Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny

Ćwiczenie Nr 4 Koagulacja i sedymentacja jako metody uzdatniania wody i oczyszczania ścieków.

Reszka Jakub MD 102.6c 27.05.2002

Inżynieria Ekologiczna Data i podpis: Oceny:

1. Wprowadzenie Teoretyczne

1.2 Koagulacja

Zjawisko przechodzenia zolu w żel, głównie w technice, przyjęto nazywać koagulacją. Proces ten definiuje się jako łączenie cząstek koloidalnych oraz drobnej zawiesiny w zespoły cząsteczek (aglomeraty) w wyniku zaistnienia destabilizacji układu, co można uzyskać przez:

• dodanie koloidalnego, zawiesinowego roztworu elektrolitu obniżającego potencjał
  elektrokinetyczny,

• wytworzenie wodorotlenków metali , na których absorbują się jony, koloidy i cząstki zawiesinowe

• wzajemne przyciąganie się i aglomerację cząstek o różnoujemnym ładunku powierzchniowym

Do najbardziej znanych układów koloidalnych w naturalnym środowisku możemy zaliczyć:

• Ciała stałe rozpuszczone w cieczach - koloid (np. mętna woda)

• Ciecz rozproszona w cieczy - emulsja (np. mleko)

• Gaz rozproszony w cieczy - piana

• Ciała stałe rozproszone w gazie - aerozol stały (np. dymy)

• Ciało stałe rozproszone w ciele stałym - (np. Au2CO)
  

1.2 Informacje wstępne

Związki koloidalne nadające wodom naturalnym barwę i mętność, nie dają się usunąć za pomocą metod mechanicznych. W celu usunięcia tych związków , czyli uzdatnienia wody, stosuje się metodę chemiczna - koagulację. W wodzie naturalnej występują cząstki koloidalne przeważnie o ujemnym ładunku elektrycznym. Dodanie do wody koagulantu, powoduje powstawanie drobnych kłaczków w postaci koloidalnym o ładunku dodatnim. Klaczki te zobojętniają ładunki cząstek koloidalnych w wodzie , przy czym zachodzi proces adsorpcji na koagulujących się klaczkach. Zwiększające swoją masę klaczki grawitacyjnie opadają na dno. Po sedymentacji woda nad osadem pozbawiona jest mętności i ma znacznie zmniejszone zabarwienie.

1.3 Sedymentacja

Cząstki koloidalne zawieszone w fazie gazowej i ciekłej z biegiem czasu maja tendencję do opadania pod wpływem siły ciężkości. Taki proces nazywa się sedymentacją . Sedymentacja zależy od masy cząsteczki i gęstości fazy rozproszonej i rozpraszającej.

2. Przebieg ćwiczenia

1. Oznaczamy barwę, mętność2. i pH roztworu

3. Ustalamy dawkę koagulantu FeCl3

4. Wlewamy 2 dm3 badanej wody do zlewki.

5. Mieszamy dawkę koagulantu z roztworem

6. Przenosimy całość7. roztworu do leja Imhoffa

8. Obserwujemy proces flokulacji i sedymentacji.

9. Po ustaleniu swobodnej powierzchni osadu w leju Imhoffa, co 5 minut notujemy grubość10. warstwy tego osadu - (patrz wykres)

11. Filtrujemy roztwór zebrany z przestrzeni nad osadem.

12. Oznaczamy w filtracie barwę, mętność13. i pH

Nazwa Wartość ( opis )

Mętność 75 mg/dm3

pH 6,95

Barwa 280

Ilość koagulantu 30 ml

pH uzyskanego roztworu 9,2

Barwa po filtrowaniu 30

Procent redukcji barwy po filtrowaniu 89,2 %

Mętność po filtrowaniu 5 mg/dm3

Procent redukcji mętności po filtrowaniu 93,3 %

pH po filtracji 8,52

Mętność po koagulacji (bez filtrowania) 10 mg/dm3

Barwa po koagulacji (bez filtrowania) 50

Wykres zależności grubości sedymentacji osadu w czasie (co 5 min):

3. Obliczenia

1. Dawka koagulantu:

D = (6-8) * B 1/2 lub D = 7 * M 1/2

Gdzie:

D - wielkość dawki koagulantu

B - barwa roztworu według skali wzorców

M - mętność roztworu według skali wzorców

2. Procent redukcji mętności (analogicznie oblicza się barwę)

= (Mo - Mi) / Mo *100%

Gdzie:

Mo - Mętność przed filtracją

Mi - Mętność po filtracji