ЛР. ТООВ. часть 1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНБАСЬКА НАЦІОНАЛЬНААКАДЕМІЯБУДІВНИЦТВАТА АРХІТЕКТУРИ

КАФЕДРАВОДОПОСТАЧАННЯ, ВОДОВІДВЕДЕННЯТАОХОРОНИВОДНИХ РЕСУРСІВ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ДИСЦИПЛІНИ «ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ ТА

МІКРОБІОЛОГІЯ».ЧАСТИНАПЕРША

(для студентів спеціальності 6.092600 «Водопостачання та водовідведення» всіх форм навчання)

Код № 2403

Затверджені на засіданні кафедри «Водопостачання, водовідведення та охорона водних ресурсів» (протокол № 5 від 13 січня 2009 р.)

Макіївка 2009

1

УДК 628.1 – 628.3 (07)

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт з дисципліни «Теоретичні основи очищення води та мікробіологія». Частина перша (для студентів спеціальності «Водопостачання та водовідведення» всіх форм навчання) / Уклад.: М.П. Омельченко, Ю.Г.Акулова.– Макіївка: ДонНАБА, 2009. – 51 с.

Наведені методики лабораторних робіт з розділів «Механічні методи видалення домішок води», «Коагуляція дисперсних систем», «Деструкція домішок води» та «Коригування іонного складу води», які виконуються на протязі двох семестрів.

Укладачі: доц. М.П.Омельченко, ас. Ю.Г.Акулова

Рецензенти: проф. А.Я.Найманов, доц. В.М.Чернишев,

Відповідальний за випуск: доц. В.І.Нездоймінов

2

ВСТУП

При вивченні студентами курсу «Теоретичні основи очищення води та мікробіологія» велику роль відігрють лабораторні роботи, що виконуються в кожному з навчальних семестрів на протязі всього періоду вивчення дисципліни. Наведені методичні вказівки складають першу частину, що виконується в першому та другому семестрах, і стосуються розділів курсу «Механічні методи видалення домішок води», «Коагулювання». «Деструкція забруднень води». «Коригування іонного складу».

Студенти мають приходити на заняття з лабораторних робіт підготовленими: мають ознайомитись з теоретичними засадами роботи, знати відповідний матеріал лекцій, володіти термінами та розрахунковими залежностями, розібратися в послідовності виконання роботи. На заняття треба підготувати звітний журнал для лабораторної роботи, що повинен включати назву та мету роботи, послідовність виконання, необхідні малюнки та таблиці.

При оформленні звіту забороняється скорочувати слова, та виконувати малюнки «від руки», без креслярських облаштунків. При побудові графіків дослідні точки наносити в вигляді малих кружалець, а криві проводити осереднено проміж дослідних точок. При цьому шкали осей поділяються рівномірно та мають підписи величин і їх одиниць виміру. Величини, які знаходять на графіках, повинні мати штрихові лінії, що показують шлях їх пошуку, на осях в відповідних місцях наводяться їх значення.

Для захисту робіт слід знати відповідні методики, розбиратися в розрахунках, знати відповіді на контрольні запитання. Для одержання семестрового рейтингу з дисціпліни «Теоретичні основи очищення води та мікробіологія» слід захистити всі виконані роботи.

3

Лабораторна робота № 1 ВИЗНАЧЕННЯ КАЛАМУТНОСТІ, ПРОЗОРОСТІ ТА ВМІСТУ ЗАВИСЛИХ РЕЧОВИН У ВОДІ.......................................................…………………………….4

Лабораторна робота № 2 ПОБУДОВА КРИВОЇ ОСАДЖЕННЯ ВОДИ (СЕДИМЕНТА-

ЦІЙНОЇ КРИВОЇ).........................................................................……………………………7

Лабораторна робота № З РОЗРАХУНКИ ГРАНУЛОМЕТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАВИСУ ПО ДОСЛІДНІЙ КРИВІЙ ОСАДЖЕННЯ .................. …………………………..9 Лабораторна робота № 4 АНАЛІТИЧНІ РОЗРАХУНКИ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАВИСУ .... 12 Лабораторна робота № 5 ТЕХНОЛОГІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ОСАДЖЕННЯ КОАГУЛЬОВАНИХ ДОМІШОКВОДИ ........................................……………………………16

Лабораторна робота № 6 ДОСЛІДЖЕННЯ ТОНКОШАРОВОГО ВІДСТОЮВАННЯ ВОДИ НА ЛАБОРАТОРНІЙ МОДЕЛІ.........................................................……………………………18

Лабораторна робота.№ 7 ВИЗНАЧЕННЯ ЗДАТНОСТІ ВОДИ ДО ФІЛЬТРУВАННЯ …….20 Лабораторна робота № 8 ВИЗНАЧЕННЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗЕРНИСТИХ ФІЛЬТРУЮЧИХ МАТЕРІАЛІВ ..............................………………………….22

Лабораторна робота № 9 ДОСЛІДЖЕННЯ КОАГУЛЮВАННЯ ДОМІШОК ВОДИ РІЗНИМИ РЕАГЕНТАМИ ................................................................……………………………24

Лабораторна робота № 10 ВИЗНАЧЕННЯ ДОЗИ КОАГУЛЯНТА ДЛЯ КОНТАКТНОЇ КОАГУЛЯЦІЇ .....................................................................................……………………………..27

Лабораторна робота № 11 ПОБУДОВА КРИВОЇ ХЛОРОПОГЛИНАННЯ ВОДИ ……………29

Лабораторна робота № 12 ЕЛЕКТРОЛІТИЧНЕ ОТРИМАННЯ ГІПОХЛОРИТУ НАТРІЮ.............................................................................................……………………………..32

Лабораторна робота № 13 ПОБУДОВА КРИВОЇ ТИТРУВАННЯ ВОДИ …………………….35

Лабораторна робота № 14 ВИМІРЮВАННЯ ЖОРСТКОСТІ ВОДИ ПРИ ДОДАВАННІ ВАПНА..............................................................................................……………………………..38

Лабораторна робота № 15 ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ЗНЕСОЛЕННЯ ВОДИ МЕТОДОМ ЗВОРОТНОГО ОСМОСУ..................................................................……………………………..41 Список рекомендованої літератури ...................................................………………………………45

ДОДАТКИ...................... ....................................................................……………..........................46

4

Лабораторна робота №1

ВИЗНАЧЕННЯ КАЛАМУТНОСТІ, ПРОЗОРОСТІ ТА ВМІСТУ ЗАВИСЛИХ

РЕЧОВИН У ВОДІ

Мета роботи - вивчити та порівняти різні методи визначення вмісту в воді завислих речовин, опанувати методи аналізу води по цим показникам. Визначення каламутності виконується двома методами: «по шрифту» на приладі Снеллена та фотометричним способом, вміст зависей - ваговим методом за допомогою паперових фільтрів.

Теоретичні основи роботи

Каламутність води та вміст у ній завислих речовин впливають не тільки на зовнішній вигляд води, але і на її бактеріальне забруднення. Чим вище вміст завислих речовин, тим більше мікроорганізмів.

Вміст завислих речовин визначається, як правило, ваговим методом. Проба води фільтрується через попередньо висушений і зважений щільний фільтр (мембранний або паперовий). Потім фільтр висушується та знову зважується. Різниця ваги, розділена на об'єм проби, дає величину вмісту завислих речовин (мг/л, г/м ). Чим щільніший фільтр, тим точніше визначення цього параметра.

Каламутність води виміряється також в мг/л; г/м, але вже по стандартній шкалі,

побудованій шляхом закаламутнення води каоліном (білою глиною) з оптичною щільністю,

яка дорівняє оптичній щільності досліджуваної води. Оптичною щільністю D називають відношення

Величина оптичної щільності визначається за допомогою спеціальних приладів -

фотоелектроколориметрів, основними елементами яких є фотоелементи (див. додаток 3).

Стандартна шкала будується в координатах: каламутність - оптична щільність. Для її побудови використовують ряд проб із заздалегідь відомою каламутністю. Ці проби готуються шляхом додавання в 1 л дистильованої води навіски каоліну масою 1 г, потім відбирається 100 мл і розбавляється до 1 л. При цьому одержуємо вже дві проби з каламутностями: в першій - 1 г/л (1000 мг/л), у другій - 100 мг/л. Шляхом подальшого розведення можна одержати проби з будь-якою заздалегідь заданою каламутністю. На фотоелектроколориметрі вимірюють оптичні щільності цих проб і будують стандартну шкалу (див. додаток 2).

Для аналізу проби з невідомою каламутністю її поміщають у фотоелектроколориметр,

5

визначають оптичну щільність і по стандартній шкалі знаходять каламутність. Як правило,

каламутність і вміст завислих речовин не збігаються, оскільки в природних водах частки суспензій можуть мати кольори, форму та здатність розсіювати світло інакші, ніж каолін.

Прозорість пов'язана з каламутністю та визначаться „по шрифту" на приладі Снеллена за методикою, що наведена нижче.

Послідовність виконання роботи

Визначення прозорості води

1.В прилад Снеллена наливають добре змішану пробу води, що досліджується, майже по вінця.

2.Під скляний циліндр приладу вміщують стандартний шрифт.

3.Роздивляються крізь шар води шрифт, і. якщо він не читається, відкривають затискач рурки та зливають воду з циліндру доти, доки шрифт не буде читатися.

4.Визначають висоту залишкового шару води в циліндрі в сантиметрах - це і є величина прозорості води.

5.Перевести прозорість а каламутність, використовуючи перевідну криву в додатку1.

Визначення вмісту завислих речовин у воді

1. Вмістити в бюкс і висушити паперовий фільтр в сушильній шафі при температурі

105градусів на протязі 10 хвилин.

2.Зважити бюкс з фільтром на аналітичних терезах.

3.Підготувати конічну колбу на 250 мл, в яку вмістити лійку з паперовим висушеним та зваженим фільтром.

4.Ретельно збовтати воду, що досліджується, і відібрати пробу місткістю 250 мл.

5.Профільтрувати пробу повністю, брудний фільтр вмістити в попередньо зважений

бюкс.

6.Висушити фільтр в сушильній шафі при 105°С на протязі 10-15 хвилин.

7.Вистудити бюкс в ексикаторі та зважити його разом з фільтром на аналітичних терезах.

8.Обчислити вміст завислих речовин

6

8.Чим відрізняється прозорість «по шрифту» від прозорості «по хресту»?

9.Чому значення каламутності не дорівнюють значенням вмісту завислих речовин?

Лабораторна робота № 2

ПОБУДОВА КРИВОЇ ОСАДЖЕННЯ ВОДИ (СЕДИМЕНТАЦІЙНОЇ КРИВОЇ)

Мета роботи - оволодіти методикою побудови кривої осадження, вивчення кінетики відстоювання води, що має завислі речовини

Теоретичні основи роботи

Розмір часток суспензії опосередковано оцінюється показником «гідравлічна крупність», що являє собою швидкість випадання часток завислих речовин нерухомій волі при температурі 10°С. Гідравлічна крупність визначається як результат ділення глибини шару воли Н на час відстоювання (тривалість випадання частки із шару в осад).

Седиментаційна крива будується в координатах: «маса осаду, що випав, - час» або

«відсоток завислих речовин, що випали, - час». Для монодисперсної суспензії, всі частки якої мають однакову гідравлічну крупність, крива вироджується у відрізок прямої, для полідисперсної суспензії мас вигляд кривої, що асимптотично наближається до деякої прямої, паралельної осі часу.

Седиментаційний аналіз проводять за допомогою торзійних терезів (див. рис. 2.1).

Перед початком вимірів проводиться настроювання терезів. Для нього виставляють терези за рівнем, пересуванням закріпного важеля звільняють коромисло 9 і за допомогою важеля натягу 6 установлюють покажчик маси 8 на нуль. Потім тарувальною голівкою 12

поєднують покажчик рівноваги з рискою рівноваги.

При вимірах щораз арретиром звільняють коромисло та важелем 6 поєднують покажчик рівноваги з рискою. Масу визначають по покажчику 8.

УВАГА. Після кожного виміру стрілку терезів закріплюють арретиром 4.

3.Налити в мірний циліндр 1 л дистильованої води та визначити масу шальки приладу в воді mо= мг.

8

.110

116

114

115

77777777777777777777777777777777777777777777777777777

Рис. 2.1. Схема установки для седиментаційного аналізу суспензій

1 – тринога, 2- опірні гвинти, 3- стійка, 4- арретир для фіксації стрілки приладу, 5- показник Рівноваги, 6- важіль натягу, 7- шкала, 8- показник маси, 9- коромисло, 10гачок, 11футляр, 12тарировочна голівка, 13рівень, 14шалька, 15мірний циліндр, 16шовкова нитка

9

5.Злити дистильовану волу, ретельно збовтати воду, що досліджується, та налити її до мітки в мірний циліндр.

6.Занурити в циліндр шальку таким чином, щоб вона не дотикалась стінок.

13.Побудувати криву осадження в координатах m - t, потім перевести шкалу t в шкалу

U та нанести останню нижче вісі часу з позначками, відповідними 2, 1, 0.5, 0.25, 0.1, 0.05, 0.025 мм/с.

Контрольні питання

1.Що таке гідравлічна крупність суспензії?

2.Яка суспензія називається монодисперсною? полідисперсною?

3.Який вид має крива осадження монодисперсної суспензії? полідисперсної суспензії?

4.У яких координатах будуються седиментаційні криві?

5.Вид кривої осадження суспензії з переважанням великих часток, дрібних часток.

6.Вид кривої осадження двокомпонентної суспензії.

Лабораторна робота № 3

РОЗРАХУНКИ ГРАНУЛОМЕТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАВИСУ ПО

ДОСЛІДНІЙ КРИВІЙ ОСАДЖЕННЯ

Мета роботи - навчитися розрахунку фракційного складу завису по гідравлічній

крупності. визначенню максимальної та найбільш вірогідної гідравлічної крупності частинок

10