Studia niestacjonarne

Inżynieria Środowiska, rok II, Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

Gospodarka wodna i ochrona wód

1)Temat:

"BADANIE PROCESU SEDYMENTACJI ZAWIESIN MINERALNYCH"

2)Opis ćwiczenia

Do pierwszego cylindra o pojemności 0,5l wsypano 50g substancji stałej (zwietrzeliny bazaltowej). Następnie do cylindra wlano ciecz (wodę) i zmieszano. Po zmieszaniu cylindry ustawiono na blacie stołu równocześnie włączając stoper. Na początku doświadczenia i w trakcie jego trwania, (co 60 sekund) notowano wysokość granicy osadzającej się fazy stałej. Wyniki zapisano w Tabeli 1. Na podstawie tabeli sporządzono wykres i obliczenia.

Do drugiego cylindra o pojemności 0,5l wsypano 50g substancji stałej (zwietrzeliny bazaltowej). Następnie do cylindra wlano ciecz (wodę) i 3ml flokulantu (Magnafloc 342), które zmieszano. Po zmieszaniu cylindry ustawiono na blacie stołu równocześnie włączając stoper. Na początku doświadczenia i w trakcie jego trwania, (co 10 sekund) notowano wysokość granicy osadzającej się fazy stałej. Wyniki zapisano w Tabeli 2. Na podstawie tabeli sporządzono wykres i obliczenia.

3)Wyniki:

Tabela 1

h[mm]	t[s]
20	60
57	120
78	180
102	240
126	300
149	360
166	420
185	480
194	540
198	600
203	660
207	720
210	780
211	900
212	1020
213	1200
214	1380
215	1560
216	1800
217	2040
218	2280
219	2580
220	2880
221	3180
222	3600

Tabela 2

h[mm]	t[s]
17	10
33	20
61	30
74	40
95	50
121	60
140	70
157	80
166	90
175	100
180	110
184	120
187	130
191	140
193	150
195	160
197	170
200	180
201	190
203	210
207	280
210	380
215	540
218	1140
222	1920

Prędkość sedymentacji:

a) dla pierwszego cylindra

v_sed =$\ \frac{h}{t}$

v_sed =$\ \frac{185\text{mm}}{480s} = \frac{0,185m}{0,133h}$ = 1,4$\frac{m}{h}$

b) dla drugiego cylindra

v_sed =$\ \frac{h}{t}$

v_sed =$\ \frac{184\text{mm}}{120s} = \frac{0,185m}{0,051h}$ = 3,61$\frac{m}{h}$

Objętość zawiesiny:

262mm - 0,5dm³

40mm - x

x = 0,08dm³

Zagęszczenie początkowe (β_p):

β_p = $\frac{\ Q_{s}}{V_{z}}$

β_p = 100$\frac{g}{\text{dm}^{3}}$ = 100$\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Zagęszczenie końcowe (β_k):

50g - 0,08dm³

β_k = 1dm³

β_k = 625$\frac{g}{\text{dm}^{3}}$ = 625$\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Gęstość zawiesiny:

ρ_z = $\frac{\rho_{s}\ \ \rho_{c} + \beta(\rho_{s} - \rho_{c})\ }{\rho_{s}}$

ρ_z = $\frac{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ + 100\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}(2650\frac{\text{kg}}{m^{3}} - 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ )}{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}}\ $= 1062,26$\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

ρ_z =$\frac{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ + \ 625\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}(2650\frac{\text{kg}}{m^{3}} - 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ )}{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}}$ = 1389,15$\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

Zawartość fazy stałej:

α = $\frac{\beta\ \ \rho_{\text{s\ }}}{\rho_{\text{s\ }} \ \rho_{\text{c\ }} + \ \beta(\ \rho_{\text{s\ }} - \rho_{\text{c\ }})}$

α = $\frac{100\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}\ \ 2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}}{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}} \ 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}} + 100\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}\ (2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ - 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}})}$ = 0,009%

α = $\frac{625\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}\ \ 2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}}{2650\frac{\text{kg}}{m^{3}} \ 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}} + 625\frac{\text{kg}}{m^{3\ }}\ (2650\frac{\text{kg}}{m^{3}}\ - 1000\frac{\text{kg}}{m^{3}})}$ = 0,45%

Pole powierzchni osadnika:

F = a$\frac{V_{p}}{v_{\text{sed}}}$

F = 2$\frac{500\frac{m^{3}}{h}}{1,4\frac{m}{h}}$ = 714,3m²