Постановка эксперимента

Для проведения работы используются суспензии мела, доломита, фосфоритной пыли, пыли кожевенных заводов или текстильных фабрик и др. по заданию преподавателя. Содержание взвешенных частиц может колебаться от 100 до 1000 мг/л. Опыты проводятся в цилиндрах вместимостью от 1.0 до 0.25 л; рН раствора или сточной воды может изменяться от 3 до 11, что обеспечивается введением в раствор, соответственно, кислоты или щелочи.

Изучение сравнительных свойств коагулянтов. По заданию преподавателя проводятся опыты с одной суспензией при постоянной температуре, концентрации взвешенных веществ, рН, но с различными коагулянтами: хлоридом алюминия, сульфатом железа (III) и сульфатом железа (II). Доза коагулянта может составлять от 50 до 2 000 мг/л. Для нейтрализации образующихся ионов водорода по стехиометрии реакции гидролиза коагулянта рассчитывают для каждого случая необходимую дозу щелочи. Четвертый цилиндр используется как сравнительный, в котором проводят осветление без введения коагулянта.

После введения коагулянта раствор перемешивается в тече­ние 1–2 мин на магнитной мешалке или вручную и далее в него при перемешивании вводят расчетную стехиометрическую дозу щелочи для нейтрализации свободной кислоты. Проводят наблюдение за процессом осветления воды. Важнейшими показателями являются «мгновенная» и общая скорости осветления сточной воды. Они определяются по перемещению границы раздела осветленной и «мутной» жидкости во времени.

V = (Н₁ – Н₂)/∆τ, (1.2)

где V – скорость процесса осветления, см/мин; Н₁ и Н₂ – соответствующие координаты границы раздела осветленной и «мутной» жидкости над поверхностью стола, см; ∆τ – промежуток времени при перемещении границы от Н₁ до Н₂, мин.

Определяется также относительный объем осадка от общего объема очищаемой жидкости в конце процесса осветления.

При обработке экспериментальных данных строятся сравнительные графические закономерности процессов осветления при использовании разных коагулянтов, варьировании их дозы или при различной кислотности среды.

Изучение влияния реакции среды. Опыты проводятся аналогично описанному выше, но для одного коагулянта и при изменении рН от 3 до 9. Графическая обработка результатов опытов – представление зависимости основных показателей осветления воды от реакции среды.

Изучение влияния дозы коагулянта. Под дозой коагулянта подразумевается определенное количество реагента, добавляемое к единице объема обрабатываемой воды в мг/л. Для этого выбирается исходная вода, содержащая 200–1 000 мг/л взвешенных веществ (по указанию преподавателя), рН и тип коагулянта. В цилиндры с подготовленными образцами раствора вводятся определенные дозы коагулянтов – в диапазоне от 40 до 500 мг/л. Для них рассчитывают стехиометрические дозы щелочи для связывания избыточной кислоты. После введения и перемешивания реагентов в одинаковых условиях проводится наблюдение за осветлением воды, снимаются опытные данные и по экспериментальным данным строится коагуляционная кривая в координатах: эффект осветления – доза коагулянта. По коагуляционной кривой находят порог коагуляции, который определяется как граница между первой и второй зонами на коагуляционной кривой. Граница между второй и третьей зонами кривой носит название оптимальной дозы.

Если при использовании четырех цилиндров нельзя четко установить границы зон, то ставятся дополнительные опыты, в которых дозы вводимого коагулянта должны быть такими, которые бы позволили получить недостающие точки на коагуляцинной кривой.

По заданию преподавателя возможно изучение влияние других факторов на процесс осветления сточных вод, в частности иногда изучают эффект обесцвечивания растворов.

Отчет должен содержать: таблицы экспериментальных данных; результаты расчета показателей процесса осветления; графическую информацию о влиянии тех или иных факторов на коагуляционное осветление сточных вод и выводы по работе.