272. Техноекологія (Промислова екологія)
1. Зневоднення осадів стічних вод центрифугуванням
Автор: Міронова Н.Г.
| • 1 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-001.mp4 |
| Текст к ситуации | Вступ.
Шановний студенте, перед початком виконання лабораторної роботи Вам необхідно ознайомитись із теоретичними відомостями та пройти допуск (тестовий контроль). У разі не проходження тестового контролю Вам потрібно повторно ознайомитись із теоретичним матеріалом та отримати допуск. Після виконання лабораторної роботи Вам необхідно оформити згідно заданої форми звіт та відправити його викладачу. Бажаємо успіхів у виконанні роботи. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 2 |
| • 2 |
| Текст к ситуации | Теоретичні відомості Стічні води, що надходять на очищення, містять різні за складом забруднюючі речовини мінерального, органічного і бактеріологічного походження у вигляді розчинів, колоїдів та зважених частинок. Осад стічних вод – це суспензії, що виділяються із стічних вод в процесі їх механічної, біологічної, фізико-хімічної та реагентної очистки. Осад характеризується такими показниками як хімічний склад, в т.ч. Масова частка вологи (%), в‘язкість, текучість, водовіддавальні властивості. Значною є бактеріальна забрудненість осаду – кокі, палички, спіралі, яйця гельмінтів. Водовіддавальні властивості при зневодненні осадів залежать від розміру частинок їх твердої фази. Із збільшенням розмірів цей показник покращується, тобто механічне зневоднення проходить більш ефективно. У свіжому осаді первинних відстійників містяться частинки розміром від 7 мм до 10 мм в кількості 5 – 20 % до маси сухої речовини (СР); частинки розміром від 1 мм до 7 мм – в кількості 9 – 33 % до маси СР; частинки розміром менше 1 мм – в кількості 50 – 80 %. Осад вторинних відстійників (активний мул) має дрібнодисперсну структуру. Частинки твердої фази осаду характеризуються різними формами зв’язку з вологою суспензії. За класифікацією Ребіндера волога може знаходитись у хімічному, фізико-хімічному та фізико-механічному зв‘язку з твердими частинками, а також існувати у вільній формі. Хімічна волога входить до складу речовини, фізико-хімічна включає адсорбційну та осмотичну вологу, фізико-механічна – капілярну воду змочування та структурну вологу. Механічними методами зневоднення осаду, а також природною їх сушкою на мулових майданчиках із осаду видаляється більша частина вільної вологи. Випаровуванням та обробкою під тиском, що руйнує капілярні зв‘язки, забезпечується видалення фізико-механічної вологи. Частину зв‘язаної вологи можна видалити центрифугуванням або фільтруванням. Центрифугування є високоефективним методом зневоднення осадів. До переваг центрифугування відноситься простота й економічність процесу, низька вологість осаду (кеку) після зневоднення. Зневоднення шляхом центрифугування можна проводити для осадів із первинних відстійників, активного мулу із вторинних відстійників, і їх сумішей, а також для осадів, які утворилися в метантенках чи аеробних стабілізаторах. За принципом дії центрифуги класифікують на: - осаджувальні і фільтрувальні; - періодичної і безперервної дії. Для зневоднення осаду стічних вод найбільшого використання набули безперервні осаджувальні горизонтальні центрифуги із шнековим завантаженням осаду. Шнек і ротор обертаються з різною частотою, внаслідок чого осаджена тверда фаза вивантажується з ротору. Для підвищення ефективності затримання сухої речовини осаду його обробляють реагентами. Використання в якості реагентів хлорного або сірчаного заліза, солей алюмінію та інших мінеральних реагентів не дає істотного збільшення ефективності, оскільки утворені при коагуляції пластівці руйнуються під впливом відцентрових сил. Підвищенню ефективності затримання сухої речовини сприяє введення вапна та інших присадочних матеріалів, що покращує їх водовіддавальні властивості, проте високі дози вапна збільшують абразивність осаду, що обумовлює швидке зношення шнеків. Застосовують декілька технологічних схем обробки осадів стічних вод методом центрифугування. Схема 1 передбачає роздільне центрифугування сирого осаду та не ущільненого надлишкового активного мулу. Фугат, який утворюється в результаті зневоднення сирого осаду, направляють у первинні відстійники, а фугат від центрифугування надлишкового активного мулу проходить обробку в аеротенках. За схемою 2 зневоднення на центрифугах проходить для збродженої суміші осадів із первинних відстійників і ущільненого надлишкового активного мулу. Фугат може направлятися на первинні відстійники або на мулові майданчики. Схема 3 передбачає центрифугування суміші сирого осаду і надлишкового активного мулу. Фугат може направлятися на первинні відстійники або піддаватися аеробній стабілізації. Порядок виконання роботи 1. Заповнити пластмасові центрифужні пробірки осадом стічної води об’ємом по 15 мл у кожну пробірку. 2. Провести процес центрифугування за таких параметрів: час обробки t = 3 хв., частота обертів центрифуги n = 3000 об/хв. 3. Після центрифугування фугат максимально відділити від утвореного осаду. 4. Зважити на технічних терезах суху бюксу (m, г) та викласти осад після центрифугування з пробірок у бюксу. 5. Зважити на технічних терезах бюксу із зневодненим осадом (m1, г). 6. Висушити бюксу з осадом в сушильній шафі при температурі від 100 °С до 105 °С протягом від 30 хв. До 40 хв. 7. Поставити бюксу після висушування в ексікатор на 20 хв. Для повільного охолодження та зважити після цього на технічних терезах (m2, г). 8. Розрахувати масову частку вологи осаду після центрифугування (Wц) за формулою:
|
.| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 3 |
| • 3 |
| Текст к ситуации | Готовність до тестування
Пане студенте, для подальшого виконання віртуальної лабораторної роботи необхідно отримати допуск до практичних дій. Для цього необхідно відповісти на питання контролю теоретичних знань, які вимагаються для виконання лабораторної роботи. Якщо Ви впевнені у своїх знаннях та готові відповідати на тестові запитання оберіть пункт – «Матеріал засвоєний», якщо Ви потребуєте додаткового вивчення теоретичного матеріалу оберіть пункт – «Матеріал незасвоєний, потребує повторення». |
| 1 | Матеріал засвоєний | 4 |
| 2 | Матеріал незасвоєний, потребує повторення | 2 |
| • 4 |
| Текст к ситуации | Початок тестування.
При проходженні тестового контролю необхідно звернути увагу на таке: 1. На відповіді виділений обмежений термін. Час, який залишився до закінчення тестування, висвітлюється у верхньому лівому куті екрана монітора комп’ютера. Якщо Ви не надали відповіді у контрольний термін, то відповідь не зараховується. 2. Серед запропонованих відповідей тільки один варіант вірний. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 5, 6, 7, 8 |
| • 5 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Суспензії, що виділяються із стічних вод у процесі їх механічної, біологічної, фізико-хімічної та реагентної очистки – це |
| 1 | осад стічних вод | 9, 10, 11, 12 |
| 2 | фугат стічних вод | 25 |
| 3 | кек | 25 |
| • 6 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Бактеріальна забрудненість осадів стічних вод обумовлюється наявністю |
| 1 | мікроорганізмів, яєць гельмінтів | 9, 10, 11, 12 |
| 2 | мікроорганізмів | 25 |
| 3 | яєць гельмінтів | 25 |
| • 7 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Водовіддавальні властивості осадів при зневодненні залежать |
| 1 | від розміру частинок твердої фази осаду | 9, 10, 11, 12 |
| 2 | від початкової масової частки вологи осаду | 25 |
| 3 | від температури осаду | 25 |
| • 8 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Механічне зневоднення осадів стічних вод проходить більш ефективно при |
| 1 | збільшенні розмірів частинок твердої фази | 9, 10, 11, 12 |
| 2 | зменшенні розмірів частинок твердої фази | 25 |
| 3 | будь-яких розмірах частинок твердої фази | 25 |
| • 9 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Осад вторинних відстійників (активний мул) має |
| 1 | дрібнодисперсну структуру | 13, 14, 15, 16 |
| 2 | крупнодисперсну структуру | 25 |
| 3 | середньодисперсну структуру | 25 |
| • 10 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Фізико-механічна волога включає |
| 1 | капілярну воду змочування та структурну вологу | 13, 14, 15, 16 |
| 2 | адсорбційну та осмотичну вологу | 25 |
| 3 | хімічну вологу | 25 |
| • 11 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Механічними методами зневоднення осаду видаляється більша частина |
| 1 | вільної вологи | 13, 14, 15, 16 |
| 2 | хімічної вологи | 25 |
| 3 | адсорбційної вологи | 25 |
| • 12 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Видалення з осаду фізико-механічної вологи забезпечується |
| 1 | випаровуванням | 13, 14, 15, 16 |
| 2 | механічним зневодненням | 25 |
| 3 | відстоюванням | 25 |
| • 13 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Основна мета центрифугування |
| 1 | зниження масової частки вологи | 17, 18, 19, 20 |
| 2 | підвищення масової частки вологи | 25 |
| 3 | зміна водовіддавальних властивостей осаду | 25 |
| • 14 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Переваги центрифугування |
| 1 | низька вологість осаду (кеку) після зневоднення | 17, 18, 19, 20 |
| 2 | висока вологість осаду (кеку) після зневоднення | 25 |
| 3 | середня вологість осаду (кеку) після зневоднення | 25 |
| • 15 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | За режимом роботи центрифуги поділяють на |
| 1 | періодичної і безперервної дії | 17, 18, 19, 20 |
| 2 | виключно безперервної дії | 25 |
| 3 | виключно періодичної дії | 25 |
| • 16 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Для зневоднення осаду стічних вод найбільшого використання набули |
| 1 | безперервні осаджувальні горизонтальні центрифуги | 17, 18, 19, 20 |
| 2 | безперервні осаджувальні вертикальні центрифуги | 25 |
| 3 | осаджувальні центрифуги осаджувальні центрифуги періодичної дії | 25 |
| • 17 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Вивантаження осадженої твердої фази з ротору безперервної осаджувальної горизонтальної центрифуги із шнековим завантаженням осаду відбувається внаслідок |
| 1 | тиску осаду | 25 |
| 2 | однакової частоти обертання шнеку і ротору | 25 |
| 3 | різної частоти обертання шнеку і ротору | 21, 22, 23, 24 |
| • 18 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Підвищення ефективності затримання сухої речовини осаду при центрифугуванні здійснюють |
| 1 | обробленням реагентами | 21, 22, 23, 24 |
| 2 | ущильненням | 25 |
| 3 | шляхом стабілізації | 25 |
| • 19 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Вкажіть присадочні матеріали, що покращують водовіддавальні властивості осадів стічних вод |
| 1 | вапно | 21, 22, 23, 24 |
| 2 | карбонати | 25 |
| 3 | нітрати | 25 |
| • 20 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Недоліки використання вапна в якості присадочного матеріалу у великих кількостях |
| 1 | збільшується абразивність осаду | 21, 22, 23, 24 |
| 2 | зменшуються водовіддавальні властивості | 25 |
| 3 | збільшуються витрати електроенергії | 25 |
| • 21 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Час центрифугування зразка осаду стічної води при виконанні лабораторної роботи повинен складати |
| 1 | 0,3 хв. | 25 |
| 2 | 3 хв. | 26 |
| 3 | 30 хв. | 25 |
| • 22 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Центрифугування зразка осаду стічної води при виконанні лабораторної роботи потрібно проводити при частоті обертів центрифуги |
| 1 | n = 30 об/хв. | 25 |
| 2 | n = 300 об/хв. | 25 |
| 3 | n = 3000 об/хв. | 26 |
| • 23 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Текст к ситуации | Ексікатор у техніці зважування використовується для |
| 1 | підтримання температури зразка після висушування на рівні температури висушування | 25 |
| 2 | повільного охолодження зразка після висушування до температури, при якій буде проводитись зважування, з метою запобігання повторного зволоження зразка після висушування в процесі остигання | 26 |
| 3 | транспортування зразків від сушильної шафи до терезів | 25 |
| • 24 |
| Ограничение времени | 1 минут |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-024-00.gif |
| Текст к ситуации | Вказана формула використовується для розрахунку |
| 1 | масової частки вологи осаду | 26 |
| 2 | масової частки сухих речовин | 25 |
| 3 | водовіддавальних властивостей | 25 |
| • 25 |
| Текст к ситуации | Помилка тесту.
На жаль, Ви неправильно відповіли на питання тесту, тому пропонуємо Вам уважно переглянути теоретичний матеріал і після цього спробувати повторно надати відповіді на питання тестового контролю. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 4 |
| • 26 |
| Текст к ситуации | Завершення тестування.
Вітаємо, Ви правильно відповіли на питання тестового контролю знань та умінь теоретичного матеріалу, необхідного для проведення лабораторної роботи. Бажаємо Вам успішного виконання лабораторної роботи. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 27 |
| • 27 |
| Текст к ситуации | Тема. Вивчення процесу механічного зневоднення осадів стічних вод методом центрифугування.
Мета: ознайомитись з процесами зневоднення осадів стічних вод під впливом відцентрових сил. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 28 |
| • 28 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-028.mp4 |
| Текст к ситуации | Матеріали, реактиви, устаткування:
1. Центрифуга. 2. Терези. 3. Сушильна шафа. 4. Набір центрифужних пробірок. 5. Бюкси. 6. Лабораторний посуд: стакани, циліндри. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 29 |
| • 29 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-029.mp4 |
| Текст к ситуации | Заповнюємо центрифужні пробірки модельним осадом стічної води.
Встановлюємо у центрифугу пробірки та закриваємо кришкою. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 30 |
| • 30 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-030.mp4 |
| Текст к ситуации | Включаємо центрифугу та проводимо обробку матеріалу за таких параметрів:
час обробки t = 3 хв., частота обертів центрифуги n = 3000 об/хв. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 31 |
| • 31 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-031.mp4 |
| Текст к ситуации | Зважуємо суху бюксу на терезах.
Маса бюкси дорівнює: m = 24,19 г |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 32 |
| • 32 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-032.mp4 |
| Текст к ситуации | Зневоднений у центрифузі осад викладаємо у попередньо зважену суху бюксу та проводимо визначення маси бюкси із зневодненим осадом на терезах.
Маса бюкси з осадом дорівнює: m1 = 29,19 г. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 33 |
| • 33 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-033.mp4 |
| Текст к ситуации | Ставимо бюксу із зневодненим осадом у сушильну шафу та висушуємо протягом 30 хв. при температурі (оберіть правильний інтервал температури): |
| 1 | від 100 °С до 105 °С | 34 |
| 2 | від 95 °С до 100 °С | 39 |
| 3 | від 120 °С до 125 °С | 39 |
| • 34 |
| Иллюстрация к шагу | 0272-01-034.mp4 |
| Текст к ситуации | Після висушування ставимо бюксу в ексікатор на 20 хв. для повільного охолодження.
Після цього бюксу з висушеним осадом зважуємо на терезах. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 35 |
| • 35 |
| Текст к ситуации | Маса бюкси з осадом після висушування складає: m2 = 26,44 г
Розраховуємо масову частку вологи осаду (Wц, %) після механічного зневоднення на центрифузі за формулою: Wц = (m1 - m2) · 100/(m1 - m). |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 36 |
| • 36 |
| Текст к ситуации | Розрахована масова частка вологи осаду (W, %) після механічного зневоднення на центрифузі дорівнює (виберіть правильне значення): |
| 1 | W = 55 % | 37 |
| 2 | W = 50 % | 40 |
| 3 | W = 60 % | 40 |
| • 37 |
| Текст к ситуации | Вітаємо, Ви успішно виконали лабораторну роботу.
Тепер оформіть звіт з лабораторної роботи згідно представленого зразка, запишіть його окремим файлом та відправте викладачу зі своєї персональної сторінки. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 38 |
| • 38 |
| Текст к ситуации | Оформіть протокол та відішліть його викладачу.
Лабораторна робота №3 Тема роботи: Вивчення процесу механічного зневоднення осаду стічних вод методом центрифугування Мета роботи: вивчити процес зневоднення осаду стічних вод під впливом відцентрових сил. Матеріали, реактиви, устаткування: осад стічних вод з масовою часткою вологи Wо = 96,5 %, центрифуга, технічні терези, сушильна шафа, набір центрифужних пробірок, бюкси, лабораторний посуд (стакани, циліндри). Обробка результатів 1. Розрахувати масову частку вологи зневодненого на центрифузі осаду за формулою:
де m – маса бюкси, г; m1 – маса бюкси з осадом до висушування, г; m2 – маса бюкси з осадом після висушування. 2. Результати роботи оформити у вигляді таблиці
3. Зробити висновок по роботі щодо ефективності механічного зневоднення осаду центрифугуванням. |
,
| • 39 |
| Текст к ситуации | Помилка тесту виконання лабораторної роботи.
На жаль, Ви обрали неправильний варіант відповіді.
Теоретичні відомості Стічні води, що надходять на очищення, містять різні за складом забруднюючі речовини мінерального, органічного і бактеріологічного походження у вигляді розчинів, колоїдів та зважених частинок. Осад стічних вод – це суспензії, що виділяються із стічних вод в процесі їх механічної, біологічної, фізико-хімічної та реагентної очистки. Осад характеризується такими показниками як хімічний склад, в т.ч. Масова частка вологи (%), в‘язкість, текучість, водовіддавальні властивості. Значною є бактеріальна забрудненість осаду – кокі, палички, спіралі, яйця гельмінтів. Водовіддавальні властивості при зневодненні осадів залежать від розміру частинок їх твердої фази. Із збільшенням розмірів цей показник покращується, тобто механічне зневоднення проходить більш ефективно. У свіжому осаді первинних відстійників містяться частинки розміром від 7 мм до 10 мм в кількості 5 – 20 % до маси сухої речовини (СР); частинки розміром від 1 мм до 7 мм – в кількості 9 – 33 % до маси СР; частинки розміром менше 1 мм – в кількості 50 – 80 %. Осад вторинних відстійників (активний мул) має дрібнодисперсну структуру. Частинки твердої фази осаду характеризуються різними формами зв’язку з вологою суспензії. За класифікацією Ребіндера волога може знаходитись у хімічному, фізико-хімічному та фізико-механічному зв‘язку з твердими частинками, а також існувати у вільній формі. Хімічна волога входить до складу речовини, фізико-хімічна включає адсорбційну та осмотичну вологу, фізико-механічна – капілярну воду змочування та структурну вологу. Механічними методами зневоднення осаду, а також природною їх сушкою на мулових майданчиках із осаду видаляється більша частина вільної вологи. Випаровуванням та обробкою під тиском, що руйнує капілярні зв‘язки, забезпечується видалення фізико-механічної вологи. Частину зв‘язаної вологи можна видалити центрифугуванням або фільтруванням. Центрифугування є високоефективним методом зневоднення осадів. До переваг центрифугування відноситься простота й економічність процесу, низька вологість осаду (кеку) після зневоднення. Зневоднення шляхом центрифугування можна проводити для осадів із первинних відстійників, активного мулу із вторинних відстійників, і їх сумішей, а також для осадів, які утворилися в метантенках чи аеробних стабілізаторах. За принципом дії центрифуги класифікують на: - осаджувальні і фільтрувальні; - періодичної і безперервної дії. Для зневоднення осаду стічних вод найбільшого використання набули безперервні осаджувальні горизонтальні центрифуги із шнековим завантаженням осаду. Шнек і ротор обертаються з різною частотою, внаслідок чого осаджена тверда фаза вивантажується з ротору. Для підвищення ефективності затримання сухої речовини осаду його обробляють реагентами. Використання в якості реагентів хлорного або сірчаного заліза, солей алюмінію та інших мінеральних реагентів не дає істотного збільшення ефективності, оскільки утворені при коагуляції пластівці руйнуються під впливом відцентрових сил. Підвищенню ефективності затримання сухої речовини сприяє введення вапна та інших присадочних матеріалів, що покращує їх водовіддавальні властивості, проте високі дози вапна збільшують абразивність осаду, що обумовлює швидке зношення шнеків. Застосовують декілька технологічних схем обробки осадів стічних вод методом центрифугування. Схема 1 передбачає роздільне центрифугування сирого осаду та не ущільненого надлишкового активного мулу. Фугат, який утворюється в результаті зневоднення сирого осаду, направляють у первинні відстійники, а фугат від центрифугування надлишкового активного мулу проходить обробку в аеротенках. За схемою 2 зневоднення на центрифугах проходить для збродженої суміші осадів із первинних відстійників і ущільненого надлишкового активного мулу. Фугат може направлятися на первинні відстійники або на мулові майданчики. Схема 3 передбачає центрифугування суміші сирого осаду і надлишкового активного мулу. Фугат може направлятися на первинні відстійники або піддаватися аеробній стабілізації. Порядок виконання роботи 1. Заповнити пластмасові центрифужні пробірки осадом стічної води об’ємом по 15 мл у кожну пробірку. 2. Провести процес центрифугування за таких параметрів: час обробки t = 3 хв., частота обертів центрифуги n = 3000 об/хв. 3. Після центрифугування фугат максимально відділити від утвореного осаду. 4. Зважити на технічних терезах суху бюксу (m, г) та викласти осад після центрифугування з пробірок у бюксу. 5. Зважити на технічних терезах бюксу із зневодненим осадом (m1, г). 6. Висушити бюксу з осадом в сушильній шафі при температурі від 100 °С до 105 °С протягом від 30 хв. До 40 хв. 7. Поставити бюксу після висушування в ексікатор на 20 хв. Для повільного охолодження та зважити після цього на технічних терезах (m2, г). 8. Розрахувати масову частку вологи осаду після центрифугування (Wц) за формулою:
|
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 33 |
| • 40 |
| Текст к ситуации | Помилка тесту виконання лабораторної роботи.
На жаль, Ви обрали неправильний варіант відповіді. Вам необхідно повторити цей крок лабораторної роботи, правильно використовуючи формулу для розрахунку. |
| 1 | Продовжити виконання лабораторної роботи | 36 |