Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные системы очистки сточных вод. Лабораторный практикум. Практикум
.pdf
в) студент изучает:
– сущность, теоретические основы и практические особенности
процесса фильтрования сточных вод;
– методические рекомендации по проведению лабораторной
работы.
Ход работы.
1. В ёмкости с мешалкой приготавливается модельная суспензия
воды с загрязняющими веществами и заранее заданной концентрацией.
2. Из ёмкости с мешалкой при постоянном перемешивании по-
сходит
даётся суспензия по трубопроводу на сетчатый фильтр, где п
рои
её фильтрование.
3. После фильтрования очищенная вода собирается в ёмкость для
сбора фильтрата, а сетчатый фильтр разбирается, и из него аккуратно
вынимаются оставшиеся на стеках волокна модельной суспензии и песочный осадок. Поверхность фильтра механически регенерируется.
4. В фильтрате одним из известных способов определяется кон-
ция оставшихся волокон и песка.
а
центр
5. Сравниваются концентрации волоконных загрязнений и песка
в исходном модельном растворе, подсчитывается эффективность
фильтрования.
6. Опыты по п. 1 – 8 повторяются три раза.
7. Все данные заносятся в таблицу.
Суммарная
концентра-
ция волокон
и песка
,
нач
Показатель
Концент-
рация
волокон
,
нач
Концент-
рация
песка
,
нач
Суспен-
вол
в исходном
растворе С
Эффективность
в фильтрате
фильтрования волокон, %
пес
в исходном
растворе С
Эффективность
фильтрования песка, %
в фильтрате
пес
в исходном
в фильтрате
растворе С
Эффективность фильтро-
вания волокон и песка, %
зия 1
Суспен-
зия 2
Суспен-
зия 3
Суспен-
зия 4
Среднее
11
8. Полученные значения усредняются отдельно по всем столб-
цам таблицы и заносятся в таблицу.
9. По полученным значениям рассчитывается эффективность
фильтрования по формуле:
Э = 100 % · (С
нач
– С
кон
) / С
нач
.
10. Делается вывод об эффективности процесса фильтрования
по итогам экспериментальной работы.
Порядок подготовки модельных суспензий, загрязнённых
волокнами и песком. В лабораторной работе предусматривается
многовариантность исходных суспензий, которая достигается приготовлением суспензий следующих типов:
1. С волокнами одного типа (нитки).
При этом задаётся величина С
в единице объёма исходной суспензии, г/л. Величина С
– концентрация волокон (нитки)
нач
– концен-
кон
трация волокон в единице объёма фильтрата, (г/л), определяется счётно-визуальным методом.
2. С волокнами разных типов (нитки, лавсан).
Здесь С
– общая концентрация волокон (нитки, лавсан) в еди-
нач
нице объёма исходной суспензии, г/л.
– общая концентрация волокон (нитки, лавсан) в единице
С
кон
объёма фильтрата, г/л.
3. С волокнами одного типа и зернистыми включениями (песок).
Здесь С
– общая концентрация волокон (нитки) и зернистых
нач
включений (песок) в единице объёма сходной суспензии, (г/л), определяемая по формуле:
где С
зии, г/л.; С
– концентрация песка в единице объёма исходной суспен-
нач. пес
– концентрация волокон (нитки) в единице объёма
нач. вол
С
= С
нач
нач. пес
+ С
нач. вол
,
исходной суспензии, г/л.
4. С волокнами разных типов и зернистыми включениями.
Здесь С
– общая концентрация волокон разных типов (нитки,
нач
лавсан) и зернистых включений (песок) в единице объёма исходной
суспензии, (г/л), определяемая по формуле:
С
= С
нач
нач. вол
где С
ной суспензии, г/л.; С
– концентрация волокон (нитки) в единице объёма исход-
нач. вол
– концентрация волокон (лавсан) в единице
нач. лав
+ С
нач. лав
+ С
нач. пес
,
объёма исходной суспензии, г/л.
12
Вопросы к защите лабораторной работы
1. Сущность процесса фильтрования.
2. Виды фильтрования.
3. Особенности образования осадка на фильтровальных перего-
родках.
4. Источники загрязнения воды волокнистыми материалами.
5. Особенности фильтрования волокнистых материалов.
6. Источники загрязнения воды песчаными материалами.
7. Особенности фильтрования песка.
8. Классификация фильтров.
9. Устройство и принцип работы барабанных сетчатых фильт-
ров.
10. Сущность и аппар
аты глубинно
й фильтрации (фильтровании
через зернистый слой).
11. Принципы работы и устройство тканевых фильтров.
12. Принципы работы и устройство пористых фильтров.
13. Друк-фильтры: устройство, особенности работы.
14. Нутч-фильтры: устройство, особенности работы.
15. Устройство и принцип работы самоочищающихся фильтров.
13
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ
СТОЧНЫХ ВОД ОТ ЭМУЛЬГИРОВАННЫХ МАСЕЛ
В ФИЛЬТРАХ С ЗЕРНИСТОЙ ЗАГРУЗКОЙ
Теоретическая часть. Фильтры с зернистой загрузкой широко
используются для осветления природных вод и доочистки сточных,
для выделения нефтепродуктов и смол. Наиболее широко применяются такие фильтрующие материалы, как кварцевый песок, дробленый
антрацит, кварц, мрамор, керамическая крошка, доломит, магнетит
и пр. К фильтрующим материалам предъявляется ряд требований.
а
Они должны обладать определённым фракционным составом, мех
нической прочностью (на истирание, измельчение), химической стойкостью, должны быть доступными и дешевыми. Фракционный состав
зёрен фильтрующей загрузки определяет производительность фильтров. По скорости фильтрования зернистые фильтры подразделяются на
медленные 0,5 м/ч, скорые – 2…15 м/ч и сверхскорые – 25 м/с и более.
Важнейшей характеристикой интенсивности работы фильтров яв-
ания. Это расход в м3 / ч воды, осветляемой
ляется скорость фильтро
2
фильтрующей поверхности фильтра.
на 1 м
в
По скорости фильтрования фильтры подразделяются на медлен-
ные, скорые и сверхскоростные.
Медленные фильтры работают при скорости фильтрования
0,1….0,2 м/ч. Для обработки значительных расходов воды медленные
фильтры должны иметь очень большую площадь, поэтому их применяют значительно редко и только для обработки малых расходов воды.
Скорые фильтры работают пр
и скорост
и фильтрования от 5,5 до
12 м/ч. Разновидности скорых фильтров: обычные (основной тип),
двухпоточный (фильтры АКХ) и двухслойные. Все эти фильтры могут
быть самотечными (открытыми) и напорными.
Сверхскоростные фильтры работают со скоростями фильтрования от 25 до 100 м/ч, выполняются напорными. Эти фильтры применяются для частичного осветления воды.
Основным недостатком об
ычных скоры
х фильтров является быстрое загрязнение верхних слоёв загрузки мелкозернистого песка,
в которых задерживается наибольшее количество взвешенных частиц.
Поэтому грязеёмкость остальной части песчаной загрузки, т.е. способность задержания взвеси между очередными промывками, остаётся
недоиспользованной.
В Академии коммунального хозяйства МКХ РСФСР был разрабо-
тан новый тип фильтра, в котором указанный выше недостат
ок устр
а-
14
нён. Основная масса воды фильтруется здесь не сверху вниз, как
в обычных скорых фильтрах, а снизу вверх. Вода проходит сначала
через крупнозернистый песок, а затем уже через все более мелкий.
Вследствие этого задерживаемые взвешенные частицы более равномерно распределяются в толще загрузки фильтра. Это повышает его
ляя или
грязеёмкость и замедляет нарастание потерь напора, по
зво
удлинить рабочий цикл между очередными промывками, или увеличить скорость фильтрования воды.
Загрузку принято классифицировать в зависимости от размера
частиц следующим образом: мелкозернистая – 0,4 мм, среднезернистая –
0,4…8 мм, крупнозернистая – более 8 мм.
Для предотвращения выноса фильтрующего материала с фильтратом применяют специальные дренажные системы пористые трубы и
плиты, колпачки и др. или укладывают фильтрующие материалы на
ддер
по
живающие слои (гравий, щебенка и др.), размещаемые по по-
рядку увеличения крупности частиц.
При работе фильтра со временем увеличивается толщина плёнки
загрязнений на поверхности и в толще фильтрующей загрузки, возрастает глубина проникновения частиц в загрузку – ухудшается качество
фильтрата, увеличивается сопротивление фильтра, а, следовательно,
ть фильтрования. При правильном подборе материала и
падает скор
ос
величины гранул загрузки, а также толщины фильтрующего слоя снижение скорости фильтрований совпадает по времени с ухудшением
качества фильтрата.
По окончании фильтроцикла загрузку промывают. Промывная
вода (обычно фильтрат) поступает под давлением в дренаж фильтра
со скоростью, обеспечивающей переход зёрен загрузки во взвешенное
на загрузки сталкиваются друг с другом, в ре-
состояние. При этом зё
р
зультате чего налипшие загрязнения отмываются потоком промывной
воды и выносятся из загрузки.
Цель работы – изучение особенностей работы и определение
эффективности фильтра с загрузкой из полимерных материалов в процессе очистки сточной воды от масел и нефтепродуктов.
Приборы и реактивы: аппарат с ме
шалкой, в
оронка, коническая
колба, мерный цилиндр, стеклянные палочки, ёмкость для исходного
пенополиуретана, ёмкость для загрязнённого пенополиуретана, ёмкость для сбора масла, весы, измерительная линейка, пенополиуретан,
гранулы полиэтилена, капельница для веретенного масла, веретенное
масло.
Описание установки. Модуль для фильтрования эмульгирован-
ных масел из воды состоит ёмкости с мешалкой, ёмкостей для исх
од-
15
ного и загрязнённого пенополиуретана, подводящего и отводящего
трубопроводов с запорной арматурой, ёмкостей для сбора масла.
Подготовка к работе. До начала лабораторной работы:
а) преподаватель определяет:
– способ заполнения водой аппарата с мешалкой;
– способ отбора проб воды;
– способ заполнения маслом аппарата с мешалкой;
– способ отбора проб масла;
б и общее время прове-
– промежутки времени для отбор
а про
дения эксперимента;
– измеряемые параметры;
б) лаборант готовит к проведению занятий:
– лабораторную установку;
– приборы, реактивы и методические рекомендации;
в) студент изучает:
– сущность, теоретические основы и практические особенности
процесса сточных вод от эмульгированных масел;
– методические рекомендации по проведению лабораторной
работы.
Ход работы
1. Ёмкость с ме
шалкой запол
няется водой до уровня в 7 см.
2. Включается в работу мешалка.
3. При включенной мешалке в ёмкость с помощью капельницы
добавляется веретенное масло в объёме, определяемом преподавателем, например, 3 г/ч.
4. Визуально определяется цвет полученной эмульсии и с по-
мощью измерительной линейки определяется высота слоя масла h
нач
.
5. Отбирается проба и определяется начальное содержание
(масса) масла в воде С
нач
.
6. Перемешивание производится в течение 15 мин.
7. Пока идёт перемешивание, отбираются примерно одинаковые
по размеру и объёму частицы пенополиуретана из расчёта заполнения
ими зеркала воды в мешалке примерно на 80%.
8. На весах измеряется масса одной частицы пенополиуретана
стандартным способом m
нач
.
9. Продолжая перемешивание, ёмкость с мешалкой заполняется
пенополиуретаном таким образом, чтобы закрыть им зеркало воды
примерно на 80%.
10. Перемешивание осуществляется еще в течение 60 мин.
11. Пока идёт вторая стадия перемешивания, через каждые
10 мин.:
– определяется визуально цвет эмульсии;
16
– определяется визуально цвет частиц пенополиуретана;
– отбираются пробы и определяется содержание (масса) масла
в воде;
– с помощью измерительной линейки измеряется высота слоя
эмульсии;
– изымается одна частица пенополиуретана, измеряется её мас-
са стандартным способом, и частица пенополиуретана возвращается
обратно в ёмкость с мешалкой.
12. По истечении отведённого времени выключается мешалка,
стандартным способом вынимаются из ёмкости с ме
шалкой части
цы
пенополиуретана и перекладываются в отдельную ёмкость.
13. Визуально определяется цвет оставшейся в ёмкости с мешалкой и с помощью измерительной линейки определяется высота слоя
масла h
, если оно осталось в ёмкости, в противном случае высота
кон
слоя масла приравнивается к нулю.
14. Отбирается проба и определяется конечное содержание (масса) масла в воде С
15. На весах измеряется масса частиц пенополиуретана m
кон
.
кон
изъятых из ёмкости с мешалкой по окончании процесса перемешивания.
16. Все полученные данные заносятся в таблицу.
После добавления пенополиуретана
Измеряемый
параметр
До
начала
опыта
в ёмкость с мешалкой
через
через
10 мин.
через
20 мин.
через
30 мин.
через
40 мин.
50 мин.
По
окончании
опыта
через
60 мин.
,
Цвет
эмульсии
Цвет пенополиуреатана
Высота
слоя масла
Содержание
(масса) масла
Масса пенополиуретана
17
17. По полученным данным строятся графики:
– зависимости высоты слоя масса от времени эксперимента;
– зависимости содержания (массы) масла от времени экспери-
мента;
– зависимости массы пенополиуретана от времени экспери-
мента.
18. Рассчитывается эффективность поглощения масла пенопо-
лиуретаном по формуле:
Э = 100 % · (С
нач
– С
кон
) / С
нач
.
19. Делается вывод об эффективности процесса фильтрования по
итогам экспериментальной работы.
20. Рассчитывается изменение высоты слоя масла по формуле:
Δh = h
нач
– h
кон
.
21. Делается вывод об особенностях изменения высоты слоя мас-
ла в воде.
22. Итоговая масса частиц пенополиуретана сравнивается с пер-
воначальной их массой по формуле:
ΔM = m
кон
/ m
нач
.
23. Делается вывод о степени увеличения массы пенополиурета-
на и о его поглощающей способности.
Порядок определения содержания (массы) масла в воде
1. Отбирают в колбу или стакан 250 мл воды и прибавляют
к ней 1–2 капли концентрированной соляной кислоты до pH = 4…5 .
2. В мерный стакан отбирают 30…35 мл хлороформа и добав-
и
ляют к пробе. Все содержимое переносится в делительную воро
нку
встряхивается в течении 3 мин.
3. Делительную воронку ставят в штатив и дают отстояться со-
держимому в течении 2 мин.
4. Сливают нижний слой в перегонную колбу и отгоняют хло-
роформ до тех пор, пока его не останется 5…6 мл.
5. Остаток хлороформа из перегонной колбы переливают
в предварительно взвешенный бюкс.
р
6. Бюкс ставят на разог
етую (греть 10…15 мин) кафельную
плитку и дают хлороформу испариться (под тягой). В бюксе остаётся
налёт масла.
7. Взвешивают бюкс с маслом. По разности в массе бюкса опре-
деляют содержание масла в воде.
18
Вопросы к защите лабораторной работы
1. Проблема загрязнения водных ресурсов планеты эмульгиро-
ванными маслами и нефтепродуктами.
2. Источники загрязнения сточных вод эмульгированными мас-
лами и нефтепродуктами.
3. Аварийные и залповые сбросы эмульгированных масел и
нефтепродуктов в водоёмы: причины, особенности, последствия.
4. Особенности движения и распространения эмульгированных
масел и нефтепродуктов в воде.
и
5. Возможные химические, физ
ко-химические и биохимические реакции с участием эмульгированных масел и нефтепродуктов
в воде водоёма.
6. Влияние эмульгированных масел и нефтепродуктов на живые
организмы экосистем водоёмов.
7. Влияние эмульгированных масел и нефтепродуктов на свойства воды в водоёмах (изменение растворимости газов, уменьшение
интенсивности солнечного ультрафиолетового излучения и т.д.).
х вод от эмульгиро-
8. Классификация методов очистки сточн
ы
ванных масел и нефтепродуктов.
9. Особенности организации процесса очистки сточных вод от
эмульгированных масел и нефтепродуктов методом отстаиваниявсплывания.
10. Оборудование для очистки сточных вод от эмульгированных
масел и нефтепродуктов методом отстаивания-всплывания.
11. Особенности организации процесса очистки сточных вод от
эмульгированных масел и нефтепродуктов методом фильтрования.
орудование для очистки сточных вод от эмульгированных
. Об
12
масел и нефтепродуктов методом фильтрования.
13. Особенности организации процесса очистки сточных вод от
эмульгированных масел и нефтепродуктов методом адсорбции.
14. Оборудование для очистки сточных вод от эмульгированных
масел и нефтепродуктов методом адсорбции.
15. Технологии организации процесса очистки воды поверхност-
ных водоёмов от эмульгированных масел и н
ефтепродуктов.
19
Лабораторная работа № 4
ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОЧИСТКИ СТОЧНОЙ ВОДЫ
МЕТОДОМ ПЕННОЙ ФЛОТАЦИИ
Теоретическая часть. Из физико-химического метода очистки
сточных вод наибольшее применение находит флотационный способ.
Флотация основана на способности пузырьков газа, введённых
в обрабатывающую воду, закрепляться на взвешенных в ней частицах
и подниматься вместе с ними на поверхность осветляемой жидкости.
Скорость подъёма таких частиц, а следовательно, и скорость осветления воды тем вы
ше, чем легче
взвесь, находящаяся в воде, и чем
больше воздуха связано с ней. Эффект осветления воды при флотации
в основном определяется адгезионно-поверхностными свойствами
пузырьков воздуха и взвеси, что даёт возможность удалять из воды
тонкодисперсную взвесь.
При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо
ющи
смачиваемым водой твёрдым частицам загрязня
х веществ и поднимают их к поверхности воды. Гидрофобные (плохо смачиваемые
водой) частицы загрязняющих веществ избирательно закрепляются
на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц.
Флотация – это один из основных методов, применяемый для
очистки воды от органических нерастворённых веществ и твёрд
взвесей, р
азделения смесей, ускорения отстаивания в химической,
ых
нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности.
На флотацию влияют ионный состав жидкой фазы пульпы, растворённые в ней газы (особенно кислород), температуpa, плотность
пульпы.
На основе изучения минералого-петрографического состава обогащаемого полезного ископаемого выбирают схему флотации, реа-
о
гентный режим, которые обеспечивают д
статочно полное извлечение
вредных веществ из воды. Большое значение для флотации имеют
размер, количество и равномерность распределения воздушных
пузырьков в воде. Оптимальные размеры пузырьков 15…30 мкм,
а максимальные – 100…200 мкм.
Лучше всего флотацией выделяются частицы размером 0,1…0,04 мм.
Более мелкие частицы разделяются хуже, а частицы мельче 5 мкм
ухудшают флотацию более крупных частиц. Отрицательное действие
частиц микро
нных ра
змеров уменьшается специфическими реаген-
тами.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]