Очистка сточных вод фильтрованием».
Ц е л ь р а б о т ы:
– изучение работы безнапорного однослойного фильтра;
– определение эффективности очистки сточных вод.
О с н а щ е н и е р а б о ч е г о м е с т а:
– безнапорный фильтр с фильтрующей загрузкой,
– секундомер,
– эксикатор,
– весы,
– сушильный шкаф,
– мерный цилиндр на 1л (2 шт),
– стаканы для отбора проб (4 шт),
– беззольный бумажный фильтр,
– воронки,
– колбы конические.
О с н о в н ы е с в е д е н и я и з т е о р и и.
Технологическое назначение фильтров при очистке промышленных сточных вод определяют местом расположения их в технологических схемах очистки и видом загрязнений, снимаемых при фильтровании. Фильтры можно применять для общей доочистки сточных вод после механической, физико–химической (ионный обмен, адсорбция, экстракция и др.) или биологической (нефтесодержащие стоки) очистки, а также для выделения некоторых специфических загрязнений – нефти, смол, масел и др.
Выбор вида загрузки зависит, в основном, от общего состава сточных вод и характера удаляемых при фильтрации загрязнений.
При выборе загрузки и материалов для конструктивных элементов фильтров следует учитывать агрессивность сточных вод и их химический состав.
В большинстве случаев фильтрование используется в качестве завершающего этапа в технологии очистки сточных вод. В процессе фильтрования воды происходит задержание и накопление в порах загрузки и на ее зернах частиц взвеси, обусловливающих мутность воды.
Эффект фильтрования зависит от целого ряда факторов, основными из которых являются размер частиц взвести, величина зерен фильтрующего материала и скорость фильтрования. Зависимость между этими факторами может быть выражена формулой:
(1.1)
где d – диаметр наименьших частиц взвеси, задержанных в слое фильтрующего материала, мм;
с – эффективная величина зерен фильтрующей загрузки, мм (калибр сита, через которое проходит 10 % зерен фильтрующего материала);
V – скорость фильтрования, м/ч;
е – коэффициент пропорциональности.
Интенсивность процесса фильтрования характеризуется скоростью фильтрования. Скорость фильтрования определяется расходом обрабатываемой (фильтруемой) воды (м3), прошедшей за 1 час через 1 м2 площади фильтра:
;(1.2)
где V – скорость фильтрования, м/ч;
Q – количество фильтруемой воды, м3/ч;
F – рабочая площадь фильтра, м2.
Проверка размерности для выражения (1.2), выглядит так: 
Фильтрование воды через загрузку происходит под действием разности давления на входе Pвх и на выходе Pвых из фильтра, которая называется потерей напора в фильтрующем слое Р и определяется по формуле:
(1.3)
В начальный момент работы фильтра она зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.
Эффект осветления воды при фильтровании зависит от суммарного результата двух противоположных процессов:
– процесса извлечения частиц из воды и их закрепления на зернах фильтрующей загрузки под действием сил прилипания;
– процесса частичного отрыва ранее прилипших частиц, обратного их поступления в воду (под действием гидродинамических сил потока) и повторного задержания в более глубоко расположенных слоях загрузки.
Для фильтрования сточных вод используется лабораторная установка (рис. 1.1), состоящая из бака 1, в котором осуществляется приготовление исходной воды. Исходная вода готовится путем замутнения обычной водопроводной воды осадком, взятым с производственных фильтров, или же путем отбора сточной воды промышленного предприятия предварительной стадии очистки. Исходная вода в баке не циркулирует, что позволяет поддерживать взвесь во взвешенном состоянии. Далее в установку входит модель безнапорного однослойного фильтра с фильтрующей загрузкой 3. Регулирование работы осуществляется посредством запорно–регулирующей арматуры 2.
Рисунок 1 – Установка для фильтрования сточных вод
1– бак исходной сточной воды; 2– вентили; 3– безнапорный фильтр с фильтрующей загрузкой.
П о р я д о к п р о в е д е н и я р а б о т ы:
1) Измерить диаметр модели фильтра (d).
2) Вычислить рабочую площадь фильтра, м2 , используя формулу:
(1.4)
3) Задавшись рекомендуемой скоростью фильтрации V, определить расчетную производительность модели фильтра по формуле:
(1.5)
4) Установить на модели соответствующую производительность, регулируя расход вентилем 2 и замеряя объем обрабатываемой воды мерным цилиндром за определенное время, отсчитываемое секундомером.
5) После 20 – 25 минут работы модели фильтра в расчетном режиме произвести отбор проб воды и замерить количество взвешенных веществ в профильтрованной жидкости. Для этого берут беззольный фильтр, предварительно высушенный при температуре 105°С в течение 1–2 часов и взвешенный, и пропускают через него 100 мл анализируемой сточной воды. Затем фильтр помещают в заранее взвешенный бюкс, высушивают при температуре 105°С, охлаждают в эксикаторе и снова взвешивают. Высушивание, охлаждение и взвешивание повторяют до достижения постоянной массы. Содержание грубо дисперсных примесей вычисляют по формуле:
(1.6)
где а – масса фильтра с осадком, мг;
b – масса фильтра без осадка, мг;
V – объем профильтрованной сточной воды, мл.
Пункт 5) рекомендуется повторить не менее 3–х раз с 15–минутными интервалом.
6) Рассчитать эффект задержания взвести в слоях загрузки по формуле:
7) Результаты расчетов занести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Результаты экспериментальных исследований
| Содержание взвешенных веществ в воде, мг/л | Эффект задержания взвести в слоях загрузки, Э, % | |||
| В исходной воде, М1 | Пробы после обработки | |||
| Х1 | Х2 | Х3 | ||
8) Построить график зависимости эффективности очистки Эоч от времени очистки оч.
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы:
1. Технологическое назначение фильтров.
2. Определение эффекта фильтрования.
3. Скорость фильтрования
4. Эффект осветления вод при фильтровании.
5. Принцип действия установки для фильтрования сточных вод.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2