МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

А.Л. Васильев, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ для обучающихся по дисциплине «Очистка сточных вод»

направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль) Водоснабжение и водоотведение

Нижний Новгород

2022

УДК 628.16

Васильев А.Л. / Очистка природных вод: учебно-методическое пособие / А.Л. Васильев, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 28с. – Текст: электронный.

В пособии даются рекомендации к проведению лабораторных работ и рассматриваются вопросы по технике безопасности при их выполнении. Приводятся методы определения некоторых параметров процессов очистки сточных вод.

Предназначено для обучающихся в ННГАСУ для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Очистка сточных вод» направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль Водоснабжение и водоотведение.

© А.Л. Васильев, Е.В. Воробьева, С.В. Кулемина, 2022

© ННГАСУ, 2022

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать все указания преподавателя, помнить, что неаккуратность, невнимательность, незнание свойств веществ, с которыми ведется работа, могут повлечь за собой несчастный случай. При работе с реактивами следует всегда помнить, что химические вещества в большинстве своем ядовиты.

Поэтому каждому студенту, работающему в химической лаборатории, необходимо знать и соблюдать следующие правила:

1.К лабораторной работе разрешается приступать только в присутствии преподавателя или сотрудника лаборатории.

2.Рабочее место содержать в чистоте, не загромождать его лишней посудой и посторонними предметами.

3.Приступая к работе, следует ознакомиться с методикой выполнения работы, осмыслить этапы ее выполнения, проверить наличие необходимой посуды и реактивов в соответствии с методикой. На каждой емкости с реактивом должна быть наклеена этикетка с указанием его названия и концентрации. Посуда должна быть чистой, без сколов и трещин.

4.Работу проводить в точном соответствии с ее описанием. Реактивы брать в количествах, указанных в руководстве, и строго придерживаться очередности их добавления.

5. Избыток отобранного реактива не следует возвращать назад в емкость, чтобы не испортить реактив.

6.Следует соблюдать осторожность при открывании емкостей с реактивами. Нельзя ее открывать, держа в руках. Следует поставить емкость на стол и только после этого открыть. После отбора реактива емкость сразу закрыть пробкой и поставить на место.

7.Для отмеривания жидких реактивов используют мерную посуду: пипетки, бюретки, мензурки, цилиндры.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ засасывать растворы в пипетки ртом. Для этого следует применять резиновую грушу.

8.Сухие реактивы брать с помощью лопаток, пластиковых или металлических шпателей.

9.Важным требованием является сохранение чистоты реактивов. Не загрязнять реактивы пипетками и шпателями, которые использовались при работе с другими реактивами. Нельзя путать пробки от банок с реактивами, собирать просыпанный реактив и ссыпать его обратно в банку.

10.При работе с кислотами и щелочами следить за тем, чтобы они не попадали на лицо, руки и одежду. Это вещества повышенной опасности и способны вызвать химические ожоги и отравления.

11.Кислоты осторожно тонкой струйкой приливают к воде при непрерывном перемешивании.

Приливать воду к кислоте ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

12.При использовании сухой щелочи ее следует добавлять в воду пинцетом или шпателем небольшими порциями при непрерывном перемешивании.

13.При смешивании веществ, которое сопровождается выделением тепла, а так же в опытах с нагревом пользоваться термостойкой посудой.

14.При нагревании нельзя заглядывать сверху в нагреваемый сосуд во избежание возможного поражения при выбросе горячей массы.

15.При переносе сосуда с горячей жидкостью следует держать его двумя руками за дно и горловину, используя термоизоляционный материал (резиновую прихватку) или полотенце.

16.Горячий сосуд нельзя закрывать притертой пробкой, пока не остынет.

17.Все опыты с неприятно пахнущими веществами проводить в вытяжном шкафу. Запах определяют, осторожно направляя на себя пары или газы легким движением руки.

18. Работы с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ) осуществлять в вытяжном шкафу при включенной вентиляции и отключенных электронагревательных приборах.

19.Никакие вещества нельзя пробовать на вкус.

20.Отработанные реактивы следует сливать в специальные емкости для сливов, а не в канализацию.

21.В случае разлива реактива поставить в известность преподавателя или сотрудника лаборатории.

22.По окончании работы привести в порядок рабочее место, помыть посуду, протереть поверхность рабочего лабораторного стола, выключить приборы, закрыть водопроводные краны.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.Определение кинетики осаждения взвешенных веществ из сточной жидкости

Цель работы: Получить практические знания о закономерностях осаждения взвешенных веществ в сточной жидкости. Построить графики зависимости эффекта осветления сточной жидкости от времени отстаивания и от гидравлической крупности взвеси.

Приборы и оборудование

1.Сосуды Лисенко,закрепленные в штативе.

2.Мерные цилиндры ёмкостью 1л (или 500 мл) и 100 мл.

3.Секундомер.

4.Сушильный шкаф.

5.Колбы на 250 мл.

6.Стеклянные воронки.

7.Сточная жидкость.

8.Фотоэлектроколориметр

Работа рассчитана на 2 часа ( 1 занятие).

Содержание взвешенных веществ в пробах в ходе эксперимента определить фотоколориметрическим методом.

Теоретическая часть

Содержащиеся в сточных водах нерастворимые примеси представляют собой массу частиц различных по величине, форме и весу. В частности, при отстаивании бытовых сточных вод приходится иметь дело с хлопьевидными частицами, изменяющими в процессе осаждения свою форму, удельный вес и размеры, вследствие этого изменяется также и скорость их выпадения.

Скорость выпадения частиц, которую называют гидравлической крупностью, можно определить теоретически по известной формуле Стокса.

U0 = g (P1 - P2) d2 / 18 µ

U0 - гидравлическая крупность частицы, м/с ; d - эквивалентный диаметр частицы, м ;

P1 - плотность частицы, кг/м3;

P2 - плотность жидкости, кг/м3

µ - коэффициент динамической вязкости, Па с ; g - ускорение силы тяжести, м/с.

Приведенная формула верна, во-первых, при числе Рейнольдса, Rе ≤ 2, во-вторых, предполагается, что частицы имеют форму шара. В третьих, процесс осаждения должен проходить в монодисперсной агрегативно-

устойчивой’ системе. Поскольку при осаждении взвесей сточных вод приходиться иметь дело с полидисперсной системой, характеристики осаждения получают экспериментальным путем в лабораторных условиях в сосудах Лисенко или мерных цилиндрах весовым или объемным методами. Более точным следует считать весовой метод.

На основании полученных результатов опытов строят график зависимости эффекта осветления сточной жидкости от продолжительности отстаивания, который имеет вид кривой рис. 1, обращенной выпуклой стороной вверх. Это свидетельствует о замедлении процесса осветления с течением времени, что объясняется неоднородным составом взвеси. Более крупные частицы выпадают быстрее и осаждаются в начале процесса осветления сточной жидкости. Чем более выгнута кривая, тем более неоднороден состав взвеси. Для монодисперсной взвеси эта кривая обратилась бы в прямую линию.

Переход кривой в прямую (рис. I), почти параллельную оси абсцисс, указывает на завершение процесса, к этому моменту времени оседает или всплывает практически полностью все количество нерастворенных примесей, способных к оседанию или всплыванию.

Время выпадения t зависит от высоты слоя жидкости. Разделив эту высоту на время, соответствующее определенному проценту выпавшей взвеси, находят так называемые "проценты" скорости выпадения в мм (или иначе гидравлическую крупность).

U1= h /t1 ; U2= h /t2 и т.д.

где h - высота сосуда (отстойника), в котором проводилось определение кинетики осаждения взвеси в мм;

t - время отстоя, соответствующее определенному проценту выпавшей взвеси в сек.( в эксперименте -5, 15, 30 и 60 мин.).

Рассчитав процентные скорости, строят кривые зависимости эффекта осаждения от процентной скорости или гидравлической крупности, которая также имеет вид кривой (рис. 2), но обращенной выпуклой стороной вниз.

Рис.1. График зависимости эффекта осветления сточной жидкости от продолжительности отстаивания.

Рис. 2. График зависимости эффекта осветления сточной жидкости от гидравлической крупности.

По полученным кривым получают данные для проектирования отстойников.

Ход выполнения работы

В тщательно перемешенной испытуемой сточной жидкости предварительно определяют исходное содержание взвешенных веществ по методике, описанной в 1-ой работе, или фотоколориметрическим способом (проба берется с разбавлением). Испытуемую воду разливают в 4 мерных сосуда Лисенко (или 4 мерных цилиндров на 500 мл).Через 5, 15, 30 и 60 мин. из середины каждого сосуда отбирают пробу осветленной жидкости и