Федеральное Агентство по образованию РФ

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

__________________________________________________________________

Кафедра охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов

Ю.Л.Морева А.В.Лоренцсон , А.Б.Дягилева Ю.М.Чернобережский.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ

Методические указания

к лабораторным работам по курсу

Санкт- Петербург

2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …………………………………………………………………………
Работа N 1. Определение оптимальных условий коагулирования при очистке производственных сточных вод……………………………………
Работа N 2. Определение динамической обменной емкости (ДОЕ) катионита в Na+ форме по поглощению Сu2+- ионов…………………………………………………………………………….
Работа N 3. Определение динамических характеристик активированного угля. ……………………………………………………………………………..
Работа N 4 Содержание активного хлора, определение хлороемкости…….
Рекомендуемая литература…………………………………………………….

Введение

Защита окружающей среды в настоящее время является одной из основных проблем развития общества. При этом важнейшее значение имеют мероприятия по охране воды от загрязнения промышленными отходами, обеспечивающие эффективную и бесперебойную эксплуатацию водоочистных сооружений.

Важная роль в этой работе принадлежит службам охраны окружающей среды, на которые возложены организация и контроль за эффективностью водоочистных установок. Характер работ по контролю требует наличия разнообразных практических знаний и навыков. Вследствие этого инженер-эколог должен уметь не только самостоятельно осуществлять контроль, но и обучать лаборантов технике измерений и выдаче результатов. Изложенные положения составляют основную цель лабораторного практикума.

Работа n 1. Определение оптимальных условий коагулирования при очистке производственных сточных вод

Цель работы – овладение методикой пробного коагулирования, позволяющей выявить оптимальные условия ведения процесса при очистке производственных сточных вод.

Коагулированием называется процесс обработки воды химическими реактивами, коагулянтами, приводящий к агрегации частиц присутствующих в воде примесей, в результате чего образуются относительно крупные хлопья, легко выделяющиеся из водной среды.

При очистке промышленных сточных вод коагулирование может с успехом применяться как для интенсификации процесса механической очистки от тонкодисперсной взвеси, так и для обесцвечивания сточных вод, содержащих окрашенные высокомолекулярные вещества, например, щелочной лигнин, присутствующий в щёлокосодержащих сточных водах сульфатно-целлюлозного производства.

Одним из важных подготовительных этапов при проектировании очистных сооружений и пуско-наладочных работ является пробное коагулирование подлежащих очистке сточных вод, выполняемое в лабораторных условиях.

Методика пробного коагулирования может служить важным элементом научных исследований, имеющих целью изучение влияния различных факторов на процесс коагулирования и оптимизацию этого процесса. К числу факторов, оказывающих влияние на процесс коагулирования как в отношении полноты удаления примесей, так и в отношении свойств образующегося осадка, относятся выбор коагулянтов и флокулянтов, их дозы, значения рН воды до и после введения реагентов, её температура, солесодержание, состав удаляемых примесей и др.

В отечественной практике в качестве коагулянта наиболее широко используется сернокислый алюминий. Для ориентировочного расчета его дозы можно использовать эмпирические формулы:

для мутных вод

для цветных вод,

где Д_К – доза коагулянта – безводного сульфата алюминия, мг/л;

М – содержание в воде взвешенных веществ, мг/л.;

Ц – цветность воды, в градусах ПКШ.

При использовании в качестве коагулянтов других солей алюминия или железа ориентировочную дозу такого коагулянта можно рассчитать по формуле:

,

Д_к – доза безводного сернокислого алюминия, мг/л;

Д_к¹ – доза используемого коагулянта, мг/л;

Е_к – эквивалентная масса сернокислого алюминия, равна 57мг-экв/моль;

Е_к¹ – эквивалентная масса используемого коагулянта.

Ориентировочные дозы реагентов, используемых при подщелачивании воды – негашёной извести (Д_и) и кальцинированной соды (Д_с) можно рассчитать по формулам:

где Щ – определяемая по метиловому оранжевому щёлочность исходной воды, мг-экв/л;

28 и 53 – эквивалентные массы, соответственно, извести и соды.

Ориентировочные дозы флокулянтов могут быть приняты равными 10-20% от дозы коагулянта, добавки порошкообразных активных углей и замутнителей – порядка 1000мг на 1л обрабатываемой сточной воды.

Экспериментальное определение оптимальных условий коагулирования в большинстве случаев сводится к последовательному решению следующих 2-х основных задач:

• установление оптимальной области рН при коагулировании;

• установление оптимальной дозы коагулянта и/или флокулянта, а также добавок активных углей и замутнителей.

Для оценки полученных результатов используются как методы аналитического контроля качества воды (рН, цветность, мутность, прозрачность, содержание растворенного алюминия и т.д.), так и данные визуальных наблюдений за процессом образования и осаждения хлопьев. Важное значение для оценки полученных результатов имеют также определения скорости осаждения и объёма полученного осадка.

Сущность метода заключается в варьировании условий коагулирования по одному или нескольким параметрам и в сравнительной оценке полученных результатов.

Задача 1.: Определение дозы коагулянта

Аппаpатуpа:

1. Меpная колба на 100 мл.

2. Фотоэлектроколоpиметp ФЭК56М ( светофильтр N 4 ).

3. Кюветы длиной 50 мм.

Реактивы:

1. Анализируемая сточная вода

2. Дистиллированная вода

3. Сульфат алюминия 10%, считая на Al₂(SO₄)₃×18Н₂О,

Ход pаботы:

1. Определение цветности сточной воды

Измеряется оптическая плотность сточной воды. По калибровочной кривой определяется цветность, соответствующая полученному значению оптической плотности (D_исх).

Если значение оптической плотности исследуемой воды выходит за пределы калибровочной кривой  проводится разбавление пробы дистиллированной водой и измерение оптической плотности. Цветность разбавленной пробы умножается на кратность разбавления.

2. Определение объема коагулянта

Проводится расчет дозы коагулянта для цветных сточных вод по Al₂(SO₄)₃

Д_к=4*

Доза переводится на Al₂(SO₄)₃*18Н₂О

,

где 111 и 57 эквивалентные массы, соответственно, Al₂(SO₄)₃*18Н₂О и Al₂(SO₄)₃.

Рассчитывается количество коагулянта, мл:

,

где V_ц – объем очищаемой воды, л;

С_к – концентрация раствора коагулянта, мг/мл.

После расчета V согласовывают с преподавателем или учебным инженером.

Задача 2.: Определение оптимальных условий коагулирования

Аппаpатуpа:

1. Мерные цилиндры на 250 мл.- 10шт

2. Фотоэлектроколоpиметp ФЭК56М ( светофильтр N 4 ).

3. Кюветы длиной 50 мм.

4. Пипетки с делениями на 1, 2мл.

5. Конические колбы на 100мл

6. Стеклянные воронки

7. Фильтровальная бумага (белая лента)

8. Стеклянные палочки с резиновыми наконечниками.

Реактивы:

1. Анализируемая сточная вода сульфатного лигнина

2. Сульфат алюминия 10% или 100мг/мл, считая на Al₂(SO₄)₃×18Н₂О,

3. Гидроксид натрия 1Н,

4. Серная кислота 1Н.

Ход pаботы:

Работа состоит из 4 серий, в каждой серии по 5 цилиндров. В 10 цилиндров помещается по 250 мл анализируемой сточной воды (если образуется пена – ее удаляют с помощью фильтровальной бумаги). Для создания различных значений рН в каждой серии в первый цилиндр добавляется 1 мл 1н H₂SO₄, во второй цилиндр - 0,5 мл 1н H₂SO₄, в третий цилиндр ничего не добавляется (1н H₂SO₄=0 мл, 1н NaOH=0 мл), в четвертый цилиндр добавляется 0,5 мл 1н NaOH и в пятый цилиндр - 1 мл 1н NaOH. Затем в первую серию проб во все цилиндры вносится коагулянт объемом V₁=V, а во вторую серию - V₂=0,5V. Содержимое цилиндров перемешивается чистыми стеклянными палочками в течение 2 мин. Через 20 минут проводится измерение объема осадка (а_i, мл ), оптической плотности раствора (D_i) и рН. При низкой скорости осаждения образовавшихся хлопьев оптическая плотность пробы определяется после фильтрации через фильтр белая лента. Далее проводится третья и четвертая серии проб, при этом объемы коагулянтов равны V₃=1,5V и V₄=2V. Создание различных значений рН и измерения проводятся аналогично первым двум сериям.

Далее определяется эффективность очистки для каждой пробы, по формуле

Полученные результаты представляются в виде таблиц по прилагаемой ниже форме и в виде графика Э=f(рН), представляющего собой зависимость эффективности осветления (ось ординат) от рН (ось абсцисс)

Должно получиться четыре кривые (для каждой серии проб). Все кривые строятся на одном графике и подписываются. В конце работы определяются оптимальная доза коагулянта и диапазон рН.