FermentacjaBeztlenowa, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA


ĆWICZENIE IV

FERMENTACJA BEZTLENOWA

WSTĘPNE OCZYSZCZANIE STĘŻONYCH ŚCIEKÓW PRZEMYSŁU SPOŻYWCZEGO W KOMORZE

FERMENTACJI BEZTLENOWEJ

CZĘŚĆ DOSWIADCZALNA

CEL ĆWICZENIA

Przemysł Spożywczy odprowadza ścieki zawierające duże stężenie substancji organicznej. Do wstępnego biologicznego oczyszczania tych ścieków wykorzystywana jest fermentacja beztlenowa.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem oczyszczania ścieków na drodze fermentacji beztlenowej, kontrola przebiegu oczyszczania ścieków w komorze modelowej oraz wyznaczenie technicznych parametrów fermentacji dla komory modelowej.

ZAKRES ĆWICZENIA

Ćwiczenie obejmuje:

  1. Zapoznanie się z aparaturą modelową do prowadzenia fermentacji beztlenowej

  2. Odprowadzenie z komory próbki oczyszczonych ścieków i doprowadzenie ścieków surowychX/

  3. Pobranie próbki gazu fermentacyjnegoX/

  4. Oznaczenie zawartości CO2 w gazie

  5. Określenie ilości wytworzonego gazuX/

  6. Sprawdzenie palności gazuX/

  7. Wykonanie w ściekach surowych i oczyszczonych oznaczeń:

  1. Opracowanie wyników, które powinno zawierać:

Oznaczenia analityczne należy wykonać wg przepisów podanych w załączeniu.

X/ - wykonać pod ścisłym nadzorem prowadzącego ćwiczenie

WZÓR TABELI

Tabela 1. Parametry pracy komory fermentacyjnej

Wyszczególnienie oznaczenia

Jednostka

Wartość liczbowa

Objętość użyteczna (czynna) komory fermentacji

VK

dm3

5

Wymiana objętości użytecznej komory

Q

dm3/d

0,25

Czas fermentacji

T = 0x01 graphic

d

Obciążenie komory ładunkiem zanieczyszczeń

A = Q CHZT

gO2CHZT/d

ChZT = 4500 mgO2/dm3

Objętość gazy wydzielonego z komory

Vg

dm3/d

Wydajność gazu

z jednostki ładunku zanieczyszczeń doprowadzonego do komory

0x01 graphic

dm3/gO2CHZTd

z jednostki objętości czynnej komory

0x01 graphic

dm3/dm3d

OPIS APARATURY DO PROWADZENIA FERMENTACJI BEZTLENOWEJ

Laboratoryjny zestaw aparaturowy do prowadzenia beztlenowej fermentacji ścieków (rysunek) składa się z trzech butli szklanych (I, II, III) połączonych wężami gumowymi.

Komora fermentacyjna I umieszczona jest w termostacie utrzymującym temperaturę

33oC (±1 oC) (optymalna temperatura dla fermentacji mezofilnej). Komora fermentacyjna I

i zbiornik gazu II są zamknięte szczelnie korkami gumowymi, przez które przechodzą szklane rurki odpowiednio połączone wężami gumowymi. Rurka 1 (zanurzona w cieczy nadosadowej) połączona jest ze zbiornikiem IV a rurka 2 łączy przestrzenie gazowe komory fermentacyjnej I i zbiornika gazu II. Wydzielający się gaz w czasie fermentacji w komorze I, przedostaje się rurką 2 do butli II wypełnionej solanką (20% roztwór NaCl zakwaszony H2SO4). Gaz gromadzący się w butli II wywiera ciśnienie na powierzchnię solanki, powodując jej przepływ poprzez wąż gumowy 3 do wycechowanej butli III. Pomiaru ilości gazu dokonuje się mierząc objętość solanki przetłoczonej do butli III po uprzednim zrównaniu jej poziomów w obu butlach (II i III).

Odprowadzenie cieczy nadosadowej z komory I i dawkowanie do niej pożywki przeprowadza się przez rurkę 1 i zbiorniczek IV. Czynność ta możliwa jest do przeprowadzenia bez dostępu powietrza do komory I dzięki butli III, którą wykorzystuje się w tym przypadku jako naczynie niwelacyjne, pozwalające otrzymać (przy odpowiednim położeniu) nadciśnienie lub podciśnienie w układzie fermentacyjnym. Tubus 4 umożliwia dawkowanie pożywki przy użyciu specjalnej strzykawki oraz pobranie średniej próby medium znajdującego się w komorze. Gaz z układu fermentacyjnego odprowadza się przez rurkę 5. Zawartość komory I jest mieszana przez wstrząsanie, bezpośrednio po dodaniu substratu (surowych ścieków) oraz po 1, 2, 3, 4, 6 i 8 godzinach fermentacji.

Do zaszczepienia laboratoryjnej komory I użyto fermentujący osad pobrany z WKF zasilanej ściekami przemysłu spirytusowego.

OZNACZANIE CHEMICZNEGO ZAPOTRZEBOWANIA TLENU (ChZT)

METODĄ DICHROMIANOWĄ

Zasada oznaczenia

Oznaczanie ChZT polega na utlenieniu związków organicznych i niektórych nieorganicznych za pomocą mieszaniny dichromianu potasowego i kwasu siarkowego

w podwyższonej temperaturze.

Użyty do reakcji nadmiar dichromianu potasowego odmiareczkowuje się siarczanem żelazowo - amonowym wobec ferroiny.

Ilość utleniających się związków organicznych jest proporcjonalna do użytego dichromianu.

6 Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2

Odczynniki i szkło

  1. Dichromian potasowy, roztwór 0,25 n

  2. Kwas siarkowy (stężony) z Ag2SO4

  3. Ferroina, roztwór

  4. Siarczan żelazowo - amonowy, roztwór 0,1 n

  5. Kolba miarowa 100 cm3

  6. Pipety: 5, 10 i 20 cm3+

  7. Zestawy do utleniania pod chłodnicą zwrotną

  8. Cylinder miarowy 50 cm3

  9. Biureta 25 cm3

Wykonanie oznaczenia

Do kolby okrągłodennej odmierzyć 20X/ cm3 badanych ścieków (jeżeli do oznaczenia wzięto mniejszą objętość ścieków to należy dodać wody destylowanej do 20 cm3), 10 cm3 roztworu dichromianu potasowego (1), wymieszać, po czym ostrożnie dodać (z cylinderka miarowego, małymi porcjami, przy ciągłym mieszaniu) 30 cm3 kwasu siarkowego z Ag2SO4 (2).

Po wrzuceniu do kolby kilku kawałków wyprażonego pumeksu połączyć kolbę

z chłodnicą zwrotną i ogrzewać utrzymując ciecz w stanie łagodnego wrzenia w ciągu 2X/ godzin.

Po ostygnięciu zawartości kolby spłukać wewnętrzną część chłodnicy 90 cm3 wody destylowanej, ochłodzić do temperatury pokojowej, dodać 3 - 5 kropli roztworu ferroiny (3)

i odmiareczkować nadmiar dichromianu potasowego roztworem siarczanu żelawowo-amonowego (4). Miareczkowanie zakończyć, gdy roztwór zmieni zabarwienie,

z niebieskozielonego na czerwononiebieskie.

Równolegle należy wykonać próbę kontrolną biorąc do oznaczenia zamiast badanych ścieków 20 cm3 wody destylowanej.

Obliczanie wyników

Wartość ChZT badanych ścieków obliczyć wg wzoru:

X = 0x01 graphic
0x01 graphic
[mg/dm3 O2]

w którym:

a - ilość siarczanu żelazowo-amonowego zużyta do zmiareczkowania próby kontrolnej [cm3]

b - ilość siarczanu żelazowo-amonowego zużyta do zmiareczkowania próby ze ściekami

[cm3]

n - normalność roztworu siarczanu żelazowo - amonowego

V - objętość próbki ścieków użytej do oznaczenia [cm3]

8 - ilość tlenu odpowiadająca 1 cm3 ściśle 1 n roztworu siarczanu żelazowo - amonowego

[mg]

X/- uzgodnić z prowadzącym ćwiczenia

OZNACZANIE KWASÓW LOTNYCH ZA POMOCĄ DESTYLACJI Z PARĄ WODNĄ

Zasada oznaczenia:

Rozkład soli kwasów lotnych przeprowadza się za pomocą kwasu siarkowego. Uwolnione kwasy lotne oddestylowuje się z parą wodną i oznacza w destylacie przez miareczkowanie roztworem wodorotlenku sodowego.

Odczynniki, szkło i aparatura:

  1. Kwas siarkowy, roztwór 25%

  2. Wodorotlenek sodowy, roztwór 0,1 n

  3. Fenoloftaleina, roztwór jako wskaźnik

  4. Cylinder miarowy: 25 i 100 cm3

  5. Kolba stożkowa 300 cm3

  6. Zestaw do destylacji z parą wodną

Wykonanie oznaczenia:

Do kolby destylacyjnej odmierzyć 50 cm3 ścieków pozbawionych osadu, 150 cm3 wody destylowanej i 10 cm3 roztworu kwasu siarkowego (1).

Powolną destylację z parą wodną prowadzić do uzyskania 150 cm3 destylatu.

Destylat miareczkować roztworem wodorotlenku sodowego (2) używając jako wskaźnika fenoloftaleiny (3).

Obliczanie wyników:

Zawartość kwasów lotnych w badanych ściekach obliczyć w przeliczeniu na kwas octowy wg wzoru:

X = 0x01 graphic
0x01 graphic
[mg/dm3 CH3COOH]

w którym:

a - ilość wodorotlenku sodowego 0,1 n zużyta na zmiareczkowanie destylatu, cm3

V - objętość próbki ścieków zużytej do oznaczenia, cm3

6 - ilość kwasu octowego odpowiadająca 1 cm3 ściśle 0,1 n wodorotlenku sodowego, mg

ZASADOWOŚĆ ŚCIEKÓW

Zasadowość ścieków, określona jest zawartością w nich związków zasadowych. Związki te mogą być zobojętniane do określonego umownego pH za pomocą mocnych kwasów mineralnych.

Zasadowość w ściekach powodują najczęściej wodorowęglany, ponadto węglany

i wodorotlenki, a rzadziej borany, krzemiany, fosforany, siarczki i niektóre związki organiczne.

Zasadowość może być zasadowością wobec fenoloftaleiny, która występuje wówczas, gdy pH ścieków przewyższa 8,3; zasadowość ogólna spowodowana jest związkami, wywołującymi pH większe od 4,5.

Zasadowość ścieków jest często zbliżona do zasadowości wody, z jakiej powstały ścieki.

Ścieki, cechujące się wysoką zasadowością, wywołują zakłócenia w działaniu oczyszczalni biologicznej, jak również wpływają niekorzystnie na biocenozę odbiornika naturalnego.

Zasadowość ścieków oznacza się za pomocą następujących metod:

- zasadowość wobec fenoloftaleiny

- zasadowość ogólna

- zasadowość do punktu miareczkowania pH = 8,3

(zasadowość wobec fenoloftaleiny),

- zasadowość do punktu miareczkowania pH = 4,5 (zasadowość ogólna).

Oznaczanie zasadowości należy wykonać możliwie szybko po pobraniu próbki ścieków.

I. OZNACZANIE ZASADOWOŚCI DO PUNKTU MIARECZKOWANIA pH = 8,3

METODĄ POTENCJOMETRYCZNĄ (ZASADOWOŚĆ WOBEC FENOLOFTALEINY)

Tzw. zasadowość wobec fenoloftaleiny oznacza się przez miareczkowanie do pH = 8,3.

Aparatura i odczynniki:

    1. Potencjometr do oznaczania pH,

    2. Kwas solny lub siarkowy cz.d.a., roztwór 0,1 n.

Wykonanie oznaczenia:

Odmierzyć 200 cm3 dokładnie wymieszanej próbki ścieków badanych do zlewki

i miareczkować roztworem kwasu do pH = 8,3.

Obliczanie i podawanie wyników:

Zasadowość ścieków Zp do punktu miareczkowania pH = 8,3 obliczyć i podać zgodnie ze wzorem:

Zp = 0x01 graphic
0x01 graphic
[mval/dm3]

gdzie:

a - ilość 0,1 n roztworu kwasu, użyta do miareczkowania próbki ścieków badanych

do pH = 8,3; cm3 ,

V - objętość próbki ścieków użytej do oznaczenia, cm3 .

II. OZNACZANIE ZASADOWOŚCI DO PUNKTU MIARECZKOWANIA pH = 4,5

METODĄ POTENCJOMETRYCZNĄ (ZASADOWOŚĆ OGÓLNA)

Zasadowość ogólną oznacza się przez miareczkowanie do pH = 4,5.

Aparatura i odczynniki:

1. Potencjometr do oznaczania pH,

2. Kwas solny lub siarkowy cz.d.a., roztwór 0,1 n.

Wykonanie oznaczenia:

Odmierzyć 200 cm3 dokładnie wymieszanej próbki ścieków lub użyć próbki ścieków uprzednio miareczkowanej do pH = 8,3 (zasadowość do punktu miareczkowania pH = 8,3)

i miareczkować 0,1 n roztworem kwasu do pH = 4,5.

Obliczanie i podawanie wyników:

Zasadowość ścieków Zm do punktu miareczkowania pH = 4,5 (zasadowość ogólna) obliczyć i podać zgodnie ze wzorem:

Zm = 0x01 graphic
0x01 graphic
[mval/dm3]

gdzie:

b - ilość 0,1 n roztworu kwasu, użyta do zmiareczkowania próbki ścieków badanych

do pH = 4,5. W przypadku użycia próbki ścieków miareczkowanych wobec

fenoloftaleiny, b - oznacza ogólną ilość cm3 0,1 n kwasu zużytego na zmiareczkowanie

ścieków wobec fenoloftaleiny i oranżu metylowego

V - objętość próbki ścieków użytej do oznaczenia, cm3 .

1

1



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
mechanika.teoria (1), Politechnika Łódzka, Inżynieria Środowiska, Semestr 2, Mechanika
mechanika sciąga, Politechnika Łódzka, Inżynieria Środowiska, Semestr 2, Mechanika
biotechnologia zagadnienia do kolokwium, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWIS
Otrzymywanie i analiza brzeczki laboratoryjnej, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTA
Wykonanie wiczenia, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
Utlenialność, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA
sprawko- biosynteza proteinaz bakteryjnych w fermentatorach, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIO
moj spirytus, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
koagulacja, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA
Data, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
Wino kozub, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
chlorowanie wody, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA
szpirytus, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
OSADczynny, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA ŚRODOWISKA
tabelka, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, PROCESY FERMENTACYJNE
Zad 7 (Kinetyka procesA3w fermentacyjnych), BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTECHNOLOGIA
Zad 4 (Biosynteza proteinaz bakteryjnych w fermentorach), BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, BIOTEC
Tabelka pomiarowa do 21, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, CHEMIA FIZYCZNA
obliczenia i wnioski, BIOTECHNOLOGIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA, CHEMIA FIZYCZNA

więcej podobnych podstron