Anita Dziekan	26.01.2011r.	dr Marian Piasecki
Ćw. Wyznaczanie parametrów filtracji oraz badanie wpływu flokulantów na przebieg procesu filtracji

1. Cel ćwiczenia.

Celem niniejszego ćwiczenia było wyznaczenie w czasie filtracji: parametrów filtracji, współczynniku oporu osadu oraz przegrody filtracyjnej. Celem było również stwierdzenie wpływu flokulantów na przebieg procesu filtracji.

W celu wykonania ćwiczenia przygotowano surówki filtracyjne, z odpowiednio dobraną ilością węglanu wapnia oraz dodano flokulantu (w drugiej części ćwiczenia). Przygotowany roztwór przenoszono do nuczy filtrującej, która byłą jednym z elementów całego zestawu do filtracji. Odczekano 5 minut a następnie ustawiono wskazane ciśnienie → 0,07 MPa. Po ustaleniu ciśnienia prowadzono pomiary mierząc czas napełniania zbiorników w kolumnie filtracyjnej. Po zakończeniu filtracji otrzymano kek, który osuszono a następnie zmierzono jego grubość.

Otrzymane wartości czasowe oraz objętościowe uporządkowano w tabelach.

1. Opracowanie wyników.

1. 30 g CaCO₃ + 350 cm³ wody

Tabela nr 1.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/m^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv [dm^3]
1	155,06	0,0586	155,06	0,0586	2646,075
2	311,92	0,116	156,86	0,0574	2732,753
3	455,9	0,1678	143,98	0,0518	2779,537
4	600,7	0,2216	144,8	0,0538	2691,45
5	759,82	0,2778	159,12	0,0562	2831,317
	Średnia grubość: 0,597

1. 40 g CaCO₃ + 350 cm³ wody

Tabela nr 2.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	154,1	0,0586	154,1	0,0582	2629,693
2	332,04	0,116	177,94	0,0572	3100
3	493,01	0,1678	160,97	0,0516	3107,529
4	660,25	0,2216	167,24	0,0536	3108,55
5	838,93	0,2778	178,68	0,0558	3179,359
	Grubość średnia: 0,754

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Tabela nr 3.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	81,78	0,0586	81,78	0,0582	1395,563
2	213,07	0,116	131,29	0,0572	2287,282
3	338,93	0,1678	125,86	0,0516	2429,73
4	471,83	0,2216	132,9	0,0536	2470,26
5	610,03	0,2778	138,2	0,0558	2459,075
	Grubość średnia: 0,738

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Tabela nr 4.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	-	0,0586	-	0,0582	-
2	181,07	0,116	181,07	0,0572	3154,53
3	353,41	0,1678	172,34	0,0516	3327,027
4	530,54	0,2216	177,13	0,0536	3292,379
5	717,73	0,2778	187,19	0,0558	3330,783
	Grubość średnia: 0,7692

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Wartości średnie z dwóch pomiarów

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Średnia grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	81,78	0,0586	81,78	0,0582	1395,563
2	197,07	0,116	115,29	0,0572	2008,537
3	255,635	0,1678	58,565	0,0516	1130,598
4	501,185	0,2216	245,55	0,0536	4564,126
5	663,88	0,2778	162,695	0,0558	2894,929

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Tabela nr 4.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	113,66	0,0586	113,66	0,0582	1939,59
2	258,91	0,116	145,25	0,0572	2530,488
3	391,01	0,1678	132,1	0,0516	2550,193
4	529,05	0,2216	138,04	0,0536	2565,799
5	673,25	0,2778	144,2	0,0558	2565,836
	Grubość średnia: 0,744

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Tabela nr 5.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	121	0,0586	121	0,0582	2064,846
2	282,41	0,116	161,41	0,0572	2812,021
3	421,51	0,1678	139,1	0,0516	2685,328
4	583,91	0,2216	162,4	0,0536	3018,587
5	746,68	0,2778	162,77	0,0558	2896,263
	Grubość średnia: 0,794

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu EKOFLOK ( c=0,1g/l )

Wartości średnie z dwóch pomiarów

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Średnia grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	117,33	0,0586	117,33	0,0582	2002,218
2	270,66	0,116	153,33	0,0572	2671,254
3	406,26	0,1678	135,6	0,0516	2617,761
4	556,48	0,2216	150,22	0,0536	2792,193
5	709,965	0,2778	153,49	0,0558	2731,05

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c= 0,1 g/l )

Tabela nr 5.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	77,38	0,0586	77,38	0,0000582	1320,478
2	197,5	0,116	120,12	0,0000572	2092,683
3	314,93	0,1678	117,43	0,0000516	2266,988
4	438,36	0,2216	123,43	0,0000536	2294,238
5	567,05	0,2778	128,69	0,0000558	2289,858
	Grubość średnia: 0,867

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c= 0,1 g/l )

Tabela nr 6.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	86,66	0,0586	86,66	0,0582	1478,84
2	241,23	0,116	154,57	0,0572	2692,857
3	402,7	0,1678	161,47	0,0516	3117,181
4	565,09	0,2216	162,39	0,0536	3018,401
5	738,31	0,2778	173,22	0,0558	3082,206
	Grubość średnia: 0,83

1. 40 g CaCO₃ + 347 cm³ wody + 3 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c=0,1g/l )

Wartości średnie z dwóch pomiarów

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Średnia grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	82,02	0,0586	82,02	0,0582	1399,659
2	219,365	0,116	137,345	0,0572	2392,77
3	358,815	0,1678	139,45	0,0516	2692,085
4	501,725	0,2216	142,91	0,0536	2656,32
5	652,68	0,2778	150,955	0,0558	2686,032

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c= 0,1 g/l )

Tabela nr 7.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	75,27	0,0586	75,27	0,0582	1284,471
2	200,09	0,116	124,82	0,0572	2174,564
3	324,97	0,1678	124,88	0,0516	2410,811
4	457,74	0,2216	132,77	0,0536	2467,844
5	594,85	0,2778	137,11	0,0558	2439,68
	Grubość średnia: 0,83

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c= 0,1 g/l )

Tabela nr 8.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	85,64	0,0586	85,64	0,0582	1461,433
2	181,16	0,116	95,52	0,0572	1664,111
3	320	0,1678	138,84	0,0516	2680,309
4	446,72	0,2216	126,72	0,0536	2355,39
5	589	0,2778	142,28	0,0558	2531,673
	Grubość średnia: 0,828

1. 40 g CaCO₃ + 344 cm³ wody + 6 cm³ flokulantu PRAESTOL ( c=0,1g/l )

Wartości średnie z dwóch pomiarów

Tabela 9.

L.p.	Czas pomiaru t [s]	Objętość przesączu v [dm^3]	Przyrosty	Δt/ Δv [s/dm^3]	Średnia grubość placka [cm]
			Czas Δt	Objętość Δv
1	80,455	0,0586	80,455	0,0582	1372,952
2	190,625	0,116	110,17	0,0572	1919,338
3	322,485	0,1678	131,86	0,0516	2545,56
4	452,23	0,2216	129,745	0,0536	2411,617
5	591,925	0,2778	139,695	0,0558	2485,676

1. Wykresy zależności objętości od czasu.

Wykres 1. Bez dodatku flokulantu.

Wykres. 2. Z dodatkiem flokulantu EKOFLOK.

Wykres 3. Z dodatkiem flokulantu PRAESTOL.

1. Wykresy zależności stosunku przyrostu czasu od przyrostu objętości względem

objętości.

Wykres 4. Bez dodatku flokulantu.

Wykres 5. Z dodatkiem flokulantu EKOFLOK.

Wykres 6. Z dodatkiem flokulantu PRAESTOL.

1. Wyznaczenie stałej K oraz stałej C.

Wyniki opracowano na podstawie równań otrzymanych prostych. Współczynnik „b” równy jest r₁, natomiast współczynnik oporu osadu „α” odpowiada wartości współczynnika „a” równania prostej regresji. . Wyniki stabelaryzowano.

1. Bez dodatku flokulantu.

Tabela nr 10.

Masa CaCO3 [g]	Równanie prostej	α=a [s dcm^-6]	r1=b [s dcm^-3]	K [dcm^6 s^-1]	C [dm^3]
30	y = 0,0004x + 0,0026	0,0004	0,0026	286478,8976	372,42
40	y = 0,0003x + 0,0095	0,003	0,0095	38197, 1863	181,43

1. Z dodatkiem flokulantu EKOFLOK.

Tabela nr 11.

Masa CaCO3 [g]	Ilość flokulantu [cm3]	Równanie prostej	α=a [s dcm^-6]	r1=b [s dcm^-3]	K [dcm^6 s^-1]	C [dcm^3]
40	3	y = 0,0007x - 0,0091	0,0007	0,0091	163702,22	744,84
40	6	y = 0,0004x + 0,016	0,0004	0,016	286478,89	2291,83

1. Z dodatkiem flokulantu PRAESTOL.

Tabela nr 12.

Masa CaCO3 [g]	Ilość flokulantu [cm3]	Równanie prostej	α=a [s dcm^-6]	r1=b [s dcm^-3]	K [dcm^6 s^-1]	C [dcm^3]
40	3	y = 1,9693x + 1650,7	1,9693	1650,7	58, 16	48002,356
40	6	y = 2,0751x + 1467,3	2,0751	1467,3	55,20	40489,2

1. Podsumowanie oraz wnioski.

Przeprowadzone ćwiczenie pozwoliło zbadać parametry filtracji. Wykorzystano w tym celu węglan wapnia, wodę oraz odpowiednie flokulanty.

W pierwszej części ćwiczenia nie dodawano w ogóle flokulantu, zmieniała się tylko zawartość CaCO₃ dodanego do wody. Początkowo filtracja przebiegała szybko, z czasem jednak czas co raz bardziej wydłużał się. Było to spowodowane: na początku procesu cienką warstwą osadu , później jednak grubość zwiększyła się zwalniając tym samym tempo filtracji.

W przypadku dodania do roztworów flokulantów ( EKOFLOK oraz PRAESTOL ), zwłaszcza zwiększonej dawki czas filtracji ulegał skróceniu ( w ogólnym rozrachunku nawet do 2 minut). W każdym z przypadków dodatek flokulantu powodował wzrost wartości oporu osadu.

Procesy przeprowadzane z dodatkiem flokulantów przynoszą lepszą wydajność procesów.