Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО
Кафедра «Промышленная экология и безопасность производства»
Лабораторный практикум по дисциплине Промышленная экология
Составители: Кривошеин Д.А.
Федотова Н.В.
Москва 2011
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«МАТИ» - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ имени К.Э.ЦИОЛКОВСКОГО
Кафедра «Промышленная экология и безопасность производства»
Лабораторная работа по Промышленной экологии
«Определение оседающих веществ»
Составители: Кривошеин Д.А.
Федотова Н.В.
Москва 2011
Лабораторная работа
«Определение оседающих веществ»
Удаление из воды взвешенных веществ производится путем ее отстаивания, при котором вода проходит с определенной скоростью через отстойники. Скорость осаждения взвешенных в воде частиц зависит от размера, формы, плотности частиц, температуры воды и т.д.
Если система монодисперсна (т.е. все частицы имеют примерно одинаковые размеры), выпадение частиц подчиняется закону Стокса: при постоянной температуре скорость осаждения частиц прямо пропорциональна квадрату их диаметра:
(1.1)
где
— скорость выпадения частиц, см/сек;
— плотность частицы, г/см3;
— плотность жидкости, г/см3;
— .коэффициент вязкости, г/см-сек;
— диаметр частиц, см;
— ускорение силы тяжести, см/сек2.
Зависимость времени и скорости осаждения в воде от размера частиц при температуре 10°С показана в таблице 1.1.
Таблица 1.1
Теоретический диаметр, мм |
Название частиц |
Скорость осаждения, мм/сек |
Время, необходимое для осаждения на 1 м |
1 |
Крупный песок |
100,0 |
10 сек |
0,1 |
Мелкий песок |
8,0 |
2 мин |
0,01 |
Ил |
0,154 |
2 часа |
0,001 |
Глина |
0,00154 |
7 дней |
0,0001 |
Мелкая глина |
0.0000154 |
2 года |
0,00001 |
Коллоидные частицы |
0,000000154 |
200 лет |
Из таблицы видно, что осаждение мелкой взвеси является практически нереальным. На практике для расчета отстойников определяют оседающие вещества.
Оседающие вещества - это та часть взвешенных веществ, которая оседает на дно отстойного цилиндра за 2 часа. Особенно необходимы эти данные при очистке городских сточных вод, Оседающие вещества в них составляют 65-75% от взвешенных веществ (по весу).
Аппаратура: цилиндр мерный с внутренним диаметром 2,5 см, и высотой около 50 см.
Ход определения: в мерный цилиндр наливают тщательно перемешанную пробу и оставляют в состоянии покоя при постоянной температуре, защитив от действия прямого солнечного света. Чтобы охарактеризовать процесс осаждения, определяют объем, занимаемый осевшим осадком через 5, 10, 20, 30, 45, 60, 120 мин. При этом после отстаивания осадка в течение 17 мин. Цилиндр несколько раз вращают вокруг вертикальной оси, чтобы отделить частицы, прилипшие к стенкам.
Расчет: результаты работы выражают графиком, отмечая на ординате количество осевших веществ в мл (в пересчете на 1 л. воды), а на абсцисс время в мин.
При этом зависимость скорости осаждения частиц от времени в монодисперсной системе выражается прямой линией, наклонной к оси (график 1). В некоторой точке А эта прямая имеет перелом: идет параллельно оси абсцисс. Эта точка соответствует полному выпадению взвеси.
Рисунок 1.1
Если система полидисперсна (взвешенные частицы имеют различные размеры), количество выпавшего вещества в зависимости от времени изображается кривой, показанной на графике 2. Ход кривой указывает на то, что основное количество взвеси оседает в первые минуты за счет седиментации крупных частиц (участок кривой 0А). Участок кривой АВ - характеризует осаждение более мелких частиц, а далее (участок ВС) осаждения практически не наблюдается.
Рисунок 2.2
Для осаждения взвеси в природных водах и в городских сточных водах характер осаждения частиц подчиняется кривой, изображенной на графике 2.
Количество оседающих веществ в городских сточных водах обычно не превышает 6-7 мл/л.