercurio:
Questo potrebbe essere rimosso dalle piante di effluenti di cloro-alcali usando una resina a scambio ionico selettiva al mercurio.
3. Fenolici:
Questo potrebbe essere rimosso dalle acque reflue di cartiere e cartiere, impianti di carbonizzazione, raffinerie di petrolio, concerie e piante resinose mediante l'uso di assorbenti polimerici.
4. Decolorazione dell'acqua:
Le acque reflue delle industrie di stampa e satura-tintura potrebbero essere decolorate mediante una tecnica di decomposizione elettorale.
5. Sali di sodio:
Questi potrebbero essere rimossi con il metodo dell'osmosi inversa. Il solfato di sodio proveniente da un effluente di un mulino di rayon potrebbe essere facilmente rimosso. L'acqua per il riutilizzo potrebbe anche essere recuperata con questo metodo. Le ricerche di alcuni laboratori americani hanno affermato di usare l'energia solare per ripulire le acque inquinate a basso costo. Gli esperimenti hanno dimostrato che una combinazione di luce solare e un catalizzatore come il biossido di titanio possono abbattere le sostanze chimiche tossiche dell'acqua. Tali reazioni fotocatalitiche possono distruggere pesticidi, esplosivi, solventi, PCB, diossine e cianuri.
