Rembowska Aleksandra

Pluta Anna

Olak Ewelina

Czyżowska Anna

Laboratorium z Biotechnologii środowiska

Ćwiczenie I

Usuwanie zanieczyszczeń z wody metodą koagulacji

Data wykonania ćwiczenia: 8.12.2009

Data oddania sprawozdania: 15.12.2009

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było ustalenie optymalno-minimalnej dawki koagulantu dla pełnej koagulacji drobnych cząstek zawiesin w analizowanych ściekach.

2. Wstęp teoretyczny

Koagulacja jest to proces stosowany do usuwania z wody koloidów powodujących barwę i mętność wody oraz zawiesin trudno opadających.

Mętność wody powodują koloidy hydrofobowe (cząstki zawiesin nieorganicznych i bezwodne tlenki metali) natomiast barwę - koloidy hydrofilowe (cząstki organiczne zawieszone w wodzie, mikroorganizmy, uwodnione tlenki metali).

Proces koagulacji polega na zmniejszeniu stopnia dyspersji układu koloidalnego w wyniku łączenia się pojedynczych cząstek fazy rozpuszczonej w większe skupiska (aglomeraty), które mogą być następnie skutecznie usuwane z wody.

Koagulację można wywołać przez:

• dodanie koloidu o znaku przeciwnym do znaku koloidów obecnych w oczyszczanej wodzie

• dodanie elektrolitu zmniejszającego potencjał elektrolityczny i ułatwiającego aglomerację koloidów obecnych w wodzie.

Koagulacja jest procesem dwuetapowym:

• faza 1. - bezpośrednio po dodaniu koagulantu

Trwa kilka sekund; przebiegają w niej procesy fizykochemiczne powodujące destabilizację koloidów. Destabilizację mogą powodować jony (neutralizują ładunek koloidu) lub produkty hydrolizy koagulantów (sorbują się na powierzchni koloidów)

• faza 2. - flokulacja

zdestabilizowane cząstki koloidów tworzą kłaczki usuwane następnie z wody w procesach sedymentacji, flotacji i filtracji

Aby koagulacja mogła zajść, do wody musi być dodana odpowiednia dawka koagulantów - tzw. dawka progowa. Jej wielkość zależy od wartościowości jonów koagulujących: im wyższa wartościowość jonów, tym mniejsza wymagana dawka koagulanta. Jest to tzw. reguła Schulza - Hardy'ego.

3. Wykonanie ćwiczenia

Ustalenie optymalno-minimalnej dawki koagulantu
- siarczanu glinowego (Al₂(SO_4­)₃ • 18 H₂O)

Do 6 zlewek o pojemności 400 cm³ odmierzyłyśmy po 250 cm³ dokładnie wymieszanych ścieków. Do ścieków w poszczególnych zlewkach dodałyśmy kolejno: 1,0; 3,0; 6,0; 9,0; 12,0; 15,0 ml 2% roztworu siarczanu glinowego, co odpowiada następującym dawkom czystego siarczanu glinu: 80, 240, 480, 720, 960, 1200 mg/dm³.

Natychmiast po dodaniu koagulantu uruchomiłyśmy mieszadła - przez 1 minutę z prędkością 80 - 100 obrotów na minutę (tzw. szybkie mieszanie), a następnie przez 5 min z prędkością ok. 10 obrotów na minutę (tzw. wolne mieszanie).

Przelałyśmy zawartość zlewek do lejów Imhoffa, a następnie obserwowałyśmy proces wytrącania się kłaczków i ich osadzanie na dnie.

Odczytałyśmy objętość osadu kolejno po 5, 10, 15 i 20 min.

Tabela 1. Badania nad ustaleniem optymalnej dawki Al₂(SO₄)_3.

Wyszczególnienie oznaczenia	Jednostka	Wartość liczbowa
Dawka Al2(SO4)3 x d	mg/dm^3próby	80	240	480	720	960	1200
Objętość osadu (V) po:	cm^3
5 min			5	6	6,5	6	6,8	4,5
10 min			4,5	5,7	6	5,5	6,6	4,7
15 min			4	5,5	5,5	5	6,1	4,3
20 min			4	5,2	5,3	4,9	5,8	4
Optymalna dawka Al2(SO4)3	mg/dm^3					+

Optymalna dawka koagulantu, odczytana z wykresu, wynosi 960 mg/dm³.

Ustalenie optymalno-minimalnej dawki koagulantu
- siarczanu żelazowego Fe₂(SO₄)₃

Wykonałyśmy analogiczne czynności, jak w pierwszej części ćwiczenia, z tym, że zastosowałyśmy następujące dawki koagulantu: 0,15; 0,20; 0,30; 0,45; 0,95; 1,25 ml roztworu Fe₂(SO₄)₃, co odpowiada 0,6; 0,8; 1,2; 1,8; 3,8, 5,0 ml/dm³.

Tabela 2. Badania nad ustaleniem optymalnej dawki Fe₂(SO₄)_3.

Wyszczególnienie oznaczenia	Jednostka	Jednostka
Dawka Fe2(SO4)3	ml/dm^3 próby	0,6	0,8	1,2	1,8	3,8	5,0
Objętość osadu (V) po:	cm^3
5 min			10	14	11	8,5	7	8
10 min			8,5	11	9	7,5	6,5	7
15 min			7,5	9,5	8,3	6,5	6	6,3
20 min			7	9	8	6	5,6	6
Optymalna dawka Fe2(SO4)3	ml/dm^3		+

Optymalna dawka koagulantu, odczytana z wykresu, wynosi 0,8 ml/dm³ próby.

4. Wnioski

Optymalną dawką koagulantu siarczanu glinu jest 960 mg/dm³. Po przekroczeniu tej wartości następuje spadek objętości wydzielonego osadu.

Przy zastosowaniu siarczanu żelazowego optymalna dawka wynosi 0,8 ml/dm³. Po przekroczeniu tej dawki spada objętość powstałego osadu, a więc spada wydajność koagulacji.

W przypadku siarczanu żelazowego, pomimo zastosowania mniejszych dawek koagulantu, powstała większa ilość osadu niż w przypadku siarczanu glinowego.

5

---