UNIWERSYTET ZIELONOGÓRSKI Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Ćwiczenia laboratoryjne z Technologii Ścieków

SEDYMENTACJA W LEJACH IMHOFFA

Anna Socha

Katarzyna Sterna

Piotr Walencki

Łukasz Ochotny

GRUPA 36A

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem sedymentacji zawiesin w ściekach i wpływem czasu na przebieg tego procesu. Badania prowadziliśmy w lejach Imhoffa, a uzyskane wyniki zestawiliśmy tabelarycznie. Na podstawie wyników wykreśliliśmy krzywe Sierpa.

2. TEORIA

Do określenia ilości zawiesin łatwoopadających służy lej Imhoffa zwany również naczyniem sedymentacyjnym. Naczynia te wykonane są ze szkła lub tworzywa sztucznego, ustawione w drewnianych lub metalowych stojakach.

Lej Imhoffa napełnia się próbką ścieków do pojemności 1000 ml. Jeśli próbki przynoszone są do laboratorium w większych butlach, należy przed napełnieniem leja zawartość butli dobrze wymieszać. Zawartość substancji łatwoopadających określa się jako objętość zajętej przez osadzone substancje po 2 godzinach, odczytane na skali leja Imhoffa.

Na ok. 15 minut przed odczytem należy lej obrócić w prawo i w lewo dookoła osi pionowej, aby w ten sposób zmusić do opadnięcia na dno cząstki przyczepione do szklanych ścianek.

Lej Imhoffa stanowi odwrócony stożek o objętości roboczej 1 dm³, który w dolnej części posiada wyskalowaną podziałkę w cm³, do takiego leja wprowadza się wodę surową i po czasie 1, 2, 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120 minut odczytuje się ilość zawiesiny, która opadła na dno. Dane te pozwalają na wykreślenie krzywej sedymentacji i ustalenie rodzaju opadającej zawiesiny. Gdy krzywa rośnie cały czas podczas sedymentacji lub ustala się na stałym poziomie to w wodzie występuje zawiesina ziarnista. Jeśli ilość osadu na krzywej rośnie do pewnego momentu i następuje kompresja osadu, wówczas w ściekach występuje zawiesina kłaczkowata.

Lej Imhoffa pozwala na:

• ustalenie rodzaju zawiesiny

• określenie procentowej zawartości zawiesiny łatwo i trudnoopadającej w zawiesinie ogólnej

• określenie objętości zawiesiny powstającej z jednostki objętości ścieków

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Do 3 lejów Imhoffa ustawionych w statywie wlano po 1 dm³ dobrze wymieszanych ścieków. Po upływie 1,2,3,4,5 minut od momentu wlania ścieków odczytano na podziałce każdego leja ilość osadu znajdującego się w jego dolnej części ( po 3 minutach rozpoczął się proces zagęszczania dlatego też dalsze pomiary zostały przerwane). Jednocześnie zlewarowano po 100 cm³ wody nadosadowej i oznaczono ChZT oraz utlenialność. Te same oznaczenia wykonano w ściekach surowych przed wlaniem ich do leja.

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu ChZT:

Do kolb nalano po 20cm³ ścieków zlanych z poszczególnych lejów sedymentacyjnych . To samo wykonano w stosunku do ścieków surowych. Do każdej kolby dodano 0,4g HgSO₄ oraz 10cm³ 0,25n roztworu dwuchromianu potasu. Następnie mieszając dodano 30cm³ odczynnika H₂SO₄ i Ag₂SO₄ i natychmiast połączono kolbę z chłodnicą. Kolbę ogrzewano aż do stanu wrzenia -czas gotowania 1 minuta. Kolejnym etapem było zdjęcie kolby z grzałki i spłukanie wewnętrznej części chłodnicy wodą destylowaną w ilości 90 cm³. Po ostudzeniu kolb do temperatury pokojowej dodano 5 kropel ferroiny i odmiareczkowano nadmiar roztworu dwuchromianu potasu roztworem siarczanu żelazowo-amonowego. Końcowym punktem miareczkowania była zmiana zabarwienia z niebieskawo-zielonego do czerwono-niebieskiego.

Oznaczenie to wykonano także dla próby kontrolnej z wodą destylowaną

Utlenialność:

Oznaczenie to ogólnie wykonuje się w ten sposób, iż do kolby zawierającej 100 cm³ próbki ścieków o odpowiednim rozcieńczeniu należy dodać 10cm³ kwasu siarkowego 1 + 3 oraz 10cm³KmnO₄ . Następnie kolbę ogrzewa się w temperaturze wrzenia wody w łaźni wodnej w ciągu 30 minut. Po tym czasie dodaje się 10cm³ szczawianu sodowego i natychmiast miareczkuje się roztworem KmnO₄ do pierwszego zabarwienia na różowo.

Jednocześnie oznaczenie to wykonuje się na próbie kontrolnej ze 100cm³ wody destylowanej.

Stosowane rozcieńczenia to: po 50cm³; po 5cm³ i po 1cm³ ścieków, a wszystko sukcesywnie dopełniane było wodą destylowaną do 100cm³.

4. WYNIKI I OBLICZENIA

	Rozcieńczenie	Ilość KMnO4 zużyta na zmiareczkowanie		Utlenialność Mg O2/dm^3
Ścieki surowe	1:25	odbarwienie		-
		1:50	6,1		-
		1:100	1,		140
15 minut	1:50	1,4		50
30 minut	1:50	1,3		45
45 minut	1:50	0,6		10
80 minut	1:50	0,3		-
Próba zerowa		0,4

	Rozcieńczenie	Ilość KMnO4 zużyta na zmiareczkowanie			ChzT Mg O2/dm^3
Ścieki surowe	1:2	15,6			792
		1:4	20,8			752
	15 minut	1:1	23,1			96
		1:2	23,2			184
30 minut	1:1	22,9			104
45 minut	1:1	23,1			96
80 minut	1:1	23,2			92
Próba zerowa			25,5

Zawiesina łatwoopadająca [ml/dm³]

Zawiesina łatwo opadająca	ml/dm^3	Czas	1^'	2^'	3^'	4^'	5^'
				Lej 1	50	55	57	56	54
				Lej 2	65	70	68	64	62
				Lej 3	60	65	62	60	58

Utlenialność ścieków obliczono ze wzoru:

gdzie:

a - ilość roztworu 0,0125 n KmnO₄ zużyta na zmiareczkowanie próbki ścieków, cm³

f - współczynnik przeliczeniowy dla użytego roztworu KmnO₄ dla roztworu 0,1

b - ilość roztworu KmnO₄ zużyta na zmiareczkowanie użytej do rozcieńczenia wody destylowanej, b = 0,4 cm³

V - objętość próbki ścieków użyta do oznaczenia, v=100 cm³

• ścieki surowe

rozcieńczenie 1:100
mg O₂/dm³

• po 15 min. sedymentacji

rozcieńczenie 1:50
mg O₂/dm³

• po 30 min. sedymentacji

rozcieńczenie 1:50
mg O₂/dm³

• po 45 min. sedymentacji

rozcieńczenie 1:50
mg O₂/dm³

Obliczenie % usunięcia składnika

C_p - stężenie początkowe

C_k - stężenie końcowe

%

Chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT) obliczono ze wzoru:

gdzie:

a - ilość siarczanu żelazowo-amonowego zużytego do zmiareczkowania próbki kontrolnej, a= 25,5 cm³

b - ilość siarczanu żelazowo-amonowego zużytego do zmiareczkowania próbki ścieków, cm³

n - normalność roztworu siarczanu żelazowo-amonowego, n = 0,1

V - objętość próbki ścieków użyta do miareczkowania, v=100 cm³

• ścieki surowe rozc. 1:2

[mg O₂/dm³]

• ścieki surowe rozc. 1:4

[mg O₂/dm³]

• po 15 min. sedymentacji rozc. 1:1

[mg O₂/dm³]

• po 15 min. sedymentacji rozc. 1:2

• po 30 min. sedymentacji rozc. 1:1

[mg O₂/dm³]

• po 45 min. sedymentacji rozc. 1:1

[mg O₂/dm³]

• po 80 min. sedymentacji rozc. 1:11

[mg O₂/dm³]

Następnie obliczono % usunięcia składnika:

C_p - stężenie początkowe

C_k - stężenie końcowe

%

%

%

%

%

Uzyskane wyniki pomiarów przedstawiono na wykresach:

Oznaczenie	Jednostka	Ścieki surowe	Ścieki po sedymentacji
						15 min		30 min.		45 min.		80 min.
						a	b	a	a	a	b	a	b
Utlenialność	mg O2/dm^3	140	50	64	45	68	10	93	-----	-----
ChZT	mg O2/dm^3	792	96	88	104	87	96	88	92	88

5. WNIOSKI

Wartości utlenialności i chemicznego zapotrzebowania tlenu w ściekach surowych znacznie przekroczyły wartości dopuszczalne w ściekach odprowadzanych do środowiska. W celu zredukowania tych wartości badane ścieki poddano procesowi sedymentacji. W wyniku tego procesu uzyskano znaczne obniżenie wartości utlenialności i ChZT. Uzyskano wysoki stopień redukcji powyższych wskaźników, mianowicie dla utlenialności uzyskano wartość 93 %, a dla ChZT wartość była nieco niższa, bowiem wynosiła 88 %,. Ogólnie można stwierdzić, że proces sedymentacji osiągnął wysoki stopień sprawności redukcji utlenialności i ChZT. W wyniku sedymentacji zawiesin łatwo opadających uzyskano znaczne sklarowanie ścieków.

---