Oczyszczanie wody - instrukcja do ...

Oczyszczanie wody - instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych, Politechnika Wrocławska, Inżynieria ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
WYDZIAŁ IN
ņ
YNIERII
ĺ
RODOWISKA
INSTRUKCJE DO
Ę
WICZE
İ
LABORATORYJNYCH
STUDIA STACJONARNE I STOPNIA
STUDIA NIESTACJONARNE II STOPNIA
OCZYSZCZANIE WODY
1. – Koagulacja objħtoĻciowa …………………………………….. str. 2–5
2. – OdŇelazianie i odmanganianie wody ………………..……… 5–6
3. – Sedymentacja zawiesin ziarnistych …………………………. 7
4. – Filtracja pospieszna …………………………………………… 8
5. – Koagulacja powierzchniowa ………………………………….. 9
6. – Dekarbonizacja wody …………………………………………. 11
7. – Utlenianie domieszek wody…………………………………… 12
8. – Usuwanie naturalnych substancji organicznych z wody
w procesie wymiany jonowej …………………………………. 13
Nomogram równowagi wħglanowo-wapniowej …………………. 16
Opracowanie: dr hab. inŇ. Małgorzata KABSCH-KORBUTOWICZ
dr inŇ. Andrzej M. DZIUBEK
1
dr inŇ. Marek MOŁCZAN
1.
KOAGULACJA OBJ
Ħ
TO
ĺ
CIOWA
Cel
ę
wiczenia
Celem
ę
wiczenia jest zapoznanie si
ħ
z przebiegiem koagulacji obj
ħ
to
Ļ
ciowej oraz:
-
okre
Ļ
lenie wpływu wielko
Ļ
ci dawki koagulantu na zmian
ħ
wybranych parametrów składu
fizyczno-chemicznego oczyszczanej wody,
-
okre
Ļ
lenie optymalnej dawki koagulantu potrzebnej do usuni
ħ
cia z wody koloidów
i drobnozdyspergowanych zawiesin,
-
okre
Ļ
lenie dawki wapna niezb
ħ
dnej do zwi
Ģ
zania agresywnego dwutlenku w
ħ
gla
obecnego w wodzie po procesie koagulacji,
-
porównanie wła
Ļ
ciwo
Ļ
ci fizyczno-chemicznych wody poddawanej koagulacji z
wi
Ģ
zaniem CO
2
.
Stanowisko badawcze
Testy naczyniowe procesu koagulacji prowadzone s
Ģ
na sze
Ļ
ciostanowiskowym
koagulatorze, którego schemat przedstawiono na rysunku 1. Urz
Ģ
dzenie wyposa
Ň
one jest w
system regulacji pr
ħ
dko
Ļ
ci obrotowej mieszadeł.
Rys.1. Schemat stanowiska laboratoryjnego do badania procesu koagulacji obj
ħ
to
Ļ
ciowej
1.1. Wyznaczenie optymalnej dawki koagulantu
Sposób wykonania
ę
wiczenia
Wykona
ę
analiz
ħ
wody surowej oznaczaj
Ģ
c: intensywno
Ļę
barwy, m
ħ
tno
Ļę
, pH,
zasadowo
Ļę
ogóln
Ģ
i utlenialno
Ļę
.
Na podstawie oznaczonej w wodzie surowej intensywno
Ļ
ci barwy i m
ħ
tno
Ļ
ci obliczy
ę
teoretyczn
Ģ
dawk
ħ
siarczanu glinu. W oparciu o uzyskane warto
Ļ
ci ustali
ę
z prowadz
Ģ
cym
6 ró
Ň
nych dawek koagulantu (D
koag
), którymi prowadzony b
ħ
dzie proces.
Do 6 zlewek wla
ę
, po uprzednim zamieszaniu, 1 dm
3
badanej wody. Zlewki ustawi
ę
na koagulatorze, opu
Ļ
ci
ę
łopatki mieszadeł i wł
Ģ
czy
ę
mieszanie. Ustali
ę
obroty mieszadeł na
ok.150 obr/min (szybkie mieszanie). Do zlewek dawkowa
ę
pipet
Ģ
roztwór koagulantu w
ilo
Ļ
ciach odpowiadaj
Ģ
cych ustalonym dawkom. Szybkie mieszanie prowadzi
ę
przez 2 min,
nast
ħ
pnie zmniejszy
ę
obroty mieszadła do ok. 20 obr/min (wolne mieszanie) i prowadzi
ę
proces przez 20 min. Nast
ħ
pnie wył
Ģ
czy
ę
mieszadła, zestawi
ę
zlewki z koagulatora i podda
ę
próbki wody 1 godz. sedymentacji.
W wodzie oczyszczonej (po koagulacji i sedymentacji) oznaczy
ę
: pH, zasadowo
Ļę
,
barw
ħ
, utlenialno
Ļę
oraz m
ħ
tno
Ļę
.
W przypadku ograniczonego czasu realizacji
ę
wiczenia, po zako
ı
czeniu koagulacji z ka
Ň
dej
zlewki zlewarowa
ę
300 cm
3
i przes
Ģ
czy
ę
. W przes
Ģ
czu oznaczy
ę
pH, barw
ħ
, zasadowo
Ļę
i utlenialno
Ļę
(woda s
Ģ
czona przez odpowiednie s
Ģ
czki). Pozostał
Ģ
cz
ħĻę
wody podda
ę
30 min. sedymentacji. Sklarowan
Ģ
wod
ħ
zlewarowa
ę
i oznaczy
ę
jej m
ħ
tno
Ļę
.
2
Opracowanie wyników bada
ı
.
Wyniki analiz oraz obliczone stopnie zmniejszenia m
ħ
tno
Ļ
ci, barwy i utlenialno
Ļ
ci
oraz zmiany pH i zasadowo
Ļ
ci ogólnej zestawi
ę
tabelarycznie oraz przedstawi
ę
na wykresach.
Przeprowadzi
ę
dyskusj
ħ
uzyskanych wyników bada
ı
. W oparciu o uzyskany stopie
ı
obni
Ň
enia intensywno
Ļ
ci barwy, m
ħ
tno
Ļ
ci i utlenialno
Ļ
ci wyznaczy
ę
optymaln
Ģ
dawk
ħ
koagulantu.
Stopnie zmniejszenia warto
Ļ
ci analizowanych wska
Ņ
ników zanieczyszcze
ı
(h
x
) wyznaczy
ę
ze
wzoru
ȵ
,%
=
x
p
−
x
k
×
100
x
x
p
gdzie x
p
– warto
Ļę
wska
Ņ
nika x wody surowej,
x
k
- warto
Ļę
wska
Ņ
nika x wody oczyszczonej.
1.2. Wi
Ģ
zanie wapnem agresywnego dwutlenku w
ħ
gla.
Sposób wykonania
ę
wiczenia
Wykorzystuj
Ģ
c wyniki uzyskane podczas prowadzenia procesu koagulacji obj
ħ
to
Ļ
ciowej,
wyznaczy
ę
optymaln
Ģ
dawk
ħ
koagulantu. Dla tej próbki, z nomogramu równowagi
w
ħ
glanowo-wapniowej, odczyta
ę
ilo
Ļę
dwutlenku w
ħ
gla wolnego i przynale
Ň
nego, a
nast
ħ
pnie obliczy
ę
zawarto
Ļę
agresywnego CO
2
. Je
Ň
eli woda ma charakter korozyjny
obliczy
ę
, metod
Ģ
kolejnych przybli
Ň
e
ı
, dawk
ħ
wapna niezb
ħ
dn
Ģ
do zwi
Ģ
zania agresywnego
dwutlenku w
ħ
gla obecnego w wodzie po koagulacji.
Przykład wykonania oblicze
ı
:
Po procesie koagulacji woda ma nast
ħ
puj
Ģ
ce parametry:
Zasadowo
Ļę
ogólna = 2 val/m
3
= 100 g CaCO
3
/m
3
pH = 7,0
Z nomogramu równowagi w
ħ
glanowo-wapniowej odczytano:
zawarto
Ļę
wolnego CO
2 w
– 19 g CO
2
/m
3
zawarto
Ļę
przynale
Ň
nego CO
2 p
– 1,9 g CO
2
/m
3
.
Zatem woda zawiera 17,1 g CO
2 agr
/m
3
agresywnego CO
2
Załó
Ň
my,
Ň
e zamierzamy usun
Ģę
z wody 15 g CO
2 agr
/m
3
.
Z reakcji
2 CO
2
agr
+ CaO +H
2
O ® Ca(HCO
3
)
2
wynika,
Ň
e 1 mol CaO (56 g) reaguje z 2 molami CO
2 agr
(88 g), zatem przy zało
Ň
eniu
Ň
e wi
ĢŇ
emy 15 g CO
2
agr
/m
3
(CO
2 wi
Ģ
zany
) niezb
ħ
dn
Ģ
dawk
ħ
CaO (x) wyznaczamy z proporcji:
56 g CaO
®
88 g CO
2 agr
x
®
15 g CO
2 agr
x
=
56
×
15
=
9,55
g
CaO/m
3
=
0,34
val/m
3
88
Po dodaniu do wody wyznaczonej ilo
Ļ
ci wapna, nowa zasadowo
Ļę
wody (zas’) wyniesie
zas’=2 + 0,34 = 2,34 val/m
3
= 117 g CaCO
3
/m
3
.
Dla nowej zasadowo
Ļ
ci (zas’) wody, odczytujemy z nomogramu równowagi w
ħ
glanowo-wapniowej st
ħŇ
enie
dwutlenku w
ħ
gla przynale
Ň
nego CO
2 p
’, które wynosi 3,3 g CO
2
/m
3
.
Nast
ħ
pnie obliczamy zawarto
Ļę
agresywnego dwutlenku w
ħ
gla (CO
2 agr
’) pozostał
Ģ
po dodaniu wapna:
CO
2 agr
’ = CO
2 w
– CO
2 wi
Ģ
zany
- CO
2 p
’ = 19 - 15 – 3,3 = 0,7 g CO
2
/m
3
Pozostałe w wodzie st
ħŇ
enie agresywnego dwutlenku w
ħ
gla = 0,7 g CO
2
/m
3
jest mniejsze od 2 g CO
2
/m
3
, a
zatem woda nie b
ħ
dzie ju
Ň
miała charakteru korozyjnego.
W przypadku je
Ň
eli nowa zawarto
Ļę
agresywnego dwutlenku w
ħ
gla jest wi
ħ
ksza od 2 g CO
2
/m
3
, konieczne jest
przeprowadzenie ponownych oblicze
ı
przy zało
Ň
eniu innej ilo
Ļ
ci wi
Ģ
zanego CO
2 agr
.
Na podstawie uzyskanych wyników oblicze
ı
ustali
ę
z prowadz
Ģ
cym 3 dawki wapna jakie
b
ħ
d
Ģ
u
Ň
yte do wi
Ģ
zania agresywnego dwutlenku w
ħ
gla.
Ze wzgl
ħ
du na to, i
Ň
podczas wykonywania
ę
wiczenia wapno dawkowane b
ħ
dzie do wody
w postaci wody wapiennej nale
Ň
y wyznaczy
ę
jej miano, czyli zawarto
Ļę
CaO w roztworze.
3
Miano wody wapiennej obliczamy ze wzoru:
miano wody wapiennej = 28 (2F – M), g CaO/m
3
gdzie F i M oznaczaj
Ģ
odpowiednio zasadowo
Ļę
wobec fenoloftaleiny i zasadowo
Ļę
ogóln
Ģ
wody wapiennej.
W celu porównania wła
Ļ
ciwo
Ļ
ci fizyczno-chemicznych wody uzyskanej po koagulacji
bez i z wi
Ģ
zaniem agresywnego dwutlenku w
ħ
gla nale
Ň
y przeprowadzi
ę
testy naczyniowe
koagulacji w których u
Ň
yta zostanie optymalna dawka koagulantu oraz dawkowane b
ħ
d
Ģ
ró
Ň
ne ilo
Ļ
ci wapna. W tym celu do 4 zlewek wla
ę
, po uprzednim wymieszaniu, 1 dm
3
badanej wody. Zlewki ustawi
ę
na koagulatorze, opu
Ļ
ci
ę
łopatki mieszadeł i wł
Ģ
czy
ę
mieszanie. Ustali
ę
obroty mieszadła na ok.150 obr/min. (szybkie mieszanie). Do zlewek
dawkowa
ę
pipet
Ģ
roztwór koagulantu w ilo
Ļ
ci odpowiadaj
Ģ
cej wyznaczonej dawce
optymalnej. Szybkie mieszanie prowadzi
ę
przez 2 min, nast
ħ
pnie zmniejszy
ę
obroty
mieszadła do ok. 20 obr/min (wolne mieszanie) i prowadzi
ę
proces flokulacji przez 20 min..
Nast
ħ
pnie wył
Ģ
czy
ę
mieszadła, zestawi
ę
zlewki z koagulatora, podda
ę
próbki wody 15 min
sedymentacji, poczym przes
Ģ
czy
ę
po 0,8 dm
3
ka
Ň
dej próbki wody. Uzyskane filtraty wla
ę
do
zlewek. Zlewki ustawi
ę
ponownie na koagulatorze, opu
Ļ
ci
ę
łopatki mieszadeł i wł
Ģ
czy
ę
mieszanie. Ustali
ę
obroty mieszadła na ok.150 obr/min. Do 3 zlewek dawkowa
ę
wod
ħ
wapienn
Ģ
w ilo
Ļ
ciach odpowiadaj
Ģ
cych ustalonym dawkom wapna (do wody w zlewce nr 4
nie dawkujemy wapna). Zawarto
Ļę
zlewek miesza
ę
przez 5 min., nast
ħ
pnie wył
Ģ
czy
ę
mieszadło i zestawi
ę
zlewki z koagulatora.
We wszystkich próbkach wody oznaczy
ę
: pH, zasadowo
Ļę
, barw
ħ
, utlenialno
Ļę
, m
ħ
tno
Ļę
oraz
wyznaczy
ę
zawarto
Ļę
wolnego i agresywnego dwutlenku w
ħ
gla.
Opracowanie wyników bada
ı
.
Wyniki analiz oraz obliczone stopnie zmniejszenia m
ħ
tno
Ļ
ci, barwy i utlenialno
Ļ
ci
oraz zmiany pH, zasadowo
Ļ
ci ogólnej i st
ħŇ
enia agresywnego dwutlenku w
ħ
gla stawi
ę
tabelarycznie oraz przedstawi
ę
na wykresach.
Na podstawie uzyskanych wyników przedyskutowa
ę
jak koagulacja z nast
ħ
puj
Ģ
cym
po niej wi
Ģ
zaniem agresywnego dwutlenku w
ħ
gla wpływa na zmian
ħ
wła
Ļ
ciwo
Ļ
ci fizyczno-
chemicznych oczyszczanej wody.
LITERATURA
1.
A.L.Kowal, M.
ĺ
widerska-Bró
Ň
; Oczyszczanie wody, Wyd. PWN, Warszawa 1996
2.
B.G.Gomółkowie,
Ę
wiczenia laboratoryjne z chemii wody, Oficyna Wyd.PWr., Wrocław,
1996
3.
A.L.Kowal, J.Ma
ę
kiewicz, M.
ĺ
widerska-Bró
Ň
, Podstawy projektowe systemów
oczyszczania wód, Oficyna Wyd.PWr., Wrocław, 1996
4.
A.L.Kowal, M.Soza
ı
ski, Podstawy do
Ļ
wiadczalne systemów oczyszczania wód,
Wyd. PWr., Wrocław, 1977
5.
Uzdatnianie wody. Procesy chemiczne i biologiczne, pod red. J.Nawrockiego i S.Biłozora,
Wyd.PWN, Warszawa, 2000
6.
M.
ĺ
widerska-Bró
Ň
, Mikrozanieczyszczenia w
Ļ
rodowisku wodnym,
Wyd. PWr., Wrocław, 1993
7.
Odnowa wody. Podstawy teoretyczne procesów, pod red.A.L.Kowala, Oficyna
Wyd. PWr., Wrocław, 1996
4
OD
ņ
ELAZIANIE I ODMANGANIANIE
Cel
ę
wiczenia
Celem
ę
wiczenia jest zapoznanie si
ħ
z procesem usuwania z wody
Ň
elaza i manganu
w procesie filtracji przez zło
Ň
e wpracowane oraz okre
Ļ
lenie wpływu pr
ħ
dko
Ļ
ci filtracji na
skuteczno
Ļę
procesu.
Stanowisko badawcze
Przebieg procesu usuwania
Ň
elaza
i manganu z wody analizowany jest na
stanowisku laboratoryjnym, którego
schemat przedstawiono na rys.2. Głównym
elementem układu jest filtr wypełniony
zło
Ň
em katalitycznym, którego ziarna
pokryte s
Ģ
dwutlenkiem manganu.
Z b io r n i k z
w o d
Ģ
p o d z i e m n
Ģ
K o l u m n a
z e z ł o
Ň
e m
w p r a c o w a n y m
W o d a
o c
z y s z c z o n a
R o t a m e tr
W o d a
w o d o c i
Ģ
g o w a
Rys.2. Stanowisko laboratoryjne do badania procesu
od
Ň
elaziania i odmanganiania wody.
w o d a z m iħk c z o n a
Sposób wykonania
ę
wiczenia
Wykona
ę
analiz
ħ
wody surowej oznaczaj
Ģ
c: st
ħŇ
enie
Ň
elaza Fe(III), F
og
, Mn, O
2
, pH,
zasadowo
Ļę
ogóln
Ģ
, barw
ħ
pozorna i rzeczywist
Ģ
oraz m
ħ
tno
Ļę
. Obliczy
ę
st
ħŇ
enie Fe(II).
Zmierzy
ę
Ļ
rednic
ħ
i wysoko
Ļę
zło
Ň
a filtracyjnego.
Ustali
ę
z prowadz
Ģ
cym dwie warto
Ļ
ci pr
ħ
dko
Ļ
ci filtracji przy których b
ħ
dzie
analizowana efektywno
Ļę
usuwania
Ň
elaza i manganu z wody, a nast
ħ
pnie obliczy
ę
warto
Ļ
ci
strumienia obj
ħ
to
Ļ
ci filtratu odpowiadaj
Ģ
ce ka
Ň
dej z zadanych pr
ħ
dko
Ļ
ci.
Zło
Ň
e filtracyjne, przed przyst
Ģ
pieniem do realizacji
ę
wiczenia, nale
Ň
y
przepłuka
ę
wod
Ģ
wodoci
Ģ
gow
Ģ
w kierunku od dołu do góry. Nast
ħ
pnie, u
Ň
ywaj
Ģ
c wody
wodoci
Ģ
gowej, wywzorcowa
ę
rotametr ustalaj
Ģ
c takie poło
Ň
enie zaworu na odpływie filtratu,
aby strumie
ı
obj
ħ
to
Ļ
ci filtratu odpowiadał przyj
ħ
tym pr
ħ
dko
Ļ
ciom filtracji. Strumie
ı
obj
ħ
to
Ļ
ci filtratu ustali
ę
metod
Ģ
obj
ħ
to
Ļ
ciow
Ģ
, mierz
Ģ
c czas dopływu zadanej obj
ħ
to
Ļ
ci wody
do naczynia pomiarowego.
Po wykonaniu wszystkich wymaganych czynno
Ļ
ci wst
ħ
pnych nale
Ň
y przyst
Ģ
pi
ę
do
wykonania
ę
wiczenia. W tym celu, nale
Ň
y wył
Ģ
czy
ę
dopływ wody wodoci
Ģ
gowej,
doprowadzi
ę
do filtru wod
ħ
surow
Ģ
i kontroluj
Ģ
c pr
ħ
dko
Ļę
przepływu wody przez zło
Ň
e
filtracyjne prowadzi
ę
proces filtracji utrzymuj
Ģ
c poło
Ň
enie zwierciadła wody na wysoko
Ļ
ci
przelewu kolumny filtracyjnej. Pierwsz
Ģ
porcj
ħ
filtratu, odpowiadaj
Ģ
c
Ģ
dwóm obj
ħ
to
Ļ
ciom
kolumny filtracyjnej, odrzuci
ę
, a nast
ħ
pnie po 20 i 40 min pobiera
ę
po ok. 500 cm
3
filtratu w
którym nale
Ň
y oznaczy
ę
st
ħŇ
enie
Ň
elaza Fe(III), F
og
, Mn, O
2
, pH, zasadowo
Ļę
ogóln
Ģ
, barw
ħ
pozorn
Ģ
i rzeczywist
Ģ
oraz m
ħ
tno
Ļę
.
Po pobraniu drugiej próbki filtratu wył
Ģ
czy
ę
dopływ wody surowej do filtru i wypłuka
ę
zło
Ň
e
filtracyjne wod
Ģ
wodoci
Ģ
gow
Ģ
. Płukanie filtru prowadzi
ę
przez 5 min. Nast
ħ
pnie wył
Ģ
czy
ę
dopływ wody wodoci
Ģ
gowej, doprowadzi
ę
wod
ħ
surow
Ģ
do filtru i prowadzi
ę
proces
5
w o d a s u ro w a
k a t io n it
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl