Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу icon

Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу




Скачати 490.58 Kb.
НазваХарківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу
Сторінка2/4
Дата02.06.2012
Розмір490.58 Kb.
ТипДокументи
1   2   3   4

^ 1.2. ТЕХНОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ВОДИ

У сучасних умовах одержання води заданої якості здійснюють за складною хімічною технологією, що використовує безліч різних реагентів, матеріалів, фізичних агентів і різноманітних споруд. У результаті властивості води зазнають значних змін, які необхідно враховувати, щоб забезпечити потрібний ефект очищення. Ці так звані технологічні властивості води визначають методами технологічного аналізу. За допомогою технологічного аналізу з декількох можливих методів коригування того чи іншого показника якості води вибирають найбільш ефективний і економічний, установлюєть необхідну дозу реагенту, визначають кінетику осадження суспензій, швидкості протікання води в різних спорудах, динаміку росту втрат напору у фільтрувальних спорудах і т.д. Незнання технологічних властивостей води може призвести до серйозних помилок при проектуванні водопідготовчих станцій.

При реалізації найбільш розповсюджених технологічних схем очищення води необхідно мати дані про наступні параметри, що характеризують технологічні властивості води: коагулювання, знефарбування, осадження суспензії, фільтрування, знезалізнення, пом’якшення, стабільність, хлорування. Ці дані одержують у результаті технологічного аналізу води. Якість води, як уже вказувалося, визначається її складом, концентрацією і властивостями домішок, що містяться в ній. Крім того, щоб ознайомитися з фізичними і хімічними показниками якості води і засвоїти методи їхнього визначення, студенти повинні вміти встановлювати склад домішок води та їхню концентрацію. Однак цих даних недостатньо, щоб кваліфіковано запроектувати технологічну схему обробки води з метою поліпшення її якості, підібрати і розрахувати споруди, в яких ця технологія буде здійснюватися. Дані про фізичні й хімічні показники якості води повинні бути доповнені технологічними показниками, які встановлюють за допомогою технологічного аналізу.

Технологічний аналіз проводиться:

  • для визначення властивостей води при відшукуванні джерела водопостачання і проектуванні споруд, для коригування якості води;

  • з метою контролю показників якості води в процесі її обробки.

Сучасна водопідготовка - складна хімічна технологія, в якій для обробки води використовують різні реагенти, матеріали, фізичні впливи і безліч різноманітних пристроїв. Від характеру взаємодії домішок води з використовуваними речовинами залежить ефективність підготовки води різного призначення.

У наш час важко передбачити поведінку домішок води в процесі її обробки. Такі дані можна одержати, визначивши в результаті технологічного аналізу так звані технологічні властивості води.

За допомогою технологічного аналізу встановлюють оптимальні дози реагентів для обробки води, що забезпечують найкращий ефект очищення і економічність процесів; визначають кінетику осадження суспензій, що дозволяє розрахувати об’єм і розміри очисних споруд; підбирають оптимальні швидкості протікання води в різних водообробних пристроях; забезпечують вибір з декількох можливих методів коригування показника якості води найбільш ефективного й економічного і т.п.

У практиці водопідготовки широко використовують технологічний аналіз води, що включає пробне коагулювання, хлорування, зм’якшення, знезалізнення, стабілізацію та інші визначення.

Технологічний аналіз проводять при тій температурі, при якій передбачається вести процес обробки води у виробничих умовах.


^ 1.3. БАКТЕРІОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ ВОДИ

У лабораторних умовах обов’язково проводять різноманітні бактеріологічні аналізи води на водопідготовчих станціях.

Як правило, визначають наявність в них збудників хвороб, колі-індекс, колі-титр. Відображають зміст і результати аналізів у журналах.

Людина, яка здійснює подібний аналіз, повинна мати фахову освіту, володіти хімічними і бактеріологічними знаннями в межах роботи, що виконується, знати порядок відбору зразків і правила їх підготовки до випробувань, основні властивості матеріалів, що аналізуються, лабораторне обладнання; методи обробки отриманих даних.

^ 2. ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ


Лабораторна робота № 1

Визначення оптимальної дози коагулянту


1. Загальні вказівки

Для видалення з води речовин, що обумовлюють кольоровість і каламутність, застосовують обробку води коагулянтами. Як коагулянти використовують солі алюмінію і заліза: сульфат алюмінію, сульфат заліза (ІІ), сульфат заліза (ІІІ), хлорид алюмінію, хлорид заліза (ІІІ), змішаний коагулянт, який складається із сульфату алюмінію і хлориду заліза, взятих у співвідношенні 1:1 чи 1:2, та ін.

Коагулянти є солями сильних кислот і слабких лугів, тому при введенні у воду вони гідролізуються.

Гідролізом називається обмінна реакція між катіонами й аніонами солі і води, при якій відбувається зв’язування продуктів розкладання з одним чи обома іонами води з утворенням малодисоційованих чи важкорозчинних гідроокисів. Гідроліз солей супроводжується зміною рН середовища:

пряма реакція

Аl2 (SO4)3 + 6Н2О Аl(ОН)3 + 3H2SO4 ,

зворотна реакція

FеСl3 + ЗН2О Fe (ОН)3 + ЗНСl .

Реакції гідролізу оборотні. Тому, щоб забезпечити повноту протікання гідролізу (пряма реакція), необхідно зв’язувати (нейтралізувати) кислоти, що утворюються. Цю функцію виконують присутні в природних водах гідрокарбонат-іони, що визначають природну лужність води:

H+ + НСО3- = Н2СО32О + СО2.

Якщо лужність оброблюваної води невелика, то кислота, яка утвориться при гідролізі коагулянту, може бути нейтралізована не повністю. Наслідком цього є погіршення процесу пластівцеутворення, поява у воді залишкового алюмінію чи заліза. Щоб уникнути цього, воду додатково підлужують введенням Са (ОН)2 чи Н2СО3:

H2SO4 + Са(ОН)2 = CaSO4 + 2Н2О ,

2НС1 + Na2CO3 = 2NaCl + Н2СО3 = 2NaCl+ Н2О + СО2 .

Гідроксиди алюмінію і заліза малорозчинні у воді і виділяються з неї у вигляді колоїдних позитивно заряджених часток з великою сумарною площею поверхні. Гумусові речовини, що надають воді зафарбування, і частки порід і ґрунтів, що визначають її каламутність, являють собою негативно заряджені колоїди. Через різницю зарядів ці дві системи взаємодіють: на позитивно зарядженій поверхні гідроксидів добре адсорбуються гумусові речовини, а безпосередньо частки гідроксидів адсорбуються на поверхні ґрунтових, глинистих та інших зважених часток.

Разом з тим наявність у воді негативно заряджених іонів приводить до коагуляції колоїдних часток гідроксидів, тобто відбувається зниження їхнього заряду і втрата стійкості. У результаті частки починають злипатися одна з одною, що призводить до утворення „містків” між зваженими частками домішок. Ці „містки” немовби „зшивають” зважені частки між собою, утворюючи так звану понадміцеллярну структуру. Остання під впливом гідродинамічних сил потоку розривається в найбільш слабких місцях, наслідком чого є утворення мікропластівців, що потім збільшуються при взаємних зіткненнях. Осадження такої коагульованої суспензії призводить до видалення з води речовин, які обумовлюють її каламутність і кольоровість.

Для успішного протікання процесу необхідно правильно підібрати дозу коагулянту. Оптимальною називається та його найменша доза, що забезпечує кольоровість очищеної води < 20 град, при мінімальній її каламутності і доброму пластівцеутворенні (досить швидке утворення великих, добре осідаючих пластівців). Оптимальна доза коагулянту залежить від величини і природи кольоровості оброблюваної води, її каламутності, лужності й температури. Оптимальну дозу визначають у процесі пробного коагулювання води різними дозами коагулянту.

^ 2. Схема установки

Установка складається з магнітної мішалки 1 і колби 2 з випробуваною водою і реагентами, яка встановлена на підставці 3 корпусу магнітної мішалки. Усередину колби опускають стержень, що перемішує, 4. Корпус мішалки заземлюють, після чого мішалку вмикають в мережу напругою 220 В. Для приєднання проводу, що заземлює, на задній стінці корпуса розташована клема. Стержень 4 приводять в обертання за допомогою тумблера 5. Для збільшення швидкості обертання стержня рукоятку 6 повертають за годинниковою стрілкою і встановлюють на середині шкали швидкості обертання магнітного стержня. Це відповідає приблизно 800 об/хв магнітного стержня.

Тумблер 7 призначений для включення електрообігріву. Для запобігання від саморозмагнічування магніту до мішалки додане сталеве кільце, яке концентрично накладають на підставу корпусу при вимкнутому апараті.

Для виконання роботи готують колбу з випробуваною водою, закритою пробкою; мірні циліндри на 250 мл - 7 шт., плоскодонні колби -2-3 шт., ємкістю 500 мл; піпетки на 1 і 5 мл, пісковий годинник на 3 хв.; секундомір; розчин А12(SО4)3 концентрацією 20 г/л (готується розчиненням 39A12(SO4)3Ч18Н2О в 1 л води); 5%-ний розчин NaOH.



Рис.2   Схема установки: 1   магнітна мішалка, 2   колба, 3   основа, 4   стержень, 6   рукоятка, 4, 5, 7 – тумблери.



^ 3. Проведення роботи

Оптимальну дозу коагулянту визначають для двох умов:

1) без підлужування води; 2) з підлужуванням води.

У кожному випадку пробу води ретельно перемішують перед її відбором.

1) 200 мл випробуваної води (1 проба) наливають у плоскодонну колбу 2, занурюють у неї стержень, що перемішує, 4 і перемішують на магнітній мішалці 1 протягом 3-х хвилин. Потім розчин зливають у циліндр № 1 для відстоювання. В інші проби води (№2   №7) перед перемішуванням додають розчин коагулянту (сірчанокислого алюмінію) у таких кількостях:


Таблиця 2


№ проби

2

3

4

5

6

7

Кількість розчину коагулянту,

який було долито в циліндр, мл

0,5

1

2

3

4

6

Відповідна цьому об’єму доза

коагулянту, мг/л

50

100

200

300

400

600


Після перемішування проби води зливають у циліндри, відповідно №2 ... №7 і включають секундомір.

2) Досліди з підлужуванням води виконують аналогічно, до кожної проби води перед перемішуванням додають 1 мл 5% розчину NaOH.

Для кожної проби води відзначають час початку відстоювання. Тривалість відстоювання - 0,5 години. Через 0,5 години з кожного циліндра відбирають відстояний розчин, в якому визначають оптичну щільність проби на фотоколориметрі. За даними оптичної щільності можна одержати порівняльні дані про каламутність води залежно від дози коагулянту. При відстоюванні води в циліндрах відзначають час початку утворення пластівців, час початку осідання, а також вид пластівців (пухкі, великі, дрібні).


Записують умови проведення досліду:

Кількість вихідної води для кожного досліду _______________ мл

Оптична щільність вихідної води______________

Тривалість перемішування проби води ___________________ хв

Тривалість відстоювання _______________________________ хв.


Таблиця 3


Умови проведення досліду

№ проби

Кількість

введеного

коагулянту,

мл

Доза коагулянту,

мг/л

Час початку утворення пластівців,

хв.

Час початку осідання пластівців,

хв.

Оптична щільність

води після

досліду

Без підлужування




















З додаванням NaOH




















За даними дослідів будують графіки, відкладаючи по осі абсцис дозу коагулянту в мг/л, а по осі ординат - оптичну щільність стічної води. За графіками знаходять оптимальну дозу коагулянту і роблять висновок про необхідність підлужування для досліджуваної води.

Оптимальною дозою коагулянту вважається така доза, коли збільшення кількості доданого коагулянту понад цю дозу не приводить до помітного зниження оптичної щільності води, яку очищують.


^ Лабораторна робота №2

Визначення показника осаджуваності зважених речовин у воді. Знаходження розрахункових технологічних параметрів відстійників


^ 1. Загальні вказівки

Метою роботи є визначення показника осадження для некоагульованої суспензії, побудова графіків, осадження суспензії у воді і встановлення за досліджуваними даними розрахункової швидкості осадження суспензії у відстійниках.

Частки суспензії осаджуються під дією сили ваги. Цей метод використовують при очищенні природних вод від зважених речовин у відстійниках. Осадження суспензії у відстійниках відбувається при безупинному русі води з малою швидкістю в напрямку від входу до виходу.

Осадження суспензії може бути вільним і стиснутим. Вільне - це падіння окремої частки в нескінченно великому об’ємі рідини. Закономірності вільного осадження зберігаються при об’ємній концентрації часток, які осаджуються, до 0,5 - 1 %. Це відповідає масовій концентрації часток 1300-2600 мг/л з питомою вагою 2,6 г/см3, що має місце при освітленні води відстоюванням.

Процес осадження суспензії у воді характеризують звичайно графіками кінетики осадження суспензії. По осі абсцис відкладають швидкість (мм/с) чи тривалість (хв) процесу, а по осі ординат - кількість суспензії, що випала, у відсотках чи частках одиниці.

Випадання суспензії з води можна характеризувати також величиною показника осаджуваності суспензії. За показник осаджуваності за пропозицією Л.А.Кастальського приймається відношення кількості суспензії А (%), що випадає зі швидкістю 1,2 мм/с, до кількості суспензії В, що випадає зі швидкістю 0,2 мм/с. У цих межах знаходяться величини швидкостей осадження, що практично мають місце у відстійниках.

Якщо графічно по осі абсцис відкласти швидкість осадження суспензії в мм/с, а по осі ординат - кількість суспензії, яка випала в осад, виражену у відсотках, то залежність між зазначеними величинами в межах швидкостей від 0,2-1,2 мм/с можна без істотної похибки представити відрізком прямої, яка з’єднує на графіку точки, що відповідають значенням А і В показника осаджуваності суспензії.

За допомогою цього графіка (рис. 3) можна знайти розрахункову швидкість осадження суспензії у відстійнику U0 залежно від заданого відсотка освітлення води.

З графіка випливає

,

звідки швидкість осадження суспензії, мм/с

.




Рис. 3   Графік показника осаджуваності суспензії у воді



Тут Р   відсоток затримки відстійником суспензії, визначений за формулою

,

де M1 – масова концентрація зважених речовин в освітлюваній воді, мг/л;

М2 – масова концентрація зважених речовин у відстояній воді, мг/л.

Метод визначення розрахункової швидкості осадження суспензії у відстійниках за допомогою графіка показника осаджуваності суспензії досить точний при осадженні природної суспензії, що не коагулює, і не доречний до коагульованої нестійкої суспензії, оскільки внаслідок коагуляції часток фракційний склад останньої змінюється у процесі осадження. Однак криві випадання суспензії використовують для розрахунку відстійників, тому що вони дозволяють визначити необхідну тривалість перебування води у відстійниках за заданим ефектом чи осадження ефекту освітлення води.


^ 2. Обладнання і прилади

1. Скляні циліндри з конічним дном. Висота робочої частини циліндра складає 432 мм, обсяг конусної частини - 50 мл (рис. 4).

2. Відро обсягом 8 літрів

3. Дерев’яне весло

4. Колби на 500 мл з пробками

5. Секундомір

6. Колби об’ємом 100 мл

7. Лійки скляні

8. Бюкси

9. Фільтри паперові

10. Ексикатор




Рис. 4   Скляний циліндр з конічним дном


^ 3. Проведення роботи

Воду, що підлягає дослідженню, готують у відрі. Перед добором проб воду у відрі ретельно перемішують веслом, потім відливають від неї 500 мл для визначення початкової масової концентрації зважених речовин. Досліджуваною водою заповнюють одночасно два циліндри до верхньої позначки і включають секундомір. Через 6 хв після початку визначення відкривають кран одного з циліндрів і зливають з нього в плоску широкогорлу 100-мл колбу, підставлену під зливальну трубку циліндра, 50 мл води разом з осадом, який встиг випасти за 6 хв, у конусну частину циліндра. Кількість води, яка виливається з циліндра, перевіряється згідно із зниженням рівня води в ньому від першої верхньої позначки до другої. Колбу з пробою закупорюють пробкою і нумерують. Через 36 хв послу початку визначення таким же способом відбирають осад з другого циліндра.

Кількість осаду, який випав у конусній частині першого циліндра за 6 хв, характеризує відсоток суспензії, який випадає з досліджуваної води зі швидкістю 1,2 мм/с і більше; кількість осаду, який випав у конусній частині другого циліндра за 36 хв., характеризує відсоток суспензії, який випадає зі швидкістю 0,2 мм/с і більше.

Далі визначають масову концентрацію зважених речовин у трьох відібраних протягом досліду пробах:

проба вихідної води;

проба осаду, відібраного з першого циліндра через 6 хв;

проба осаду, відібраного з другого циліндра через 36 хв.

Результати визначення показника осаджуваності суспензії S:

,

де А – кількість суспензії (у відсотках від початкової), яка випала в осад зі швидкістю випадання 1,2 мм/з і більше;

В – кількість суспензії (у відсотках від початкової), яка випала в осад зі швидкістю 0,2 мм/з і більше.


4. Розрахунок

1. Визначають зміст суспензії в робочому об’ємі циліндра за формулою

,

де G1 – склад суспензії в робочому об’ємі циліндра, прийнятий за 100 % мг;

W – робочий об’єм циліндра, л;

G0 – вихідна масова концентрація суспензії в досліджуваній воді, мг/л.

2. Обчислюють величину А:



де – вага сухого осаду, який випав через 6 хв. після початку визначення (мг), що обчислюється так:

,

де – вага осаду, що залишився на паперовому фільтрі (доведений до постійної ваги), мг;

0,05 – об’єм (л) досліджуваної води, яка знаходилася в конусній частині циліндра.

3. Обчислюють величину В:



де – вага сухого осаду, який випав через 36 хв після початку визначення, мг;



де – вага осаду, який залишився на паперовому фільтрі (доведений до постійної ваги), мг.

4. Визначають показник осаджуваності і будують графік показника осаджуваності суспензії у воді.

5 Знаходять розрахункові технологічні параметри горизонтального відстійника - розрахункову швидкість осадження суспензії (U0) і вміст суспензії в очищеній воді (М2 ) - при на таких умовах:

М1 = 300 мг/л; Р = 64 %.

Результати зводять в таблицю:


Таблиця 4


Go

G1





А





В



M1

P

М2

U0








































1   2   3   4

Схожі:

Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни "Харчова хімія" (для студентів 1 – 2 курсів денної та заочної форм...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства методичні вказівки
Методичні вказівки для виконання лабораторних робіт з курсу «арм менеджера» (для студентів 5 курсу спеціальностей 050201 «Менеджмент...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconМіністерство освіти І науки України Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до лабораторних робіт з колоїдної хімії
Методичні вказівки до лабораторних робіт з колоїдної хімії (для студентів 3 курсу денної форми навчання спеціальності 092601 – „Водопостачання...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни харківська національка академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисциплін «Топографія»
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Топографія», «Геодезія», для студентів спеціальностей 080101 «геодезія,...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства о. Ю. Нікітченко о. В. Чеботарьова
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Безпека життєдіяльності» для студентів 1 курсу денної та заочної...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства
Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу «Електротехнічні матеріали» (для студентів 2 курсу денної І заочної форм...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства
До виконання лабораторних робіт з курсу "електропостачання міст та промислових підприємств"
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconМіністерство освіти І науки україни харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни
Механічне обладнання рухомого складу міського електричного транспорту” (для студентів 3-4 курсу денної І заочної форм навчання спеціальності...
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання практичних робіт з курсу
Електротехнічні системи електроспоживання” та 050701 „Електротехніка та електротехнології”
Харківська національна академія міського господарства методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з курсу iconХарківська національна академія міського господарства о. Д. Стешенко Методичні вказівки
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Технологія готельної справи” для студентів 3 курсу денної форми навчання напряму...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи