Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные системы очистки сточных вод. Лабораторный практикум. Практикум
.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
А. В. Козачек
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ
ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве практикума для студентов 1 – 4 курсов
направлений 05.03.06, 20.03.01, 20.04.01
очной и заочной форм обучения
Учебное электронное издание
Тамбов
Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»
2018
1
УДК 504.064.4:628.2:628.3:628.54
ББК 20.1
К59
Рецензенты:
Кандидат химических наук, доцент кафедры
«Химия и химические технологии» ФГБОУ ВО «ТГТУ»
Н. А. Абакумова
Кандидат биологических наук, доцент,
доцент кафедры природопользования и землеустройства
ФГБОУ ВО «ТГУ им. Г. Р. Державина»
Е. В. Малышева
Козачек, А. В.
К59 Современные системы очистки сточных вод. Лабораторный
актикум : пра
пр
ктикум / А. В. Козачек. – Тамбов : Издательский
центр ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2018. – 1 электрон. опт. диск
(CD-ROM). – Системные требования : ПК не ниже класса
Pentium II ; CD-ROM-дисковод
; 20,5 Mb ; RAM ; Windows
95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана.
ISBN 978-5-8265-1953-0
Представлены лабораторные работы, необходимые студенту для
более глубокого усвоения дисциплин «Основы промышленной экологии», «Промышленная экология», «Рациональное водопользование и
очистка сточных вод», «Современные технологии очистки сточных вод
и газовых выбросов». По каждой лабораторной работе представлены
теоретическое описание изучаемого процесса очистки сточной воды,
методика проведения работы, особенности обработки полученных лабораторных данных, вопросы к защите лабо
дуемая литература.
Предназначен для студентов 1 – 4 курсов направлений 05.03.06,
20.03.01, 20.04.01 очной и заочной форм обучения.
раторных рабо
т, рекомен-
УДК 504.064.4:628.2:628.3:628.54
ББК 20.1
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
ISBN 978-5-8265-1953-0
2
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2018
ВВЕДЕНИЕ
Представленный материал охватывает часть курса, посвящённую
особенностям проведения экспериментальных и исследовательских
работ технологических процессов промышленной экологии, применяемых в системах очистки сточных вод.
Приведены лабораторные работы, необходимые студенту для более глубокого усвоения дисциплин «Основы промышленной экологии», «Промышленная экология», «Рациональное водопользование и
с
тка сточных вод», «Современные технологии очистки сточных
очи
вод и газовых выбросов».
Для лучшего понимания предмета по каждой лабораторной работе представлены теоретическое описание изучаемого процесса очистки
сточной воды, методика проведения работы, особенности обработки
полученных лабораторных данных, вопросы к защите лабораторных
работ, рекомендуемая литература.
Практикум предназначен для студентов 1 – 4 курсов направлений
05
3.06, 20.03.01, 20.04.01 очной и заочной форм обучения.
.0
3
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Лабораторная работа № 1
ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСРЕДНИТЕЛЕЙ
СТОЧНЫХ ВОД
Теоретическая часть. В неавтоматизированных процессах очи-
стки промышленных сточных вод для обеспечения устойчивой степени очистки необходимо поддерживать постоянными концентрацию
загрязнителя и расход СВ. Для достижения этой цели обычно устанавливают усреднители сточных вод или (если это возможно) автоматизируют очистные сооружения.
Наличие усреднителей на входе очистных сооружений позволяет
рассчитывать объёмы с
ооружений и диапазоны их фун
кционирования
не на максимальную, а на некоторую усреднённую нагрузку. С другой
стороны, эффективность работы различных сооружений существенно
повышается при стабилизации состава сточных вод.
Эксплуатационные режимы широкого класса сооружений очистки сточных вод довольно полно могут быть отражены двумя ситуациями:
1) в результате залпового сброса высококонцентрированных
с
стоков на входе очи
тных сооружений возможно появление импульса
и концентрации загрязняющих веществ с амплитудой, превышающей
средний уровень концентрации стока на величину амплитуды и с определённой продолжительностью;
2) на входе очистных сооружений имеется ярко выраженная
цикличность нагрузки по концентрациям загрязняющих веществ с амплитудой колебания и определённым периодом.
В обеих вышеперечисленных ситуациях требуема
я от уср
еднителя кратность подавления амплитуды входного возмущения является
требуемым коэффициентом подавления входного возмущения.
В автоматизированных системах очистки сточных вод практически всегда имеется определённая инерционность систем автоматического дозирования реагентов (САДР). В этом случае автоматизированные очистные сооружения могут допускать проскоки загрязнителя и
выносы реагентов в области частот ко
лебаний ко
нцентрации загрязнителя в поступающем потоке, при которых САДР не успевает выполнить свои функции. В этом случае назначение усреднителя состоит
в том, чтобы погасить (уменьшить до допускаемой величины) колебания концентрации загрязнителя именно таких частот.
4
Иногда усреднение осуществляют по двум показателям одновременно. Исключение пиковых расходов воды, поступающей на очистку,
позволяет более экономично и надежно проводить процесс.
Усреднение проводят в контактных и проточных усреднителях.
Контактные усреднители используют при небольших расходах сточной воды, в периодических процессах и для обеспечения высоких степеней выравнивания концентраций.
о
В большинстве случаев применяют пр
точные усреднители, которые представляют собой многокоридорные (многоходовые) резервуары или ёмкости, снабженные перемешивающими устройствами.
Многокоридорные усреднители могут быть прямоугольные и круглые.
Усреднение в них достигается смешением струй сточной воды разной
концентрации.
Усреднение расхода воды достигается также при перекачке её насосами. В этом случае усреднитель представляет собой простую ёмкость.
ме
Пере
шивание жидкости может быть обеспечено и механиче-
скими мешалками или барботажем воздуха.
Усреденение расхода и концентрации сточных вод может также
проводиться в различных основных и вспомогательных аппаратах очистки сточных вод, например, в радиальных отстойниках и дырчатых
смесителях.
Цель работы – изучение усредняющей способности аппарата
с механическим перемешиванием в реж
имах изменен
ия концентрации
загрязнителя сточных вод.
Приборы и реактивы: аппарат с мешалкой, весы аналитические,
штатив 2 шт., воронка, бюретка V = 25 см
мерные V = 100, 200, 1000 см
объёмом 25 и 50 см
3
, бидистиллат, трилон Б, сульфат магния, раство-
3
, пипетка V = 15 см3, цилиндры мерные
3
, колба коническая, колбы
ры: трилон Б – 0,05 н., аммиачно-буферная смесь, метиловый оранжевый – 0,01%.
Описание установки. Лабораторная установка включает в себя
аппарат с мешалкой. Исследуемая вода и реактивы в зависимости
от условий подключения могут подаваться в установку как непрерывным способом по трубопроводу, так и периодически по трубопроводу
или с по
мощью п
ереносной ёмкости, например, мерного цилиндра.
Подготовка к работе. До начала лабораторной работы:
а) преподаватель определяет:
– вид и состав модельного загрязнённого раствора;
– способ заполнения водой аппарата с мешалкой;
– способ отбора проб воды;
– способ измерения концентрации загрязняющих веществ;
5
б) лаборант готовит к проведению занятий:
– лабораторную установку;
– приборы, реактивы и методические рекомендации;
в) студент изучает:
– сущность, теоретические основы и практические особенности
процесса усреднения сточных вод;
– методические рекомендации по проведению лабораторной
работы.
Ход работы
1. В аппарат с мешалкой одним из вышеописанных способов за-
ливается исследуемая вода.
2. В тот же аппа
рат подаетс
я модельный загрязняющий раствор
сульфата магния с заранее заданной концентрацией. Модельный раствор готовится лаборантом до занятия. Концентрация модельного раствора определяется преподавателем до занятия.
3. Сразу после подачи раствора осуществляется забор пробы 1
воды из центральной части аппарата с мешалкой известным способом.
4. Включается мешалка аппарата, которая функционирует
отает, студенты в пробе 1 измеряют концентра-
30 минут. Пока он
а раб
цию модельного загрязнителя.
5. Через 30 минут от начала работы мешалки производится от-
бор пробы воды 2 воды из аппарата с мешалкой. Студенты измеряют
концентрацию модельного загрязнителя.
6. Полученная загрязнённая вода переливается из аппарата с
мешалкой в ёмкость для жидких отходов.
7. Сравниваются концентрации модельного загрязнителя из
роб 1 и 2, п
п
одсчитывается эффективность усреднения.
8. Опыты по п. 1 – 8 повторяются три раза.
9. Все данные заносятся в таблицу.
10. Полученные значения усредняются отдельно по пробам 1 и по
пробам 2, а также по эффективности усреднения и заносятся в таблицу.
Показатель
Концентрация трилона Б
в пробе 1 в пробе 2
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
Среднее значение
6
Эффективность
усреднения, %
11. По полученным значениям концентрации трилона Б в про-
бах 1 и 2 рассчитывается эффективность усреднения по формуле:
Э = 100% · (Н
2вх
– Н
2вы
х) / Н
2вх
.
12. Делается вывод об эффективности процесса усреднения по
итогам экспериментальной работы.
Порядок определения концентраций модельного загрязните-
ля в пробах воды. Определяется концентрация загрязнителя в сточ-
ной воде методом титрования следующим образом. Пипеткой отбирается в коническую колбу 10 см
ся 90 см
3
бидистиллата, 10 см3 аммиачно-буферной смеси и 2–3 капли
3
раствора сульфата магния, добавляют-
индикатора.
Титрование производится при непрерывном перемешивании
раствором трилона Б до перехода вишнёво-красной окраски в синюю.
Под конец титрование проводится медленно. Титрование проводится
не менее трёх раз до получения воспроизводимых результатов.
Нормальная концентрация комплексона вычисляется по формуле:
Н1= Н2 (V2/V1);
Н2 = Н1 (V1/V2);
где Н1 – концентрация трилона Б; Н2 – концентрация сульфата магния;
– объём раствора взятый для титрования; V1 – объём раствора по-
V
2
шедшего на титрование.
Например, на входе усреднителя на титрование пошло 105 мл
трилона Б (V
Принимается для работы: Н
Тогда
= 105 мл.).
1
Н
2вх
= 0,05 моль/л, V2 = 110 см3.
1
= 0,05 · (105/110) = 0,048 моль/л.
На выходе усреднителя: на титрование израсходовано 66 мл. трилона Б (V
Э = 100% · (Н
= 66 мл).
1
Тогда
Н
= 0,05 · (66/110) = 0,03 моль/л.
2вых
Эффективность усреднения определяется по формуле:
= 100% · (0,048 – 0,03) / 0,048 =
2вх
– Н
2вых
) / Н
2вх
=
Таким образом, видно, что в усреднителе концентрация загрязнителя уменьшается. В этом случае назначение усреднителя состоит
в том, чтобы погасить (уменьшить) концентрацию сульфата магния
в сточной воде.
7
Вопросы к защите лабораторной работы
1. Цели и задачи усреднения расхода и состава сточных вод.
2. Особенности изменения концентраций загрязняющих веществ
в сточных водах в зависимости от режима работы предприятий.
3. Пиковые концентрации загрязняющих веществ в сточных
водах.
4. Концентрации загрязняющих веществ в сточных водах в слу-
чаях чрезвычайных ситуаций природного и техногенного харак
5. Особенно
сти изменения объёмов сточных вод в зависимости
от режима работы предприятий.
6. Сущность процесса усреднения расхода сточных вод.
7. Сущность процесса усреднения состава сточных вод.
8. Усреднители: сущность, классификация.
9. Радиальные усреднители: устройство, принцип работы, кон-
структивные особенности.
10. Усреднители-приемные камеры сточных вод: устройство,
принцип работы, конструктивные особенности.
11. Диагональные усреднители: у
стройство, пр
инцип работы,
конструктивные особенности.
12. Коридорные усреднители: устройство, принцип работы, кон-
структивные особенности.
13. Перегородчатые усреднители: устройство, принцип работы,
конструктивные особенности.
14. Усреднители с перемешивающими механизмами: устройство,
принцип работы, конструктивные особенности.
15. Виды и особенности работы перемешивающих механизмов
в процессе усреднения.
тера.
8
Лабораторная работа № 2
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ ВОЛОКОН
ИЗ СТОЧНОЙ ВОДЫ НА СЕТЧАТОМ ФИЛЬТРЕ
Теоретическая часть. Для выделения из сточных вод тонкодис-
пергированных твёрдых веществ, удаление которых отстаиванием затруднено, применяют различные фильтры.
В сточных водах ряда промышленных производств (текстильных,
целлюлозно-бумажных, кожевенно-обувных и т.д.) содержится значительное количество взвешенных волокнистых материалов (хлопок,
шерсть, целлюлоза и т. д.), отдельные фракции которых вполне при-
дны для повтор
го
ного использования в технологическом цикле. Рекуперация таких материалов является задачей рационального использования сырья и природных ресурсов, а также способствует осуществлению специальных мер по защите водной среды от вредных выбросов.
Задача рекуперации волокнистых материалов достаточно сложна,
так как в производственных стоках большинства предприятий наряду
с ценными комп
онентами соде
ржится значительное количество примесей, возврат которых в производство нецелесообразен или не желателен по целому ряду причин.
Известные в настоящее время различные устройства и сооружения, связанные с процеживанием, фильтрацией, гидроциклонированием и различного рода ситовой классификацией, не обладают достаточным разделением сложных многокомпонентных суспензий, а предна-
раз
значены, главным об
ом, для снижения общей концентрации взве-
шенных веществ, содержащихся в стоках.
В ряде случаев задачу можно решить с помощью фильтра, на котором задерживаются волокна при подаче сточных вод.
Фильтрование – это разделение неоднородных систем жидкость–
твёрдые частицы (суспензии) и газ–твёрдые частицы в спец. аппаратах-фильтрах, снабжённых пористыми фильтровальными пер
ками, кот
орые пропускают жидкость или газ, но задерживают твёрдую
егород-
фазу. Движущая сила процесса – разность давлений по обе стороны
фильтровальной перегородки.
Различают:
а) собственно разделение суспензий – отделение содержащихся
в них твёрдых частиц, отлагаемых на фильтровальной перегородке
(осадок), через которую проходит подавляющее кол-во жидкости
(фильтрат);
б) сгущение суспензий – повышение в них ко
дой фазы путём удаления через фильтровальную перего
нцентрации твёр-
родку некото-
рой части жидкой фазы;
9
в) осветление жидкостей (осветительное фильтрование) – очистка от содержащегося в них небольшого кол-ва тонких взвесей.
Суспензии могут фильтроваться «хорошо», «средне» и «трудно»,
что определяют обычно по толщине слоя (мм) осадка, образующегося
на фильтровальной перегородке за 1 мин: соотв. 1…15, 0,1…3,0 и
0,005…0,2.
Механическая фильтрация – первичный этап очистки воды.
На данной стадии вода освобождается от кр
упных частиц
грязи.
Эта часть очистки имеет очень важное значение. При сокращении количества крупных частиц, попадающих в биофильтр, эффективность
биофильтрации повышается в разы. Также снижение в фильтре количества твёрдых частиц сокращает время очищения самой системы и
позволяет использовать для этих целей значительно меньше воды.
Процесс очистки воды имеет несколько стадий. Сначала удаля-
нические загрязнения, т.е. вещества, находящиеся в воде
ются мех
а
в виде взвеси, а не раствора. Для удаления из воды крупных частиц
(свыше 5…50 микрометров) используют сетчатые или дисковые
фильтры грубой очистки, или предфильтры, подсоединяемые к водопроводу. Для очистки от грубых примесей в многоступенчатых фильтрах применяются намо
точные картри
джи из полипропилена или из
полимерной пены. Эти фильтры предназначены для защиты сантехники и бытовой техники.
Цель работы – экспериментальное изучение процесса сепарации
волокон из модельных суспензий на микрофильтре.
Приборы и реактивы: ёмкость с мешалкой для исходной сус-
пензии, регулирующий кран, трубопровод, сетчатый фильтр, ёмкость
для сбора фильтрата, вода, во
локна (нитки лавсан),
песок.
Описание установки. Модуль для извлечения из сточных вод
волокнистых материалов и песка состоит ёмкости с мешалкой, сетчатого фильтра, подводящего и отводящего трубопроводов с запорной
арматурой, ёмкости для сбора фильтрата.
Подготовка к работе. До начала лабораторной работы:
а) преподаватель определяет:
– вид и состав модельной загрязнённой сус
– сп
особ заполнения водой аппарата с мешалкой;
пензии;
– способ отбора проб воды;
– способ измерения концентрации загрязняющих веществ;
б) лаборант готовит к проведению занятий:
– лабораторную установку;
– приборы, реактивы и методические рекомендации;
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]