Очистка сточных вод и обработка осадков

Министерство образования и науки Российской Федерации 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД  
И ОБРАБОТКА ОСАДКОВ 

Лабораторный практикум 

Москва
2017 

2-е издание (электронное)

УДК 628.3
ББК 38.761.2
О-94

Рецензенты:
доктор технических наук, профессор В.И. Баженов,
исполнительный директор ЗАО «Водоснабжение и водоотведение»;
кандидат технических наук К.И. Чижик,
доцент кафедры водоотведения и водной экологии НИУ МГСУ

О-94
Очистка сточных вод и обработка осадков [Электронный ресурс] : лабораторный практикум / Е. В. Алексеев, Е. С. Гогина, С. Е. Алексеев, 
Ю. В. Байнова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. 
Моск. гос. строит. ун-т. — 2-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл 
pdf : 73 с.). — М. : Изд-во Моск. гос. строит. ун-та, 2017. — Систем. требования: 
Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10".
ISBN 978-5-7264-1567-3
Рассмотрены общие методические вопросы проведения лабораторных занятий. 
Описаны методы и приборы аналитического контроля воды, лабораторные установки 
для изучения процессов и сооружений очистки сточных вод и обработки осадков. 
Даны методики работы с приборами и проведения опытов, приведены рекомендации 
по обобщению и анализу полученных результатов.
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 08.03.01 
Строительство, и студентов магистратуры, обучающихся по направлению подготовки 
08.04.01 Строительство.

УДК 628.3 
ББК 38.761.2

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Очистка сточных 
вод и обработка осадков [Электронный ресурс] : лабораторный практикум / Е. В. Алексеев, Е. С. Гогина, С. Е. Алексеев, Ю. В. Байнова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. ун-т. — М. : Изд-во Моск. гос. строит. 
ун-та, 2016. — 72 с. — ISBN 978-5-7264-1401-0.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-7264-1567-3
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2017

ВВЕДЕНИЕ 
 
Для подготовки студентов, обучающихся по направлениям 08.03.01 
Строительство и 08.04.01 Строительство, эффективность освоения теоретических учебных дисциплин в значительной мере зависит от содержания 
и постановки лабораторного практикума.  
Хорошо поставленный лабораторный практикум позволяет воспитать у будущего работника правильное понимание взаимосвязи научной 
гипотезы или закона с опытом, с практическим использованием результатов, закрепить его теоретические знания и лучше подготовить к практической деятельности.  
Состав лабораторного практикума основан на многолетнем опыте 
проведения занятий в учебно-лабораторном комплексе кафедры водоотведения и водной экологии НИУ МГСУ, имеющем научную направленность в области физико-химических и биохимических процессов 
очистки сточных вод. Лаборатории, оснащенные действующими экспериментальными установками (моделями) и комплексной приборноаналитической базой, дают студентам возможность практически изучить сущность технологических процессов, конструкции сооружений и 
аппаратов, а также определить важнейшие характеристики и установить 
факторы, влияющие на производительность и эффективность очистных 
сооружений и оборудования. Таким образом, в период лабораторных 
занятий студенты не только знакомятся с практическим приложением 
курса, но и приобретают навыки научных исследований.  
Лабораторный практикум состоит из трех циклов лабораторных работ. Первый цикл «Методы контроля качества воды и приборы для его 
осуществления» ориентирован на подготовку студентов в части изучения методов и оборудования для анализа состава воды, обучение практическим навыкам определения показателей хода процессов и оценки 
их эффективности в последующих лабораторных работах.  
Как самостоятельный этот цикл предназначен для студентов обучающихся по программе магистратуры «Водоснабжение и водоотведение 
городов и промышленных предприятий» в части научно-исследовательской практики и научно-исследовательской работы. 
Второй цикл «Методы и аппараты для очистки сточных вод» включает лабораторные работы, выполняемые в соответствии с опорными 
разделами дисциплин «Очистка сточных вод» и «Инженерная водная 
экология и реконструкция систем водоотведения», а также «Очистные 
сооружения водоотведения», «Технология очистки сточных вод» и 
«Процессы очистки сточных вод». 
Третий цикл «Свойства осадков сточных вод и методы их обезвоживания» необходим для всех дисциплин по водоотведению и очистке 
сточных вод.  

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 
 
Методические принципы проведения лабораторного практикума по 
очистке сточных вод и обработке осадков определяются задачами, которые стоят перед будущими работниками в области водоснабжения и 
водоотведения. При проведении лабораторных работ студенты приобретают навыки управления технологическими процессами очистки 
сточных вод и обработки осадков, технологического контроля и оценки 
результатов, полученных непосредственно из опыта. При этом предполагается, что знания, приобретенные в лаборатории, студенты в дальнейшем углубят в период прохождения производственных практик на 
действующих очистных сооружениях и в научно-исследовательских 
организациях. 
Особое внимание студентов должно быть направлено на изучение 
физических, физико-химических и биологических основ процессов, 
протекающих в сооружениях и аппаратах. Перед началом лабораторного практикума студентам полезно выполнить рефераты по темам, раскрывающим сущность изучаемых методов и устройств, изучаемых в 
лаборатории. 
Перед началом каждой лабораторной работы студенты должны четко представлять ее цель, усвоить теоретические основы протекающих в 
установке процессов и определить порядок проведения опытов. Все 
записи в процессе проведения работ, расчеты, таблицы опытных данных, графики должны заноситься в специальную тетрадь. 
Лабораторные установки просты, они обеспечивают максимальную 
наглядность изучаемого явления. Поэтому модели сооружений и аппаратов выполнены из прозрачных материалов или имеют смотровые окна. 
С целью получения достоверных данных о ходе технологических 
процессов рекомендуется оснащать действующие модели электронной 
измерительной аппаратурой. 
Отчет о выполнении лабораторных работ студент должен, по возможности, составить в лаборатории, при этом обеспечивается необходимый контроль за самостоятельностью и организованностью его работы. Следует обратить внимание на содержание выводов, сделанных по 
результатам экспериментов, которые, наряду с констатацией конкретных результатов, должны содержать их технологический или технический анализ и оценку. 
Без разрешения преподавателя студентам категорически запрещается включать приборы и пускать экспериментальные установки. О всех замеченных неполадках и неисправностях студенты 
обязаны немедленно сообщать преподавателю или лаборанту. 

I. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВОДЫ 
И ПРИБОРЫ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 
 
Лабораторная работа 1 
 
рН-МЕТРИЯ 
 
Потенциометрические методы анализа основаны на измерениях потенциала индикаторного электрода, который зависит от состава исследуемой системы. Специальные конструкции референтных и индикаторных электродов позволяют с высокой точностью измерять электродные потенциалы, обусловленные наличием в исследуемых системах 
искомых компонентов. 
Величина рН — это отрицательный логарифм молярной концентрации ионов водорода в водной фазе. Метод рН-метрии является одним из 
видов потенциометрического метода анализа. В данном случае используется электродная пара, состоящая из хлорсеребряного или насыщенного каломельного электрода в качестве референтного и стеклянного электрода в качестве индикаторного. Потенциометр, имеющий 
шкалу, отградуированную в единицах рН, называется рН-метром. 
Величина рН — одна из наиболее важных характеристик состава воды. Измерение этой величины выполняется при проведении санитарнохимического анализа воды, для контроля дозирования реагентов, определения стабильности воды и многих других целей. 
 
ЦЕЛЬ РАБОТЫ — изучение приемов работы на рН-метре. 
 
ЗАДАЧИ ОПЫТОВ: 
1. Построение кривой потенциометрического титрования водного 
раствора коагулянта. 
2. Определение областей рН изменения дисперсного состава смеси. 
 
Состав экспериментального оборудования 
 
pH-метр (рис. 1.1), магнитная мешалка — 1 шт.  
Посуда: цилиндр для разведения 100 мл — 1 шт.; стакан для исследуемого раствора 250 мл — 1 шт.; воронка — 1 шт.; бюретка для титрования 25 мл — 1 шт.  
 
 

Рис. 1.1. Внешний вид экспериментального оборудования: 
1 — рН-метр; 2 — измерительная ячейка; 3 — магнитная мешалка 
 
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ 
 
1. Приготовление рабочего раствора коагулянта. 
Концентрат коагулянта 1 г/л по иону металла. Рабочий раствор коагулянта (100 мг/л по иону) приготавливается разведением концентрата 
1 : 10. Для этого 10 мл концентрированного раствора помещают в цилиндр на 100 мл и доводят до метки дистиллированной водой. 
2. Раствор щелочи 0,1N NaOH. 
Для приготовления деци-нормального раствора щелочи взвешивают 
на техно-химических весах 4 г NaOH, переносят в мерную емкость на 1 л 
и доливают дистиллированную воду до метки. 
3. Приготовление исследуемого раствора. 
В мерный стакан на 250 мл помещают 100 мл водопроводной воды и 
необходимое количество рабочего раствора коагулянта (концентрация 
коагулянта задается преподавателем). 
 
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ 
 
Стакан с исследуемым раствором устанавливается на магнитную мешалку так, чтобы электроды рН-метра не касались дна или стенок ста

кана и ротора мешалки. Затем устанавливается бюретка с раствором 
щелочи. Производится измерение величины рН при медленном вращении ротора до введения щелочи. Последующие замеры величины рН 
производятся при добавлении щелочи. Объем раствора NaOH и соответствующее ему значение рН заносятся в табл. 1.1. Титрование рекомендуется провести до значения рН = 12,0. 
 

Таблица 1.1 

Зависимость величины рН раствора от объема введенного раствора NaOH 

Объем NaOH, мл 
 
 
 
 
 
 
 
 

Величина рН 
 
 
 
 
 
 
 
 

Состояние р-ра 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
Используя данные табл. 1.1, строят график зависимости pH = f(Vщ) и 
отмечают на поле графика области изменения дисперсного состояния 
смеси. 
 
 
Лабораторная работа 2 
 
ИОНОМЕТРИЯ 
 
Ионометрия — это определение содержания ионов в воде потенциометрическим методом. Метод основан на измерении потенциала электродной пары, образованной индикаторным и референтным электродами. Особенностью метода является применение в качестве индикаторного электрода специального, реагирующего только на определенный 
ион. Такие электроды называются ионоселективными. Область определяемых концентраций ионометрией обычно лежит в пределах от 10–6 до 
10–1 М X-иона. В качестве измерительного прибора может быть использован любой тип милливольтметров со входным сопротивлением не 
менее 1 МОм. Милливольтметр, отградуированный в единицах отрицательного логарифма молярной концентрации, называется pX-метром, 
или ионометром. 
Метод ионометрии применяется в аналитической практике для прямого определения ионов или в качестве индикаторного при титрационном определении. Ионометры широко используются в составе аппаратуры контроля и управления физико-химическими, химическими и 
биохимическими технологическими процессами, а также в научных 
исследованиях. 
 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ — изучение приемов работы на ионометре. 
 
ЗАДАЧИ ОПЫТОВ: 
1. Построение калибровочного графика для определения концентрации исследуемого иона. 
2. Определение содержания исследуемого иона в образце воды.  
 
Состав экспериментального оборудования 
 
pX-метр (рис. 2.1), магнитная мешалка — 1 шт. 
Посуда: цилиндры для калибровочной кривой 100 мл — 5 шт.; колба 
для рабочего раствора 250 мл — 1 шт.; пипетки 5,0 и 10,0 мл по 1 шт.  
 

 
 
Рис. 2.1. Внешний вид экспериментального оборудования: 
1 — рХ-метр; 2 — измерительная ячейка; 3 — магнитная мешалка 
 
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ 
 
1. Приготовление рабочего растворa электролита. 
Концентрация рабочего раствора электролита — 0,1 г-ион/л. Для 
приготовления рабочего раствора используют навеску вещества, содержащую 0,025 г-иона, которую растворяют в 250 мл дистиллированной воды. 
2. Приготовление шкалы концентраций раствора.