FLOKULACJA

ZAK ŁAD
TECHNIKI WODNO -MUŁOWEJ
I UTYLI ZACJI ODP ADÓW
INSTRUKCJA DO LABORATORIUM
INŻYNIERIA PROCESOWA
FLOKULACJA
BADANIE WPŁYWU DAWKI ODCZYNNIKA FLOKULACYJNEGO
NA PRĘDKOŚĆ SEDYMENTACJI
KOSZALIN 2016
FLOKULACJA
INŻYNIERIA PROCESOWA
OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU
Proces flokulacji stosuje się głównie jako wspomaganie w procesach: sedymentacji grawitacyjnej oraz sedymentacji odśrodkowej (duża turbulencja może niszczyć flokuły).
Proces flokulacji jest rozumiany jako powstawanie skupisk, a więc agregatów
mniejszych ziarenek, tworzących tzw. flokuły, na skutek dodania do zawiesiny odczynnika flotacyjnego.
Na zajęciach używany jest flokulant pochodzenia syntetycznego F – 502, którego charakterystykę zamieszczono w tabeli 1:
Tabela 1. Specyfikacja techniczna flokulanta F – 502:
wygląd
ładunek
wielkość ładunku
ciężar cząsteczkowy
przybliżony ciężar właściwy
zalecane stężenie robocze [g/dm3]
stężenie robocze maksymalne [g/dm3]
czas przechowywania roztworu (dni)
biały proszek
kationowy
średnia
wysoki
0,85
5
10
1
Za parametry wynikowe, tj. charakteryzujące proces flokulacji, należy przyjąć
prędkość sedymentacji. Natomiast parametrami badanymi, tj. wpływającymi na badany proces są m.in.: dawka flokulanta, zagęszczenie początkowe zawiesiny.
ĆWICZENIA LABORATORYJNE
Cel i zakres ćwiczeń
Głównym celem badań jest ustalenie dawki flokulanta na prędkość sedymentacji.
Badanie wpływu dawki odczynnika flokulacyjnego na prędkość
sedymentacji
Wykonać kolejno pomiar obniżki wysokości granicy mętności przy stałym zagęszczeniu początkowym β2 = const = 32 g/dm3 dla następujących dawek flokulanta
F - 502:
2

d1 = 0,8 cm3/dm3;

d2 = 2,0 cm3/dm3;

d3 = 4,0 cm3/dm3.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
INŻYNIERIA PROCESOWA
FLOKULACJA
Sposób przeprowadzenia ćwiczenia
1) przygotować z danego materiału sypkiego
zawiesinę
o zagęszczeniu
β = 32 g/dm3 (Vc = 250 cm3, Qs = 8 g)
w 3 cylindrach miarowych o pojemności
V = 250 cm3 (rysunek 1),
2) mieszać przy wykorzystaniu mieszadła
(rysunek 2) przez 15 minut przy obrotach mieszadła ustawionych przez prowadzącego ćwiczenia (n ≈ 400 min-1),
3) zmienić mieszadło – rysunek 3,
4) mieszać zawiesinę z prędkością ustawioną
przez
prowadzącego
-1
(n ≈ 200 min ),
Rys. 1.
5) dodać pipetą odpowiednią ilość
roztworu odczynnika flokulacyjnego o stężeniu c = 0,01 g/dm3:
Rys. 2.
6) mieszać
zawiesinę

d1 = 0,8 cm3/dm3 (0,2 cm3),

d2 = 2,0 cm3/dm3 (0,5 cm3),

d3 = 4,0 cm3/dm3 (1,0 cm3),
razem
z flokulantem przez 1 minutę,
7) po tym czasie wyjąć mieszadło
i ustawić cylinder przed ekranem,
8) włączyć stoper i wykonać pomiar
obniżki wysokości granicy mętno-
Rys. 3.
ści po czasie określonym w tabeli
pomiarowej.
SPOSÓB OPRACOWANIA ĆWICZENIA
1. Otrzymane wyniki z badań należy przenieść z tabeli pomiarowej do tabeli 1.
2. Na podstawie tabeli 1 wykonać wykres – rysunek 4.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
3
FLOKULACJA
INŻYNIERIA PROCESOWA
3. Na podstawie wykresu (rysunek 4) wyznaczyć prędkość sedymentacji dla poszczególnych dawek flokulanta wg wzoru:
ΔS d
/1/
v d d 
Δt d
gdzie:
 Sd –obniżka granicy mętności dla odcinka sedymentacji liniowej, [mm],
 td – czas trwania sedymentacji liniowej, [s].
4. Na podstawie wykresu określić równanie aproksymacyjne – wielomian drugiego
stopnia w postaci:
/2/
v d d  a 0  a1d  a 2 d2
gdzie:

vd(d) – postać wielomianowa krzywej aproksymacyjnej określająca zależność
prędkości sedymentacji w funkcji dawki flokulanta, [mm/s],

a0, a1, a2 – współczynniki wielomianowe, [-],

d – dawka flokulanta, [mg/cm3].
5. Na podstawie równania aproksymacyjnego (2) obliczyć wartość centralnego
punktu aproksymacji przyjmując dawkę dcI = d2 = 20 [mg/cm3]:
dI  v dcI  v d dcI   v d d2   v d (20)
/3/
Rys. 4. Wpływ dawki flokulanta d [mg/cm3] na wysokość granicy mętności h [mm]
4
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
INŻYNIERIA PROCESOWA
FLOKULACJA
Tabela 1. Wpływ dawki d [mg/cm3] flokulanta F – 502 na obniżkę wysokości granicy mętności h [mm] zawiesiny o stałym zagęszczeniu początkowym β = const = 32 [g/dm3]
Badanie wpływu dawki odczynnika flokulacyjnego na prędkość sedymentacji
zagęszczenie
granica mętności
dawka flokulanta
czas obserwacji
początkowe
d
β
[cm /dm ] [mg/cm3]
[g/dm ]
L.p.
3
3
3
0,8
1
0,2 ml
8
250 ml
2,0
2
0,5 ml
250 ml
20
4,0
3
1,0 ml
250 ml
40
32
h
t
[s]
10
20
30
40
60
80
100
120
150
180
210
240
360
480
600
720
900
10
20
30
40
60
80
100
120
150
180
210
240
360
480
600
720
900
10
20
30
40
60
80
100
120
150
180
210
240
360
480
600
720
900
[min]
0,16
0,33
0,5
0,66
1
1,33
1,66
2
2,5
3
3,5
4
6
8
10
12
15
0,16
0,33
0,5
0,66
1
1,33
1,66
2
2,5
3
3,5
4
6
8
10
12
15
0,16
0,33
0,5
0,66
1
1,33
1,66
2
2,5
3
3,5
4
6
8
10
12
15
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
[mm]
5
FLOKULACJA
INŻYNIERIA PROCESOWA
vd3
Prędkość sedymentacji v [mm/s]
krzyw a aproksymacyjna
vd (d) = a 0 + a 1d + a 2d2
Centralny punkt aproksymacji
cI
vd2
vdcI [mm/s]
dcI [mg/cm 3]
vd1
d2
Daw ka flokulanta d [mg/cm
d1
d3
3
]
Rys. 5. Wpływ dawki flokulanta d [mg/cm3] przy stałym zagęszczeniu początkowym
β2 = 32 [g/dm3] na prędkość sedymentacji vd [mm/s]
Podsumowanie
1. Przeprowadzić analizę otrzymanych wyników i podać wnioski końcowe.
LITERATURA
[1]. Anielak A. - Badanie wpływu kombinacji flokulantów na proces sedymentacji
i filtracji
zawiesin.
II
Ogólnopolska
Konferencja
Naukowa.
Kompleksowe
i szczegółowe problemy inżynierii środowiska IIŚ Politechniki Częstochowskiej,
Ustronie Morskie 19
[2]. Blaschke Z. - Badania własności flokulacyjnych wysokocząsteczkowych politlenków etylenu, ZN AGH nr 381. Zeszyt specjalny nr 39, Kraków 1972 r.
[3]. Blaschke Z. - Koagulacja i flokulacja zawiesin mineralnych za pomocą nieorganicznych elektrolitów". ZN AGH nr 381. Zeszyt specjalny nr 39. Kraków 1972 r.
[4]. Blaschke Z. - Odwadnianie produktów wzbogacania i utylizacja odpadów przeróbki surowców mineralnych. Skrypt uczelniany AGH Kraków 1977 r.
[5]. Bortel E. - Współczesne poglądy na sposób oddziaływania polielektrolitów na zawiesiny wodne. Ref. Konf. W. AGH Kraków 1971 r.
6
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
INŻYNIERIA PROCESOWA
FLOKULACJA
[6]. Piecuch T. Technika hydroszlamowa. WUPK. Wyd. III. Koszalin 2002 r.
[7]. Tobiczyk A. - Niejonowe środki flokulacyjne. Przegląd Górniczy 6/1971 r.
[8]. Tobiczyk A. - Współczesne środki flokulacyjne. Przegląd Górniczy Nr 1/1980 r.
[9]. Winnicki T. - Polimery czynne w inżynierii ochrony środowiska. Arkady Warszawa
1978 r.
ZAKŁAD TECHNIKI WODNO-MUŁOWEJ I UTYLIZACJI ODPADÓW
7