- •Оглавление
- •Введение
- •Лабораторная работа № 1 определение основных показателей качества воды
- •Определение физических показателей воды:
- •1. Определение запаха
- •2. Определение цветности
- •3. Определение прозрачности
- •Определение химических показателей воды
- •1. Активная реакция воды (рН)
- •2. Общая щелочность воды
- •3. Общая жесткость воды
- •4. Окисляемость воды
- •5. Свободная углекислота
- •6. Определение содержания общего железа
- •7. Общая кислотность сточных вод
- •8. Определение содержания ионов хлора Cl–
- •10. Определение иона азотистой кислоты no2– (нитриты)
- •Лабораторная работа № 2 коагулирование природных вод
- •Лабораторная работа № 3 нейтрализация и обезжелезивание кислых производственных сточных вод
- •Лабораторная работа № 4 умягчение воды методом известкования и катионного обмена Умягчение воды методом известкования
- •Умягчение воды методом обмена ионов
- •Лабораторная работа №5 стабилизация воды с повышенной карбонатной жесткостью подкислением
- •Лабораторная работа №6 обеззараживание воды ионами серебра и методом хлорирования Обеззараживание воды ионами серебра
- •Хлорирование воды
- •Приложение
- •Библиографический список
Лабораторная работа № 2 коагулирование природных вод
Основной задачей очистных сооружений городских водопроводов, пользующихся речными и озерными водами, является осветление и обесцвечивание воды, то есть удаление из нее коллоидных и взвешенных веществ. Находящиеся в воде коллоидные и взвешенные частицы имеют очень малые размеры (десятые и сотые доли микрона) и вес, поэтому осаждение, выпадение их в осадок происходит очень медленно (недели, месяцы, и даже годы). Это вызывает необходимость строительства громоздких, дорогих сооружений. Процесс этот можно ускорить, если заставить частицы соединиться друг с другом, укрупниться, агрегироваться, тогда под действием сил тяжести они быстрее выпадут в осадок, выделяться из воды.
Процесс взаимного слипания частиц, их укрупнения, называется коагуляцией, а реагенты, используемые для этой цели, называется коагулянтами. При обработке природных вод наибольшее распространение из коагулянтов получили сернокислые и хлористые соли алюминия и железа. При введении в воду сернокислого алюминия сначала происходит диссоциация соли:
.
Трехвалентные катионы алюминия подвергаются затем гидролизу за счет гидроксильных ионов, находящихся в воде, образуя практически нерастворимую гидроокись алюминия:
.
.
. |
Образующаяся гидроокись алюминия Al(OH)3 имеет весьма развитую поверхность и обладает адсорбционными свойствами, поэтому находящиеся в воде примеси сорбируются гидроокисью алюминия, в результате чего вода осветляется и обесцвечивается. В процессе коагуляции хлопья гидроокиси с прилипшими к ним примесями постепенно укрупняются, что облегчает их последующее выделение из воды.
Выделяющиеся при гидролизе ионы водорода вступают в реакцию с присутствующими в воде гидрокарбонатными ионами:
.
Если карбонатов, содержащихся в воде, не хватает для полного гидролиза коагулянта, то для повышения щелочности воды производят ее подщелачивание. Дозу извести для подщелачивания определяют по формуле:
мг/л, (2.1)
где ДИЗ – доза извести, мг/л; ДК – доза коагулянта; е – эквивалентный вес коагулянта; Щ – щелочность в исходной воде, мг-экв/л.
Если значение ДИЗ получается отрицательным, то подщелачивание не производят. Эффект подщелачивания объясняется связыванием ионов водорода (H+) гидроксильными ионами (OH–).
Таким образом, суммарная реакция гидролиза сульфата алюминия в присутствии находящегося в природных водах бикарбоната кальция выражается уравнением:
.
Наиболее эффективная коагуляция протекает при полном переходе Al2(SO4)3 в нерастворимый в воде гидроксид алюминия. Это условие обеспечивается при полном гидролизе коагулянта, происходящем при значениях рН воды в пределах 6,5–7,5. Избыточные или недостаточные количества введенного коагулянта уменьшают или повышают рН среды и ухудшают эффективность процесса коагуляции. Поэтому при коагулировании воды сернокислым алюминием необходимо выбирать и поддерживать такую дозу коагулянта, которая обеспечила бы эффективную очистку.
При предварительных расчетах для обработки воды дозу сернокислого алюминия определяют по формуле:
мг/л, (2.2)
где ДК – доза коагулянта, мг/л; Ц – цветность воды, град.
или по формуле
мг/л, (2.3)
где М – мутность воды, мг/л.
Наибольшая величина ДК из 2х предыдущих формул и является расчетной. Оптимальную дозу коагулянта и щелочи определяют путем пробного коагулирования в лабораторных условиях.
Порядок выполнения лабораторной работы
Для выполнения работы выдается проба исследуемой воды.
1. Определить качественные показатели исходной воды:
— прозрачность по шрифту, см;
— цветность, град;
— активную реакцию рН;
— общую щелочность, мг-экв/л;
— общую жесткость, мг-экв/л.
2. Провести пробное коагулирование данной воды сернокислым аммонием, определить оптимальную дозу коагулянта.
Пробное коагулирование проводят в нескольких цилиндрах путем введения в них дозы коагулянта, близкой к расчетной, определенной по формулам (2.2); (2.3). В 5–10 мерных цилиндров наливают исследуемую воду. В первый цилиндр вводят расчетную дозу, во второй на 25 мг/л больше расчетной, в третий – 25 мг/л больше второго и т.д. После введения раствора коагулянта, воду в цилиндре тщательно перемешивают мешалкой 10–15 раз и оставляют в покое на 20–30 мин. Каждые 5 мин фиксируют изменение состояния обрабатываемой воды (помутнение, опалесценция, образование микро хлопьев, агрегация хлопьев, начало осаждения и т.д.) Результаты вводятся в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Наименование |
Номера цилиндров | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 | |
Доза коагулянта, мг/л |
|
|
|
|
|
Количество 1%-ного раствора коагулянта, мг/л |
|
|
|
|
|
То же в пересчете на 0,5 л |
|
|
|
|
|
Описание хода коагуляции через 5 мин |
|
|
|
|
|
10 мин |
|
|
|
|
|
15 мин |
|
|
|
|
|
20 мин |
|
|
|
|
|
25 мин |
|
|
|
|
|
30 мин |
|
|
|
|
|
Наименьшая доза коагулянта, при которой получены наибольшие хлопья через 15 минут и наилучшее осаждение хлопьев через 30 минут считается оптимальной. Эту дозу уточняют количественным контролем. Для этого после 30-минутного отстаивания воду из цилиндра, где наблюдается наилучшее осаждение хлопьев, фильтруют и в фильтре определяют показатели качества обработанной воды.
3. Определить качественные показатели воды, полученной после коагулирования при оптимальной дозе сернокислого алюминия:
— прозрачность по шрифту, см;
— цветность, град;
— активную реакцию рН;
— общую щелочность, мг-экв/л;
— общую жесткость, мг-экв/л.
Объяснить изменение отдельных показателей обработанной воды и заполнить табл. 2.2.
Таблица 2.2
Наименование воды |
Наименование качественных показателей | ||||
Окисляемость, мг/л |
Цветность, град |
Щелочность, мг-экв/л |
Жесткость, мг-экв/л |
рН | |
Исходная вода |
|
|
|
|
|
После коагулирования при Дк (оптим), мг/л |
|
|
|
|
|