Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные системы очистки сточных вод. Лабораторный практикум. Практикум
.pdf
– периоды и интервалы времени для измерения технологиче-
ских параметров;
– величину устанавливаемого на время эксперимента давления
в системе;
б) лаборант готовит к проведению занятий:
– лабораторную установку;
– приборы, реактивы и методические рекомендации;
в) студент изучает:
– сущность, теоретические основы и практические особенности
процесса очистки воды в обратноосмотических установках;
– методические рекомендации по пр
оведению лабор
аторной
работы.
Ход работы
1. Проверяется положение всех кранов (должно быть «Закры-
то»).
2. Заполняется ёмкость Е1 водопроводной водой или имитатом
сточной воды, включив кран К17. При заполнении ёмкости Е1 примерно на 50 % кран К17 закрывается.
3. Визуально проверяется отсутствие коллоидных частиц, а также осадка в исходной воде. В случае обнаружения частиц сливается
исследуемая вода, производится очистка ёмкости Е1, и вода заливает
о.
занов
ся
4. Установка выводится на рабочий режим, для чего:
– установка включается переключателем SA1 «сеть»;
– на пульте кнопкой SA2 выбирается для работы ёмкость Е1;
– кнопкой SA3 выбирается соответствующая линия;
– открываются краны К4, К6, К9, К15, К16, вентиль ВЗ;
– кнопкой SB2 включается насос H1;
– плавно открывается кран К20;
– раб
очая п
оверхность мембранного модуля промывается в
безнапорном режиме в течении 5 минут;
– давление в системе устанавливается равным 6 бар путём
плавного закрытия вентиля В3 на линии слива концентрата;
– при достижении заданного количества фильтрата по показаниям прибора Q2a, определяемого по значению электропроводности
не более 50 мкСим/см, пермеат путём плавного открытия крана К15 и
закрытия кра
н
а К18 направляется в ёмкость Е1.
5. Измеряются характеристики эффективности очистки водопроводной воды или имитата сточной воды стандартными способами,
в том числе:
– общее солесодержание исходной воды
концентрата
С
по кондуктометру;
к
С
, пермеата Сп и
исх. в
51
– электропроводность исходной воды Э
и пермеата Эп
исх. в
по приборам Q1a, Q2a.
6. Определяется эффективность очистки воды по формулам:
ηC = (С
ηЭ = (Э
исх. в
исх. в
– Сп) / С
– Эп) / Э
исх. в
исх. в
,
.
7. Результаты таких измерений заносятся в таблицу.
Характеристика
Исходная
вода
Пермеат
Концен-
трат
Эффективность
очистки
Общее солесодержание
по кондуктометру
С,
мг/л
Электропроводность Э
по приборам Q1a,
х
Q2a, мкСим/см
8. Сравниваются значения эффективностей очистки воды по по-
казателям η
осмотической установки.
9. Проводятся измерения технологических параметров очистки
водопроводной воды или имитата сточной воды, для чего:
– постепенно путём одновременного плавного открытия через
равные промежутки времени вентиля В4 и закрытия вентиля В3
устанавливаются расход исследуемой воды с мембранного блока
по счётчику F3a 50…800 л/ч, расход концентрата по счёт
15
0…200 л/ч, расход концентрата на рецикл по ротаметру 0…1300 л/ч;
– в случае разогрева исследуемой жидкости в ёмкости Е1 выше
30
°С в змеевик ТО1 подается охлаждающая вода путём открытия кра-
на К14;
– через каждый промежуток времени, установленный ранее,
снимаются по приборам показания, в том числе:
го давления, с;
и ηЭ, делается вывод об эффективности очистки обратно-
C
чику F4a
τ – равные промежутки времени с момента установки рабоче-
T – температура в исходной ёмкости E1, °С;
P – рабочее давление, создаваемое на концентрате, бар;
R – селективность мембраны;
A – константа проницаемости воды;
S – рабочая площадь мембраны, м
2
;
52
V
– объём очищаемой воды в исходной ёмкости, л;
Е1
Q
– расход концентрата при заданном давлении, л/с;
к
Q
– расход пермеата при заданном давлении, л/с;
п
Q
– суммарный поток пермеата и концентрата, л/с.
пк
– полученные данные заносятся в таблицу.
Время
от начала
процесса
τ, с
Τ, К P,
бар
V
Е1
, л Qк,
3
м
/ч
,
Q
п
3
м
/ч
,
Q
пк
R A
3
м
/ч
S,
м2
10. По окончании измерений установка отключается, для чего:
– плавно открывается вентиль В3;
– кнопкой SB2 выключается насос Н1;
– кнопкой SA1 «сеть» установка отключается;
– все краны закрываются.
11. Строятся зависимости всех измеренных по п. 9 характеристик
(ось ординат) в зависимости от периода времени (ось абсцисс).
12. Построенные зависимости анализируются, и делаются выво-
ды об особенностях техн
ологических ре
ческой установки при очистке воды.
Порядок определения общего солесодержания исследуемой
жидкости с помощью цифрового кондуктометра
1. В плоскодонную колбу стандартным способом отбирается
проба воды из исследуемой ёмкости.
2. С кондуктометра снимается защитная крышка и нажимается
кнопка включения.
3. Кондуктометр погружается электродом в отобранную пробу
воды в колбе.
4. В течение некоторого времени кондуктометр удерживается
в исследуемой воде до стабилизации значения на цифровом экране.
5. Полученное значение записывается в соответствующую таб-
лицу.
6. Ко
ндуктометр вынимается из воды, вы
трод промывается дистиллированной водой, кондуктометр закрывается защитным колпачком.
жимов работы обратноосмоти-
ключается, его элек-
53
Вопросы к защите лабораторной работы
1. Сущность и область применения обратного осмоса в приро-
доохранной деятельности.
2. Кинетика обратногоосмотической очистки воды.
3. Движущая сила процесса обратного осмоса.
4. Механизм переноса молекул и ионов различных веществ
через полупроницаемые мембраны: теория просеивания, теория молекулярной диффузии, теория капиллярно-фильтрационной проницаемости.
5. Виды и строение мембран, используемых для обратноосмоти-
ческой очистки воды.
6. Проницаемо
сть мембраны.
7. Селективностью мембраны.
8. Классификация мембранных процессов очистки воды и воз-
духа.
9. Гиперфильтрация (обратный осмос): сущность, применение,
природоохранное оборудование.
10. Очистка воды методом ультрафильтрации.
11. Процесс испарения через мембрану и применяемое оборудо-
вание.
12. Диализ в природоохранных технологиях.
13. Сущность и особенности электродиализа и применяемое для
очистки воды оборудование.
. Диффузионное разд
14
еление газов с помощью мембранных
процессов.
15. Микрофильтрация как метод очистки воды.
54
Лабораторная работа № 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ
Теоретическая часть. Технологическая схема водоочистки –
это совокупность аппаратов для очистки сточных вод, в которых
последовательно осуществляется очистка вод от нескольких находящихся в них загрязняющих веществ.
При разработке технологической схемы очистки сточных вод не-
обходимо руководствоваться следующими принципами:
1) в случае наличия в воде гетерогенных и гомогенных по отно-
шению к воде загрязняющих веществ, перв
ыми нужно удалять из воды
гетерогенные системы; если попытаться удалить сначала гомогенные
системы, то гетерогенные частицы могут вызвать забивание трубопровода, абразивный износ частей аппарата, разрушение коагулянтов и
флокулянтов, нарушение хода реакции;
2) последовательность очистки должна быть от простого к
сложному. Для очистки воды от сложных смесей одни загрязняющие
вещества выделяются легко, другие – трудно. В пе
рвом случае очистку
можно осуществлять быстро и с минимальными затратами, во втором
случае для очистки потребуется специальное оборудование и большие
эксплуатационные расходы. Показателем сложности очистки является
степень разделения жидкости и загрязняющих веществ, зависящая от
величины различия между свойствами загрязняющих веществ и чистой водой. Чем больше различие в
свойствах, тем проще осуществить
очистку. При осуществлении очистки от простого к сложному желательно чтобы для последних стадий очистки осталось как можно
меньше загрязняющих веществ;
3) первыми из сточной воды удаляются преобладающие по количеству загрязняющие вещества (при прочих равных условиях),
и весь процесс проводится таким образом, чтобы поток веществ от
аппар
ата к аппарату постоянно уменьшался;
4) сначала удаляются коррозионностойкие, токсичные и другие
вещества. Такая последовательность обусловлена необходимостью
создания безопасных условий для работы персонала и обеспечения
сохранности оборудования;
5) предпочтение отдается прямой очистке, т.е. процессам, которые происходят без каких-либо агентов;
6) следует избегать отклонений от нормальных условий (например, повышени
й температуры при выпаривании), а если этого не уда-
55
ётся, то необходимо установить такой аппарат как можно ближе
к концу технологической схемы.
На выбор технологической схемы очистки сточных вод влияют
также состав сточных вод, количество сточных вод, свойства загрязняющих веществ, денежные затраты на оборудование и т.п.
Производственные сточные воды, как правило, подвергаются
вначале очистке на локальных очистных сооружениях для снижен
нцентрации загрязнений, извлечения и утилизации находящихся
ко
ия
в них полезных веществ, а также для подготовки этих вод к очистке на
общезаводских очистных сооружениях (если это необходимо).
После локальной очистки или обработки на общезаводских очистных сооружениях сточные воды могут быть снова использованы в
технологическом процессе в системе оборотного водоснабжения.
В отдельн
ых случаях о
чищенные производственные воды спускаются в водоёмы либо (без полной очистки) в городские канализационные системы водоотведения и очистки воды.
На сооружениях механической очистки из сточных вод удаляют
до 75% нерастворимых загрязнений (мелкие минеральные примеси,
песок, нефтепродукты, жиры и др.).
Всплывающие вещества задерживаются с помощью решеток или
сит, извлекаются из во
ды, измельчаются в
дробилках молоткового
типа и сбрасываются обратно в поток сточной воды либо подвергаются обработке совместно с осадком.
Песок и другие мелкие минеральные примеси задерживаются при
пропуске сточных вод через песколовки. Осевший песок перемещается
гидроэлеватором на так называемые песковые площадки либо в бункеры, откуда вывозится и используется дл
я планир
овки местности.
Нерастворенные взвешенные вещества задерживаются главным
образом в отстойниках и септиках. Для удаления нефтепродуктов, жиров и других веществ с плотностью, близкой к плотности воды, применяются нефтеловушки, жироловки, флотаторы.
Органические растворенные загрязнения, содержащиеся в сточных водах в виде коллоидов и растворенных веществ, удаляются на
90…95% сооружениями биологической оч
стки.
и
Применяются также физико-химические методы очистки, основанные главным образом на том, что при введении в сточную воду
растворов некоторых реагентов образуются хлопья, способствующие
осаждению взвешенных веществ. Сооружения физико-химической
очистки состоят из устройств для приготовления и дозировки реагента
(при реагентной очистке), смесителей для смешения сточных вод
с реагентом, камер реакци
для первоначального хлопьеобразования,
и
56
отстойников, в которых выпадают в осадок взвешенные вещества и
частично коллоиды.
Помимо реагентной очистки, к физико-химическим методам
относятся электрохимические, гиперфильтрация, окисление и др.
Дополнительной очистке (доочистке) сточные воды подвергаются
(в случае надобности) после биологической очистки; при этом используются в основном фильтрация, реагентная обработка и другие методы, обеспечивающие удаление оставши
ся органических взвешенных
х
веществ, фосфора и азота.
Последний этап обработки сточных вод – их дезинфекция (обеззараживание) воздействием хлора на бактериальные загрязнения, оставшиеся после биологической, химической или дополнительной очистки. Сооружения для дезинфекции – хлораторы, контактные резервуары (в виде первичных отстойников).
В процессе очистки сточных вод в отстойниках накапливается
осадок; он пл
охо сох
нет, издает неприятный запах и опасен в санитарном отношении. Сброженный (перегнивший) осадок лишен этих отрицательных свойств, поэтому применяются сооружения для обработки,
сбраживания и обезвреживания осадка – септики, двухъярусные отстойники, метантенки, иловые площадки, вакуум-фильтры, центрифуги и фильтр-прессы.
Цель работы – изучение работы технологической схемы очистки
воды как совокупности аппаратов очистки и определение её эффективности.
Приборы и реактивы: лабораторная технологическая схема очи-
стки воды с изменяемым числом аппаратов очистки; цифровой кондуктометр; набор пипеток; штатив с пробирками; универсальная индикаторная бумага; стаканчик вместимостью 100 см
мерный вместимостью 10(25) см
пельница для раствора нитрата серебра; водяная баня, цилиндры или
колбы вместимостью 100 см
CuSO
•7Н2O, H2SO4 (конц.), 10%-ный нитрат серебра, HCl 1:5, 5%-ный
4
BaCl
, персульфат калия, 50%-ного раствора KSCN.
2
3
, колбы вместимостью 250 см3; ка-
3
; водопроводная вода; растворы: К2Сг2O7,
3
; рН-метр; цилиндр
Описание установки. Установка представляет собой совокуп-
ность 3-х аппаратов водоочистки, в которых последовательно осуществляется очистка воды от находящихся в ней загрязняющих веществ.
В числе аппаратов водоочистки установлены сетчатый фильтр
грубой очистки от крупных взвесей и волокон, фильтр тонкой механической очистки от мелких взвесей, угольный или ионообменный
фильтр для удаления ряда растворенных загрязня
ющих ве
ществ, цвета
и запахов.
57
Подготовка к работе
До начала лабораторной работы:
а) преподаватель определяет:
– вид, объём и характеристики воды или её имитата;
– способ заполнения колб и другой лабораторной посуды;
– способ отбора проб;
– способ измерения массы фарфоровой чашки и сухого продукта;
– способы измерения pH, цвета, цветности, мутности, оценки
интенсивности, характера и рода запаха, определения содержания хлоридов, сульфатов и общего железа, массы су
хого остатка, массы солей,
содержащихся в воде или её имитате, общего солесодержания;
б) лаборант готовит к проведению занятий:
– лабораторную установку;
– приборы, реактивы и методические рекомендации;
в) студент изучает:
– сущность, теоретические основы и практические особенности
процесса очистки воды в технологических схемах;
– методические рекомендации по проведению лабор
аторной
работы.
Ход работы
1. Проводится проверка всех вентилей установки в целях удо-
стовериться, что они закрыты.
2. Открывается вентиль подачи водопроводной воды или имита-
та сточной воды на технологическую схему.
3. Открывается вентиль отбора проб перед первым аппаратом
технологической схемы, в колбу отбирается проба № 0 вколичестве
V
= 100 см3 воды, после чего закрываются вентиль подачи водопро-
общ
водной воды или имитата сточной воды на технологическую схему
и вентиль отбора проб перед первым аппаратом технологической
схемы.
4. Определяется pH отобранной пробы, для чего:
– полоска индикаторной бумаги помещается на стекло;
– стеклянной палочкой из колбы на полоску индикаторной
бумаги переносится несколько капель воды до увлажнения поло
ски;
– появившаяся окраска индикаторной бумаги сравнивается
с окраской по стандартной шкале pH и определяется значение pH;
– определение pH можно проводить с помощью pH-метра;
– делается отметка в таблице напротив найденного значения pH.
58
Значения pH Характер проявления
√
0 Концентрированная кислота
1 Очень сильнокислая среда
2 Сильнокислая среда
3 Среднекислая среда
4 Слабокислая среда
5 Кислая реакция, близкая к нейтральной
6 Нейтральная среда
7 Строго нейтральная среда
8 Нейтральная среда
9 Щелочная реакция, близкая к нейтральной
10 Слабощелочная среда
11 Среднещелочная среда
12 Сильнощелочная среда
13 Очень сильнощелочная среда
14 Концентрированная щелочь
5. Определяется цвет отобранной пробы, для чего:
– колба с отобранной пробой воды рассматривается сверху
и сбоку на белом фоне при достаточном боковом освещении;
– делается отметка в таблице напротив найденной характери-
стики цвета.
Цвет
√
Отсутствует
Слабо-желтоватая
Светло-жёлтая
Жёлтая
Интенсивно-жёлтая
Коричневая
Другая (укажите какая)
59
6. Определяется цветность отобранной пробы, для чего:
– колба с отобранной пробой воды подносится к стандартной
шкале цветности;
– по стандартной шкале цветности подбирается колба с раство-
ром, имеющим цвет, наиболее близко подходящий или тождественный
цвету колбы с отобранной пробой воды;
– по подобранной колбе определяется цветность исследуемой
пробы воды в град.;
– делается отм
етка в таблице напротив найденного значения
цветности.
Цветность, град. 0 5 10 15 20 30 40 50 70 100
√
7. Определяется мутность отобранной пробы, для чего:
– колба с отобранной пробой закрывается пробкой и интенсив-
но взбалтывается;
– после взбалтывания снимается пробка и колба с отобранной
пробой воды рассматривается сверху и сбоку на белом фоне при достаточном боковом освещении;
– делается отметка в таблице напротив найденной характери-
стики мутности.
Мутность
√
Прозрачная
Слабо опалесцирующая
Опалесцирующая
Очень опалесцирующая
Слабо мутная
Мутная
Очень мутная
Другая (укажите какая)
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]