Zespół 1
Chomicz Wojciech
Kuśmierska Katarzyna
Malinowski Mariusz
Marczykowski Piotr
Martyniuk Marcin
Data wykonania ćwiczenia: 02.03.2015r.
Temat: Koagulacja objętościowa
WSTĘP
Koagulacja - jest to podstawowy proces jednostkowy wykorzystywany przy uzdatnianiu wód powierzchniowych oraz niektórych wód podziemnych. Polega na destabilizacji zawiesiny koloidalnej przy użyciu koloidu lub elektrolitu o znaku przeciwnym.Dochodzi wtedy do obniżenia potencjału powierzchniowego cząstek lub do zmniejszenia grubości warstwy dyfuzyjnej. Obniżenie potencjału ζ prowadzi do łączenia się cząstek w większe aglomeraty, które łatwo można usunąć w wyniku sedymentacji oraz filtracji.Usuwa się z wody cząstki wielkości 10-7 -10-5 cm których nie można wyeliminować wcześniej na drodze sedymentacji i filtracji. Dodatkowo dzięki koagulacji można usunąć substancje rozpuszczone w wodzie oraz powoli opadające zawiesiny.
Głównymi składnikami wywołujące:
mętność: gliny, iły, koloidalna krzemionka, cząstki roślinne, plankton, strącone wodorotlenki żelaza i manganu
barwę: w wodzie powodują substancje w niej rozpuszczone, barwne cząsteczki koloidalne(głównie związki humusowe)
Proces przebiega w dwóch fazach:
•Faza destabilizacji- występuje bezpośrednio po dodaniu koagulantu wywołującego szereg reakcji fizycznych i chemicznych między wodą a powierzchnią zawieszonych w niej cząstek.
•Faza flokulacji- obejmuje reakcje fizyczne; zachodzi pod wpływem sił wewnętrznych i zewnętrznych powodujących skuteczne zderzenia destabilizowanych cząstek koloidalnych, co prowadzi do powstawania widocznej gołym okiem zawiesiny.
Efektywność procesu koagulacji objętościowej zależy od takich czynników jak: dawka koagulantu, odczyn pH (dla wodorotlenku glinu pH=5,5-7,5 dla wodorotlenku żelaza(III) 5-9,6) wody, temperatura wody (powyżej 5oC), skład wody, fizyko-chemiczne właściwości koloidów zawartych w wodzie. Poza wyżej wymienionymi czynnikami bardzo istotny wpływ na przebieg badanego procesu ma kolejność dawkowania reagentów oraz właściwe ich wymieszanie z wodą.
CEL I ZAKRES BADAŃ
Celem zajęć było badanie uzdatnienia wody w zależności od dawki koagulantu oraz określenie optymalnej dawki koagulantu. Zakresem badań obejmował flokulację w czasie 20 minut i sedymentację wody w przeciągu kolejnych 20 minut. Badaliśmy właściwości wody surowej i po flokulacji i filtracji. Wskaźniki jakie badaliśmy to barwa, mętność, odczyn pH, zasadowość ogólna, utlenialność, absorbancja.
METODYKA
Cztery próbki z wodą surową(poj. 1l) z różnymi dawkami koagulantu(Al2(SO4)3*18H2O) zostały poddane mieszaniu: najpierw szybkiemu (około 1 minuta ), po to by rozprowadzić koagulant w całej objętości próbek, później wolnemu (każda z tą samą prędkością przez około 20 minut). Potem próbki odstawiono na kolejne 20 minut w celu zaobserwowania procesu sedymentacji, powstałego podczas wcześniejszego procesu, kłaczkowatego osadu. Następnie zdekantowano próbki i poddano procesowi filtracji.
OMÓWIENIE WYNIKÓW
| Wskaźnik | Woda surowa | Dawka $\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{mg}}}{\mathbf{l}} \right\rbrack$ | Jednostka | Dopuszczalny zakres wartości |
|---|---|---|---|---|
| 20 | 40 | 60 | ||
| Barwa | 40,00 | 10,00 | 10,00 | 10,00 |
| Mętność | 18,20 | 0,370 | 0,270 | 0,170 |
| Absorbancja UV | 0,145 | 0,039 | 0,030 | 0,024 |
| Utlenialność | 4,000 | 4,000 | 4,400 | 3,680 |
| Zasadowość ogólna | 3,700 | 3,200 | 2,700 | 2,400 |
| pH | 7,700 | 7,450 | 7,200 | 6,990 |
Analizując powyższe wyniki można wysunąć następujące wnioski:
Woda surowa nie spełnia kryteriów jakości określonych w Rozporządzeniu Ministerstwa, wiec musi zostać poddana procesowi uzdatniania.
Wraz ze wzrostem dawki koloidu barwa wody się nie zmieniała, tzn. że dodanie dawki mniejszej niż $\ 20\frac{\lbrack\text{mg}}{l}\rbrack$ dało by taki sam efekt.
Mętność spadła znacząco ( ok. 75-krotnie ) bo na drodze koagulacji usunięto związki humusowe.
Absorbancja zmalała, więc zostały usunięte związki organiczne w formie cyklicznej (fenole).
Utlenialność zmalała, tzn. usunięto koloidy, które były związkami organicznymi.
Zasadowość mówi o zawartość jonów HCO3−. Ich ilość spadła.
Odczyn pH wraz ze wzrostem dawki koagulantu spadał, przy czym powstały lekkie osady.
WNIOSKI
Wraz ze wzrostem dawki koagulantu maleją wartości poszczególnych wskaźników, dzięki czemu możemy stwierdzić ze proces przechodzi zgodnie z oczekiwaniami. Wyjątkiem jest barwa, która utrzymuje się na stałym poziomie co oznacza, że w celu otrzymania wody o dopuszczalnej barwie można zastosować dawkę koagulantu mniejszą niż $\ 20\frac{\lbrack\text{mg}}{l}\rbrack$. Mętność i reszta wskaźników, już przy najmniejszej dawce koagulantu spełnia kryteria rozporządzenia, więc dla naszej próbki wody surowej optymalna dawka koagulantu to ok. $20\frac{\lbrack\text{mg}}{l}\rbrack$.