Методика визначення оптимальної дози коагулянту

Попередньо визначають забарвлення, каламутність, лужність та рН досліджуваної води.

У 8 циліндрів наливають по 250 см³ досліджуваної води. У перший циліндр вводять градуйованою мірною піпеткою розчин коагулянту концентрацією 25 мг/см³ і ретельно перемішують воду у циліндрі мішалкою 10 разів. Відмічають початок досліду. Таким же чином, послідовно обробляють воду в інших циліндрах дозами коагулянту у відповідності із таблицею:

Номер циліндра	1	2	3	4	5	6	7	8
Об’єм розчину коагулянту, що вводиться у циліндр, v к, см3	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
Доза коагулянту, яка відповідає введеному об’єму розчину, Дк, мг/дм3	50	100	150	200	250	300	350	400

Оброблена коагулянтом вода в циліндрах відстоюється протягом 2 годин. Під час відстоювання води відмічають початок утворення пластівців (t _пл) і початок їх осідання (t _ос), а також вид пластівців (великі, маленькі, рихлі, щільні).

Через 2 години верхній шар води у циліндрах (≈ 150 см³) обережно зливають у чисті колби, ретельно перемішують і вимірюють каламутність (К). Потому цю воду відфільтровують крізь паперовий фільтр і визначають її забарвлення (З), лужність (Л) та рН. Результати оформлюють у вигляді таблиці:

Номер циліндра	Дк, мг/дм3	Час, хв.		Вид пластівців	Показники якості води після обробки її коагулянтом
		t пл	t ос		К, мг/дм3	З, град.	Л, ммоль/дм3	рН

 

На основі проведених дослідів графічно виражають залежність каламутності, забарвлення, рН та лужності обробленої коагулянтом води від кількості введеного коагулянту і визначають його оптимальну дозу.

Лабораторна робота №13

Порівняння ефективності коагулювання різними
коагулянтами в зимовий період

Перебіг процесу коагулювання з використанням сульфату алюмінію значною мірою залежить від температури очищуваної води. При низьких температурах (1...2 °С) уповільнюються процеси утворення та осідання пластівців Al(OH)₃, у воді накопичується велика кількість залишкового алюмінію. Тому в зимовий період алюмінієвий коагулянт замінюють іншими видами. Застосовують, наприклад, FeCl₃ або суміш сульфату алюмінію та хлориду заліза ІІІ (1:1).

Залізні коагулянти мало чутливі до температури води, але можливе утворення дрібних пластівців, осідання яких триває досить довго.

При обробці води змішаним коагулянтом процес утворення та осідання пластівців відбувається більш рівномірно і швидко закінчується навіть за низьких температур. 

Методика проведення порівняльних дослідів

Попередньо визначають забарвлення, каламутність, лужність та рН досліджуваної води.

В 12 циліндрів наливають по 250 см³ досліджуваної води. У циліндри 1, 4, 7, 10 у відповідності із таблицею додають v _к, см³, розчину сульфату алюмінію         (25 мг/см³), у циліндри 2, 5, 8, 11 – хлорид заліза ІІІ (25 мг/см³), у циліндри 3, 6, 9, 12 – послідовно сульфат алюмінію та хлорид заліза в кількостях v _к¢ = v _к/2, см³. Воду у циліндрах перемішують мішалкою 10 разів. Відмічають початок досліду.

Номер циліндра	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Вид коагулянту	Al2(SO4)3	FeCl3	змішаний	Al2(SO4)3	FeCl3	змішаний	Al2(SO4)3	FeCl3	змішаний	Al2(SO4)3	FeCl3	змішаний
Об’єм розчину коагулянту, що вводиться у циліндр, v к, см3	1,0	1,0	0,5+0,5	1,5	1,5	0,75 + 0,75	2,0	2,0	1,0+1,0	2,5	2,5	1,25 + 1,25
Доза коагулянту, яка відповідає введеному об’єму розчину, Дк, мг/дм3	100	100	100	150	150	150	200	200	200	250	250	250

Подальші дії ідентичні описаним у лаб.роб.№12.

Результати оформляють у вигляді таблиці:

Номер циліндра	Вид коагулянту	Дк, мг/дм3	Час, хв.		Вид пластівців	Показники якості води після обробки її коагулянтом
			t пл	t ос		К, мг/дм3	З, град.	Л, ммоль/дм3	рН

Аналізуючи результати дослідів роблять висновки про ефективність кожного з видів застосованих коагулянтів.

 

Лабораторна робота №14

Визначення оптимальної дози хлору *

Знезараження води здійснюють для звільнення її від хвороботворних (патогенних) мікроорганізмів. Знезараженню піддається очищена вода перед подачею її споживачу. Методи знезараження поділяють на реагентні й безреагентні.

До реагентних методів відносять обробку води сильними окиснювачами, іонами важких металів (срібло, мідь) тощо. Як окиснювачі використовують хлор та його сполуки, які містять активний хлор (оксид хлору (IV), гіпохлорити, хлораміни) озон.

До безреагентних методів відносять термічну й ультразвукову обробку води, застосування ультрафіолетового чи іонізуючого випромінювання.

Найпоширеніший метод знезараження води – хлорування. Обробка води хлором призводить до ураження й загибелі бактеріальної клітини внаслідок окиснення і хлорування складових частин клітини мікроорганізму.

Для порівняння знезаражуючої дії різних хлорвмісних речовин введено поняття активний хлор. Це кількість газоподібного хлору, яка відповідає кількості кисню, що виділяється хлорвмісною речовиною при введенні її у воду.

Бактерицидний ефект хлорування значною мірою залежить від початкової дози хлорвмісного реагенту і тривалості контакту його з водою. На руйнування бактеріальних клітин витрачається лише незначна частина введеного у воду хлору. Більша його частина як сильного окиснювача витрачається на реакції з різними органічними і мінеральними домішками води – гумусовими речовинами, солями заліза ІІ, нітритами, аміаком, сірководнем, молекулярними органічними речовинами.

Кількість хлору, яка витрачається на окиснення органічних і неорганічних домішок, визначає хлоропоглинання води. Хлоропоглинання води – це кількість хлору (мг/дм³), яка витрачається при 30-хвилинному контакті його з досліджуваною водою. Хлоропоглинання характеризує ступінь забруднення води: чим воно вище, тим більше у воді домішок, які реагують з хлором. Хлоропоглинання річкової та озерної води, як правило, не перевищує 2...2,5 мг/дм³, а у ставах і болотах досягає 5 мг/дм³.

Дозу хлорвмісного реагенту вибирають таким чином, щоб після окиснення всіх домішок у воді залишався деякий надлишок хлору (залишковий хлор) для того, щоб уникнути можливого вторинного бактеріального забруднення води під час проходження її по водопровідній мережі. Відповідно до ДержСанПіН, після 30-хвилинного контакту хлору з водою кількість залишкового активного хлору повинна складати 0,3...0,5 мг/дм³.

Одночасно із знезараженням при хлоруванні зменшується вміст солей заліза, запобігається розвиток біологічних обростань водоочисних споруд та ін.

Залежно від цільового призначення хлорування методи обробки води хлором поділяють на дві групи: остаточне хлорування (постхлорування) і попереднє хлорування.

Остаточне хлорування - завершальний етап очищення води (власне знезараження), який проводиться після всіх інших методів її обробки. Розрізняють три способи остаточного хлорування: нормальне, перехлорування і комбіноване хлорування.

Нормальне хлорування застосовується для знезараження води, яку беруть із надійних в санітарному відношенні джерел з хорошими фізико-хімічними показниками. Доза хлору, звичайно, невелика, вона повинна забезпечувати необхідний бактерицидний ефект і не погіршувати при цьому органолептичних показників якості води. Оптимальною вважається така найменша доза хлору, яка після 30-хвилинного контакту з водою забезпечує величину залишкового хлору у воді в межах 0,3...0,5 мг/дм³.

Якщо нормальне хлорування не забезпечує потрібного бактерицидного ефекту чи призводить до погіршення органолептичних властивостей води, застосовується перехлорування, тобто обробка води підвищеними дозами хлору (1...10 мг/дм³). Перехлорування усуває багато неприємних запахів і присмаків води, руйнує ряд токсичних речовин. Надлишок хлору, який перевищує допустиму норму (0,3...0,5 мг/дм³) видаляється із води дехлоруванням. При невеликому надлишку хлор видаляється аерацією, а при великому – хімічними методами: обробка води сірчистим газом і гіпосульфітом натрію, фільтрування через зернисте активоване вугілля, тощо.

Комбіноване хлорування, тобто хлорування води спільно з іншими знезаражуючими речовинами (іони срібла, міді, перманганат калію, аміак), застосовується для підсилення бактерицидного ефекту дії хлору чи для фіксації його у воді на довший строк (хлорування з амонізацією).

Попереднє хлорування – це обробка води хлором, яка передує іншим процесам її очищення. Попереднє хлорування використовують для боротьби із значним бактеріальним забрудненням води, при підвищеному ступені забарвлення води, для покращення протікання деяких процесів очищення води, а також для підтримання належного санітарного стану очисних споруд. При цьому вживають великі дози хлору, але на відміну від перехлорування метод не потребує подальшого дехлорування води. Надлишок хлору практично повністю видаляється у процесі проходження води по спорудах водоочисної станції. Надлишковий активний хлор витрачається на окиснення різних домішок, сорбується пластівцями гідроксидів алюмінію та заліза, окиснює органічні речовини, які накопичуються у завантаженні фільтрів, тощо.