Politechnika Wrocławska Rok akademicki: 2009/2010
Wydział Inżynierii Środowiska
Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska
Zespół Dydaktyczny Zaopatrzenia w Wodę
I Usuwania Ścieków
Odżelazianie i odmanganianie.
Sprawozdanie nr 2
Prowadzący:
Wykonali:
Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem usuwania z wody żelaza i manganu w procesie filtracji przez złoże wpracowane oraz określenie wpływu prędkości filtracji na skuteczność procesu.
Sposób wykonania ćwiczenia.
Wykonano analizę wody surowej oznaczając: stężenie żelaza Fe(III), Feog, Mn, pH. Obliczono stężenie Fe(II). Zmierzono średnicę i wysokość złoża filtracyjnego.
Ustalono dwie wartości prędkości filtracji przy których była analizowana efektywność usuwania żelaza i manganu z wody, a następnie obliczono wartość strumienia objętości filtratu odpowiadającego każdej z zadanych prędkości.
Złoże filtracyjne, przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia, przepłukano wodą wodociągową w kierunku od dołu do góry. Następnie, używając wody wodociągowej, wywzorcowano rotametr ustalając takie położenie zaworu na odpływie filtratu, aby strumień objętości filtratu odpowiadał przyjętym prędkościom filtracji. Strumień objętości filtratu ustalono metodą objętościową, mierząc czas dopływu zadanej objętości wody do naczynia pomiarowego.
Po wykonaniu wszystkich wymaganych czynności wstępnych przystąpiono do wykonania ćwiczenia. W tym celu, został wyłączony dopływ wody wodociągowej, następnie doprowadzono do filtru wodę surową jednocześnie kontrolując prędkość przepływu wody przez złoże filtracyjne prowadzono proces filtracji utrzymując położenie zwierciadła wody na wysokości przelewu kolumny filtracyjnej. Pierwszą porcję filtratu, odpowiadającą dwóm objętościom kolumny filtracyjnej, odrzucono, a następnie po 15 i 30 min pobrano po ok. 500 cm3 filtratu w którym oznaczono stężenie żelaza Fe(III), Feog, Mn, pH.
Po pobraniu drugiej próbki filtratu wyłączono dopływ wody surowej do filtru i wypłukano złoże filtracyjne wodą wodociągową. Płukanie filtru prowadzono przez 5 min. Następnie wyłączono dopływ wody wodociągowej, doprowadzono wodę surową do filtru i prowadzono proces oczyszczania wody przy drugiej prędkości filtracji, postępując zgodnie z procedurą opisaną powyżej.
Po zakończeniu ćwiczenia wypłukano złoże filtracyjne wodą wodociągową
Otrzymane wyniki:
- woda surowa, godz: 14:20
Mangan
Mn=0,096*4,35*2=0,835 g/m3
Żelazo 3+
Fe3+=0,370*1,31*20=9,694 g/m3
Żelazo ogólne
Feog=0,423*1,31*20=11,083 g/m3
pH
7,01
- Woda po filtracji, v=7,54 m/h (godz: 14:30)
Mangan
Mn=0,034*4,35*2=0,296 g/m3
Żelazo 3+
Fe3+=0,151*1,31*2=0,396 g/m3
Żelazo ogólne
Feog=0,292*1,31*2=0,765 g/m3
pH
7,76
- Woda po filtracji, v=7,54 m/h (godz: 14:45)
Mangan
Mn=0,158*4,35*2=1,375 g/m3
Żelazo 3+
Fe3+=0,109*1,31*1=0,143 g/m3
Żelazo ogólne
Feog=0,119*1,31*1=0,156 g/m3
pH
7,59
- Woda po filtracji, v=17,45 m/h (godz: 15:00)
Mangan
Mn=0,180*4,35*2=1,566 g/m3
Żelazo 3+
Fe3+=0,099*1,31*1=0,130 g/m3
Żelazo ogólne
Feog=0,119*1,31*1=0,155 g/m3
pH
7,48
- Woda po filtracji, v=17,45 m/h (godz: 15:15)
Mangan
Mn=0,263*4,35*2=2,288g/m3
Żelazo 3+
Fe3+=0,088*1,31*1=0,115 g/m3
Żelazo ogólne
Feog=0,107*1,31*1=0,140 g/m3
pH
7,36
Wykres 1 przedstawia ilość manganu w zależności od próby badanej wody
Wykres 2 przedstawia ilość żelaza Fe 3+ w zależności od próby badanej wody
Wykres 3 przedstawia ilość żelaza Fe og. w zależności od próby badanej wody
Wnioski
Najniższą zawartość manganu otrzymujemy w próbie nr 1 i wynosi ona 0,296 mg/dm3. Pomimo znaczącego spadku zawartości manganu w badanej wodzie, nie spełnia ona norm dotyczących wody dopuszczonej do picia (poniżej 0,1 mg/dm3). W próbie 2, 3 i 4 obserwujemy wzrost zawartości manganu w wodzie.
Zawartość żelaza w wodzie początkowo była bardzo wysoka, i w próbie 0 wynosiła aż 11,083 mg/dm3. W próbie nr 1 pobranej zaledwie po 10 min od rozpoczęcia badaniu obserwujemy znaczne zmniejszenie ilości żelaza do wartości 0,765mg/dm3. W kolejnych próbach przebiega dalsze oczyszczanie wody. Najmniejszą zawartość żelaza uzyskujemy w próbie nr 4 i wynosi ona 0,140 mg/dm3. Jest to wartość, która spełnia wymagania stawiane wodzie do picia.
Na podstawie otrzymanych wyników badań można wywnioskować, że złoże filtracyjne najlepiej spełnia swoją rolę przy prędkości 7,54 m/h. Prędkość jest bardzo ważnym czynnikiem w procesie filtracji. Wraz ze wzrostem prędkości maleje skuteczność oczyszczania wody jak w przypadku manganu, bądź nie ma ona znaczącego wpływu na zmniejszenie zawartości szkodliwych związków zawartych w wodzie jak w przypadku żelaza. Zmniejszenie skuteczności oczyszczania wody może wynikać również z powodu „zapchania” złoża w filtrze.