4.3 Аппаратура и материалы

Экспериментальный стенд, схема приведена на рисунке 4.1.

Секундомер.

Весы аналитические с разновесами.

Фотоколориметр.

Мутномер.

Коагулянт – сульфат или хлорид железа или сернокислый алюминий.

Загрязнитель – глина или песок.

Стенд состоит из двух идентичных установок:

I – установка для осветления воды без коагуляции;

II – то же с коагуляцией.

Каждая установка состоит из колонки 1 отстаивания, представляющей цилиндрический тарированный сосуд; расходный сосуд 2 с приготовленным исходным раствором. Сосуды закрываются резиновыми пробками 4 со штуцерами 5, на конце которых установлены запорные краны 6. Расходные сосуды 2 с колонками 1 соединяются резиновым шлангом 7 с регулирующим краном 8.

А – осветление воды без коагуляции

Б – осветление воды с коагуляцией

Рисунок 4.1  Схема экспериментального стенда

Режим отстаивания воды в колонке фиксируется высотой осветления воды тарированными рисками на цилиндре и временем отстоя с помощью секундомера.

Показатели качества осветленной воды (прозрачность) определяются при помощи мутномера (по кресту) или при помощи фотоколориметра, предварительно оттарированного по мутномеру.

4.4 Методика и порядок выполнения работы

Проводятся одновременно два опыта:

– отстаивание загрязненной воды без коагуляции;

– то же с коагуляцией.

Для приготовления загрязненной воды можно попеременно использовать два вещества: мелкий песок и глину.

В обоих расходных сосудах приготовить исследуемую загрязненную воду с концентрацией загрязнений С₃=300 г/м³ (мг/л). Для этого оба расходных сосуда залить чистой водой объемом V_{e ,} равным объему колонки 1. Взвесить две навески выбранного загрязнителя (песка или глины) на аналитических весах массой:

, г ,

где V_в  объем воды, заливаемый в расходный сосуд, м³.

d_K – диаметр колонки, м;

Н_к – высота колонки, м.

Затем взвесить одну навеску коагулянта – сернокислого железа массой:

, г ,

где С_к = 0,5 г экв/м³ = 40 г/м³ (мг/л) – доза коагулянта.

Растворить дозу коагулянта в отдельной посуде. Высыпать навески загрязнителя в оба сосуда, тщательно перемешать до полного и равномерного распределения загрязнителя во всем объеме воды. Затем во второй сосуд плавно вылить полученный раствор коагулянта, не прекращая перемешивание воды в течение 5 минут в обоих сосудах. После этого вылить полученные растворы в соответствующие колонки. Зафиксировать уровень воды в колонках и начать отсчет времени. Через каждые 5 минут фиксировать по рискам тарированной шкалы колонки положение уровня просветления воды. Замеры вести в течение 50–60 минут. Результаты фиксируемых замеров в нарастающем порядке записывать в протокол-формуляр, таблица 4.1.

Для обоих режимов рассчитать скорость естественного осаждения загрязнений для 5–6 замеров по формуле:

, м/с ,

где – суммарный объем осветленной воды в колонке при i–м замере, мл;

– суммарное время осветления воды в колонке, мин;

= 0,785 * – сечение колонки, м.

Затем рассчитать эту же среднюю скорость по ранее приведенной формуле Стокса.

По результатам замера построить зависимость относительного объе­ма в процентах осветленной воды от времени осветления для обоих режимов.

Так же для обоих режимов построить кривые зависимости скорости осаждения взвеси от нарастающего относительного объема в процентах осветления воды.

Определить прозрачность осветленной воды для обоих случаев обработки при помощи мутномера и при помощи фотоколориметра.

Таблица 4.1 – Протокол опытов

№ замеров	Время замера , мин	Нарастающий объем осветленной воды				Скорость осветления		Прозрач-ность воды
		1–й опыт		2–й опыт		1–й опыт	2–й опыт
		vi, мл	vi, %	vi, мл	vi, %	wi, м/с	wi, м/с