ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Упражнение 1. Очистка кислых сточных вод от ионов металлов ме-тодом нейтрализации.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Технические средства аквакультуры"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

№8 «Химические методы очистки вод. Нейтрализация, хлорирование и озонирование»

по дисциплине "Процессы и аппараты защиты водной среды"

Ростов-на-Дону

Составитель: доцент Коханов Ю.Б.

УДК 66.01/07(075.8)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №8 «Химические методы очистки вод. Нейтрализация, хлорирование и озонирование» по дисциплине "Процессы и аппараты защиты водной среды". – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2015. – 11 с.

Предназначена для студентов специальности 111400 «Водные биоресусы и аквакультура» очной формы обучения

Печатается по решению методической комиссии факультета «Безопасность жизнедеятельности и инженерная экология».

Рецензент – канд. биол. наук, доц. М.В. Коваленко

Научный редактор – д-р геогр. наук проф. Г.Г. Матишов

© Издательский центр ДГТУ, 2015

Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету адсорбционной очистки вод.

Общие положения

Лабораторная работа №14. Химические методы очистки сточных вод. Нейтрализация, хлорирование и озонирование

Цель работы:Практическое изучение методов нейтрализации кислыхсточных вод и хлорирование.

Вводная часть

К химическим методам очистки сточных вод относятся процесс нейтра-лизации кислых и щелочных стоков, хлорирование и озонирование.

Нейтрализации подвергаются сточные воды, содержащие кислоты, щело-чи и соли тяжелых металлов. Способы нейтрализации следующие:

1) взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод;

2) нейтрализация реагентами (растворы кислот, известь, сода);

3) фильтрация через нейтрализующий материал (известь CaO, мел CaCO₃,

магнезит MgCO₃, доломит CaCO₃ MgCO₃).

При наличии на предприятии только кислых или только щелочных сточ-ных вод их нейтрализацию проводят реагентами. Например, для нейтрализа-ции серной кислоты H₂SO₄ применяют гашеную известь Ca (OH)₂, в результа-те чего образуется сульфат кальция (гипс) CaSO₄ и вода H₂O:

H₂SO₄+Ca (OH)₂=CaSO₄+H₂O.

Далее происходит кристаллизация в виде CaSO₄ H₂O и при достаточных кон-центрациях выпадает осадок. Процесс нейтрализации проводится в нейтрали-зационных установках или станциях.

Расход реагентов определяется по формуле:

где: k – коэффициент запаса; B – количество активной части реагента, %; V – объем сточной воды, м³; c – концентрация кислоты (щелочи) в сточной воде, кг/м³; q –удельный расход реагента для нейтрализации кислоты (щелочи), кг/кг (табл. 14.1); c₁, c₂, , c_n, – концентрация металлов в сточной воде, кг/м³; q₁, q₂, , q_n, – удельный расход реагента для нейтрализации металлов, кг/кг (табл. 14.2); n – число металлов в воде.

Таблица 14.1 Удельный расход реагентов (щелочь/кислота) для нейтрализации 100%

кислот (щелочей) q, кг/кг

Хлорирование применяется для обеззараживания очищенных сточных вод от патогенных бактерий и вирусов и очистка сточных вод от фенолов, крезолов, цианидов и других веществ, а также для борьбы с биологическими обрастаниями на трубопроводах и сооружениях.

Для хлорирования сточных вод используется элементарный хлор, хлорная известь и другие сыпучие хлорсодержащие продукты (например, гипохлорит кальция Са(ОСI)₂ — белое кристаллическое вещество), растворы гипохлорита натрия и кальция, двуокись хлора. Хлор (элементарный) поступает на канали-зационные сооружения в жидком виде (температура кипения 34,5 С). Хлорную известь поставляют в полиэтиленовых мешках массой 35 кг, в стальных бара-банах, в деревянных или фанерных бочках вместимостью 100 и 275 л.

Расчетные дозы активного хлора следующие: после механической очист-ки - 10 г/м³; после полной искусственной биологической очистки - 3 г/м³, по-сле неполной – 5 г/м³. Продолжительность контакта для свободного активно-го хлора составляет 0,5 ч, для связанного активного хлора — 1 ч.

Хлор растворяется в воде только в газообразном виде, поэтому жидкий хлор испаряют, превращая его в газ. Из испарителя газообразный хлор на-правляется для получения хлорной воды к водохлорному эжектору. Ввод хлорной воды осуществляют через диффузоры (титан, керамика или пласт-масса), которые обеспечивают перемешивание хлорной воды с обрабатывае-мыми стоками и уменьшают проскоки хлора в атмосферу.

Озонирование применяется для очистки сточных вод от фенолов, нефте-продуктов, сероводорода, соединений мышьяка, ПАВ, цианидов, красителей, канцерогенных ароматических углеводородов, пестицидов и др. Окислитель-но-восстановительный потенциал озона выше, чем у кислорода и хлора, вследствие чего он обладает более высоким бактерицидным и окислительным действием.

В обрабатываемую воду озон вводят различными способами: барботиро-ванием воздуха, содержащего озон, через слой воды через фильтросные пла-стины или пористые трубки; смешением воды с озоновоздушной смесью в эжекторах.

Предельно допустимая концентрация озона в рабочих помещениях со-ставляет 0,1 мг/м³. Оборудование для синтеза озона нужно устанавливать в изолированном помещении. Помещения синтеза озона должны быть обору-дованы принудительной приточно-вытяжной и аварийной вентиляцией с шестикратным воздухообменом за час.

Озон получают в озонаторах из кислорода воздуха под действием элек-трического разряда. Воздух перед подачей в озонатор очищают от механиче-

ских примесей и осушают до остаточного влагосодержания 0,05 г/м³, для этой цели используют адсорбционные или холодильные установки.

Упражнение 1. Очистка кислых сточных вод от ионов металлов ме-тодом нейтрализации.

Реактивы:растворCuSO₄(1-2г/л) + H₂SO₄(10мл/л); 0,2%смесь индика-

тора мурексид (пурпурат аммония) с твердым хлоридом натрия; 0,05н рас-твор трилон-Б; водный раствор NH₄OH (1:1); 1н раствор NaOH или Са(OH)₂.

Оборудование:фильтры–синяя лента;стакан– 150мл(3шт.);воронки

– 3 шт.; пипетка – 5 мл; колбы – 150 мл (3 шт.); мерный цилиндр – 50 и 100 мл; мерные колбы – 100 мл (3 шт.); бюретка с 1н NaOH (Са(OH)₂); микробю-ретка с раствором трилон-Б; магнитная мешалка; рН-метр.

Порядок выполнения работы[11]

1. Освоение методики анализа кислых растворов на содержание ионов меди. В колбу помещают 5 мл раствора соли меди, разбавляют дистиллиро-ванной водой до 50 мл, прибавляют мурексид на кончике шпателя (или 3-4 капли раствора), титруют раствором трилона Б до изменения цвета раствора, добавляют по каплям аммиак (1:1) до перехода окраски в зеленоватую и про-должают титровать раствором трилона Б до достижения сиреневой окраски раствора.

Расчет результатов анализа проводят по формуле

C=V·0,025·M·1000/a, мг/л,

где V – объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование ионов ме-талла, мл; а – объем аликвоты, взятой на титрование, мл; М – молярная масса металла.

2. Определение концентрации ионов меди в предложенной сточной воде С₀, мг/л.

3. Нейтрализация исследуемых сточных вод до рН=3, 5, 6, 7, 8, 9 раство-

ром NaOH (Са(OH)₂). Для проведения нейтрализации отбирают 3-5 проб ис-следуемого раствора объемом по 50 мл с помощью мерного цилиндра в ста-каны объемом не менее 150 мл. В них проводят нейтрализацию при переме-шивании на магнитной мешалке и при постоянном замере значений рН на рН-метре. По достижении необходимой величины рН (или близкого к нему зна-чения) растворы при перемешивании выдерживают 1-2 мин. Результаты из-мерений заносят в табл. 14.3.

4. Отделение осадка гидроксида меди после нейтрализации методом фильтрования.

5. Определение остаточной концентрации ионов Cu²⁺ в фильтрате с оста-точной концентрацией С₁, мг/л и сравнение с ПДК.

6. Определение степени извлечения металла по формуле:

=(С₀/С₁) 100 %.

7. Результаты занести в табл. 14.4.

Таблица 14.4

Определение степени извлечения ионов металла

7. Построение графической зависимости степени извлечения ионов ме-талла от рН раствора.

8. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Методы очистки сточных вод от ионов металлов.

2. Способы нейтрализации сточных вод.

3. Что такое рН?

4. Порядок работы на рН-метре.